增強塑料

增強塑料採用的熱固性樹脂有：不飽和聚酯、酚醛樹脂、環氧樹脂、有機硅樹脂 、醇酸樹脂、三聚氰胺－甲醛樹脂；採用的熱塑性樹脂有：聚酰胺、氟樹脂、聚碳酸酯、聚碸、丙烯酸類樹脂（丙烯酸或甲基丙烯酸及其酯類的聚合物）、聚甲醛、ABS樹脂、聚乙烯和聚丙烯等。所用增強材料有金屬材料、非金屬材料和高分子材料，三者均以纖維狀材料為主。常用的增強纖維有玻璃纖維、碳纖維、石棉纖維、硼纖維和芳香族聚酰胺纖維。增強材料具有較高的強度和模量。樹脂具有許多固有的優良物理、化學(耐腐蝕、絕緣、耐輻照、耐瞬時高温燒蝕等)和加工性能。樹脂與增強材料複合後，增強材料可以起到增進樹脂的力學或其他性能，而樹脂對增強材料可以起到粘合和傳遞載荷的作用，使增強塑料具有優良性能（見表）。

偶聯劑 　為了提高樹脂與增強材料的粘接能力，有些增強材料在使用前需用偶聯劑進行表面處理。不同樹脂和增強材料選用不同的偶聯劑。以玻璃纖維為例，所用偶聯劑主要有鉻絡合物和硅烷兩類。常用的鉻絡合物為甲基丙烯酸氯化鉻絡合物（又稱沃蘭），它的一端與含硅烷醇基的玻璃纖維（玻璃）作用，即：

另一端可與環氧樹脂、聚酯和酚醛樹脂等反應，從而起粘接樹脂和玻璃纖維的作用。乙烯基三乙氧基硅烷也是常用的硅烷偶聯劑，它與玻璃纖維的作用同沃蘭類似。

成型方法 　按成型壓力低於或高於7MPa可分為低壓法和高壓法；按工藝特點則可分為手糊成型、層壓成型、模壓成型、注射成型和纏繞成型等。手糊成型又稱接觸成型，即先在表面塗有脱膜劑的模具上，噴塗一層樹脂，然後鋪上一層增強材料，每鋪一層排除氣泡一次，直至所需厚度，即進行固化處理，然後脱模整修。這種成型方法的優點是可以用於製造大型製品，設備及操作簡單；缺點是生產效率低，製品精確度較差。纏繞成型主要用於貯罐、大型管道和耐壓容器等的製造。工藝過程是將浸有樹脂的纖維（或織物）有規則地纏繞在相當於製品外形的芯模或內襯上，然後加熱固化成型。根據製法和用途的不同，芯模分為不可卸式金屬芯模、可卸式金屬芯模、可敲碎式芯模（用石膏、石英砂、石蠟或陶土製成）、橡皮袋芯模（用壓縮空氣吹脹的橡皮袋）和組合芯模（金屬-橡膠、金屬-石膏等）。凡用芯模作為內襯以提高製品強度或氣密性的，可以採用不可卸式芯模。

組分中含有高強度纖維等增強材料，使某些力學性能比原樹脂有較大提高的塑料。也是一種高分子複合材料。隨所用樹脂不同而有熱塑性增強塑料和熱固性增強塑料。所用增強材料多為玻璃纖維、碳纖維、聚芳酰胺纖維，也可用石棉纖維、陶瓷纖維和棉纖維等。增強塑料不僅保留了原樹脂的優良特性，而且力學性能大為提高。可用作電絕緣材料、裝飾材料以及用於機械、汽車和宇航等方面。

增強塑料的分類

1.按增強材料的外形分為：

（1）粒狀增強塑料：如鈣塑塑料。

（2）纖維增強塑料：如玻璃纖維或玻璃布增強塑料。

（3）片狀增強塑料：如雲母增強塑料。

2.按增強材料的材質分為：

（1）布基、石棉增強塑料：如碎布增強塑料。

（2）無機礦物填充塑料：如石英、雲母填充塑料。

（3）玻纖增強塑料：如預浸漬料。

（4）SMC、BMC等特種纖維增強塑料：如碳纖維、凱芙拉縴維增強塑料。

（5）金屬纖維增強塑料：如鋼絲增強塑料。

玻璃纖維增強塑料(GRP)俗稱玻璃鋼，是聚合物複合材料的主要品種。 ^[1]  它比普通塑料具有更強的耐衝擊性；它質輕、機械強度高、耐腐蝕 玻璃鋼學名玻璃纖維增強塑料。它是以玻璃纖維及其製品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種複合材料。 複合材料的概念是指一種材料不能滿足使用要求，需要由兩種或兩種以上的材料複合在一起，組成另一種能滿足人們要求的材料，即複合材料。例如，單一種玻璃纖維，雖然強度很高，但纖維間是鬆散的，只能承受拉力，不能承受彎曲、剪切和壓應力，還不易做成固定的幾何形狀，是鬆軟體。如果用合成樹脂把它們粘合在一起， 可以做成各種具有固定形狀的堅硬製品，既能承受拉應力，又可承受彎曲、壓縮和剪切應力。這就組成了玻璃纖維增強的塑料基複合材料。由於其強度相當於鋼材，又含有玻璃組分，也具有玻璃那樣的色澤、形體、耐腐蝕、電絕緣、隔熱等性能，象玻璃那樣，歷史上形成了這個通俗易懂的名稱“玻璃鋼”， 這個名詞是由原國家建築材料工業部部長賴際發同志於1958年提出的， 由建材系統擴至全國，還普遍地採用着。

