玻璃纤维增强复合材料论文

地下50年，地上20年2玻璃钢 [bō li gāng]科普中国 | 本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核审阅专家杨剑虹玻璃钢（FRP）亦称作GFRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体，以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称为玻璃纤维增强塑料，或称为玻璃钢，不同于钢化玻璃。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之别。质轻而硬，不导电，性能稳定，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。玻璃钢学名纤维增强塑料，俗称FRP（Fiber Reinforced Plastics），即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（GFRP），碳纤维增强复合塑料（CFRP），硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维（或晶须）的直径很小，一般在10μm以下，缺陷较少又较小，断裂应变约为千分之三十以内，是脆性材料，易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说，强度、模量都要低很多，但可以经受住大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求，需要由两种或两种以上的材料复合在一起，组成另一种能满足人们要求的材料，即复合材料。例如，单一种玻璃纤维，虽然强度很高，但纤维间是松散的，只能承受拉力，不能承受弯曲、剪切和压应力，还不易做成固定的几何形状，是松软体。如果用合成树脂把它们粘合在一起，可以做成各种具有固定形状的坚硬制品，既能承受拉应力，又可承受弯曲、压缩和剪切应力。这就组成了玻璃纤维增强的塑料基复合材料。由于其强度相当于钢材，又含有玻璃组分，也具有玻璃那样的色泽、形体、耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能，像玻璃那样，历史上形成了这个通俗易懂的名称“玻璃钢”，这个名词是由原国家建筑材料工业部部长赖际发同志于1958 年提出的，由建材系统扩至全国。玻璃钢的含义就是指玻璃纤维作增强材料、合成树脂作粘结剂的增强塑料，国外称玻璃纤维增强塑料。随着我国玻璃钢事业的发展，作为塑料基的增强材料，已由玻璃纤维扩大到碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等，无疑地，这些新型纤维制成的增强塑料，是一些高性能的纤维增强复合材料，再用玻璃钢这个俗称就无法概括了。考虑到历史的由来和发展，通常采用玻璃钢复合材料，这样一个名称就较全面了。

复合材料是由两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分材料，通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能。《材料大词典》中定义为：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保持原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。复合材料由增强相(增强体)、基体相(基体)和界面相组成。连续的基体称为基体相，具有支撑和保护增强相的作用。基体相在制造前形状有薄片、粉末、块体或无定形的流体，其状态可以是固态、气态、熔融态或半固一半液态。在与增强相固结后，成为包裹增强相的连续体。被基体包容的基体称为增强相，增强相是指复合材料的主要承载相，也称为增强体或分散相。其具有较高的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料中呈分散形式，形态为细丝( 连续 的或断切的 )、薄片或颗粒状。增强相和基体相之间的交界面为复合材料的第三相，称为界面相。界面相为增强体和基体之间的结合面。其化学成分和力学性质与增强体和基体 有明显的区别，能够在相邻两相之间传递载荷。其厚度通常在亚微米以下，界面的特征对复合材料的性能、破坏行为及应用效能有很大的影响。 玻纤之优点为，耐冲击性好，高弹力，不导电

玻璃纤维复合材料作为一种基础原材料，已经被广泛应用于交通运输、电子信息、航空航天、基础建设、医疗卫生、环保能源能等众多的领域。

现在我把常用的玻璃纤维玻璃纤维增强复合材料的种类介绍给你，以供你参考。目前市面上出现最多的常用增强复合材料有玻璃纤维增强复合材料(GFRP)，碳纤维增强复合材料(CFRP)以及芳纶纤维增强复合材料(AFRP)。本文就这三种材料来给你做个简单的分析。　　玻璃纤维增强复合材料: 玻璃纤维增强复合材料指以玻璃纤维及其制品为增强材料和基体材料，通过一定的成型工艺复合而成的一种材料。玻璃纤维是由熔融玻璃快速抽拉而成的细丝，按原材料组分可分为有碱，无碱、中碱及特种玻璃纤维，如高硅氧、石英纤维等。按照树脂基质的不同，又可以分为环氧玻璃纤维复合材料、酚醛玻璃纤维复合材料、聚酯玻璃纤维复合材料等。玻璃纤维质轻高强、绝缘、热膨胀系数低、可耐1000℃以上的高温，在建筑材料、工业制造、电子通讯、风力发电等领域都有应用。　　碳纤维增强复合材料: 碳纤维原材料是聚丙烯基纤维、沥青基纤维，高温碳化石墨化以后，就制成了碳纤维原丝，含碳量高达90%。它的重量比铝轻、强度比钢高，弹性模量、拉伸模量都非常高，还有耐高温、耐腐蚀等优越性。它的品级很多，例如T300、T800、T1000。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。　　芳纶纤维增强复合材料: 芳纶的全称是芳香族聚酰胺纤维，主要可以分为对位芳纶、间位芳纶以及杂环芳纶，最初是作为航天科技和重要战略物资，随着科技的发展，芳纶逐渐应用与民用领域。芳纶纤维有着良好的机械性、稳定的化学性、阻燃性和耐热性能。在军工领域、芳纶复合材料大量应用于飞机、舰船、潜艇、坦克、导弹、雷达的高性能结构件和特种电子设备。在民用领域，主要用于航天、航空、高速列车及汽车的高性能结构件、轨道交通、核电、水电和电网工程中大型电机、变压器高端绝缘材料，建筑用高性能隔热阻燃材料，高端电路板和印刷、医用材料等。　　上述三种复合材料，玻璃纤维的使用范围最广，价格最为亲民，碳纤维的综合性能最好。关于这三种材料的研究还在不断深入，未来的应用领域也会更加拓展。