由此可見，玻璃鋼的含義就是指玻璃纖維作增強材料、合成樹脂作粘結劑的增強塑料，國外稱玻璃纖維增強塑料。

隨着我國玻璃鋼事業的發展，作為塑料基的增強材料，已由玻璃纖維擴大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等，無疑地，這些新型纖維製成的增強塑料，是一些高性能的纖維增強複合材料，再用玻璃鋼這個俗稱就無法概括了。

考慮到歷史的由來和發展，通常採用玻璃鋼* 複合材料，這樣一個名稱就較全面了。

用途：玻璃鋼作為一種新型的工程材料，由於它具有一些比較突出的優良性能，因此從尖端技術到國民經濟各個部門，都有廣闊的應用前景，而且隨着生產技術發展的需要，玻璃鋼的應用將越來越廣泛。第二次世界大戰期間，玻璃鋼主要用於製造各種軍需品和武器， 如玻璃鋼雷達罩、飛機油箱等少量軍需品。第二次世界大戰以後，玻璃鋼產品開始向民用方面發展，如玻璃鋼花盆、玻璃鋼遊艇、汽車、浴盆等。1950年以後，玻璃鋼在軍工方面的應用又不斷上升，如軍用車輛、船艇、防彈裝備、飛機、火箭、導彈、潛艇等軍需品上的部件。許多國家（如英、法、德、日本等）相繼在飛機、導彈、船舶、交通運輸、建築、石油化工、電工機械等方面廣泛地應用了玻璃鋼製品。

1.1 機械加工法

1.1.1 試樣的取位區，應距板材邊緣(已切除工藝毛邊)20～30mm。若取位區有氣泡、分層、樹脂淤積、皺褶、翹曲、錯誤鋪層等缺陷，

則應避開。

1.1.2 若對取位區有特殊要求或需從產品中取樣時，則按有關技術要求確定，並在試驗報告中註明。

1.1.3 纖維增強塑料一般為各向異性材料，故應按各向異性材料的兩個主方向或預先規 定的方向(例如板的縱向和橫向)切割試樣，相符。

且應嚴格地保證纖維方向和鋪層方向與試驗要求

1.1.4 纖維增強塑料試樣應採用硬質合金刃具或砂輪片等加工。加工時要防止試樣產生分層、刻痕和局部擠壓等機械損傷。

1.1.5 加工試樣時，可採用水冷卻(禁止用油)。但加工後，應在適宜的條件下對試樣及時進行乾燥處理。

1.1.6 對試樣的成型表面儘量不要加工。當需要加工時，一般應單面加工，並在試驗報告中註明。

1.2 模塑法

模塑成型的試樣按產品標準或技術規範的規定進行製備。在試驗報告中註明製備試樣的工 藝條件及成型時受壓的方向。

2.1 試驗前，試樣需經外觀檢查，如有缺陷和不符合尺寸及製備要求者，應予作廢。

2.2 對所測材料的性能每組試樣應多於5個。保證同批有5個有效試樣。

3.1 試驗標準環境條件

温度：23±2℃；

相對濕度：50±5%。

3.2 試樣狀態調節

3.2.1 試驗前，試樣在試驗標準環境條件下至少放置24h。

3.2.2 若不具備試驗標準環境條件，試驗前，試樣可在乾燥器內至少放置24h。

3.2.3 特殊狀態調節條件按需要而定。

4.1 試樣尺寸小於和等於10mm的，精確到0.02mm；大於10mm的，精確到0.05mm。

4.2 試樣共他量的測量精度應按有關試驗方法中的規定。

5.1 力學性能用試驗設備應符合以下要求：

5.1.1 試驗機載荷相對誤差不得超過±1%。

5.1.2 機械式和油壓式試驗機使用噸位的選擇應使試樣施加載荷落在滿載的10～90%範圍內(儘量落在滿載的一邊)，且不得小於試驗機最

大噸位的4%。

5.1.3 電子拉力試驗機和伺服液壓式試驗機使用噸位的選擇應參照該機的説明書。

5.1.4 測量變形的儀器儀表相對誤差差均不得超過±1%。

5.2 物理性能用試驗設備應符合有關標準的規定。

5.3 試驗設備定期經國家計量部門進行檢定。

6.1 每個試樣的性能值：X1，X2，…，Xn。必要時，應説明每個試樣的破壞情況。

6.2 算術平均值X計算到三位有效數字。

……………………………………………(1)

式中：Xi——每個試樣的性能值；

n——試樣數。

6.3 標準差S計算到二位有效數字。

……………………………………………(2)

式中符號同式(1)

6.4 離散係數Cv計算到二位有效數字。

………………………………………(3)

式中符號同式(1)、(2)。

6.5 平均值的置信區間。

試驗報告的內容包括以下各項全部或部分：

a.試驗項目名稱；

b.試樣來源及製備情況，材料品種及規格；

c.試樣編號、形狀、尺寸、外觀質量及數量；

d.試驗温度、相對濕度及試樣狀態調節；

e.試驗設備及儀器儀表的型號、量程及使用情況等；

f.試驗結果：

給出每個試樣的性能值(必要時，給出每個試樣的破壞情況)、算術平均值、標準差及離散係數。

若有要求，可按ISO 2602-1980《試驗結果的統計分析——平均值的估算——置信區間》給出一定置信度的平均值置信區間；

g.試驗人員、日期及其他。

本標準適用於纖維增強塑料的力學和物理性能的測定。