玻璃鋼基礎知識--玻璃鋼與復合材料之間的關系
玻璃鋼與復合材料之間的關系
（一）玻璃鋼的兩大組成材料
談到玻璃鋼與復合材料之間的關系，我們先來著看玻璃鋼的兩大組成材料。
(1)玻璃纖維一般認為它主要起承載作用。
(2)樹脂目前主要指合成樹脂，它起粘接纖維，把松散纖維粘攏在一起，形成整體的作用。
由玻璃纖維與合成樹脂兩種組分構成玻璃鋼。這兩種組分關系十分密切，缺一不可。它們之間就象人體上骨骼與肌肉的關系：
玻璃鋼是復合材料的一種，我們把玻璃鋼擴大到復合材料范圍來看，復合材料也至少有兩種組分。下面我們從一般概念來談復合材料。
1．廣義復合材料
廣義復合材料由填料和基體組成。
填料一骨料、塊狀、線狀、片狀等。
基體一膠粘劑，如有機、天然合成樹脂：天然、人工無機膠粘劑等。
混凝土就屬于這種廣義的復合材料。這里，沙粒、石子均屬于填料，基體是無機材料水泥作膠粘劑，可稱無機復合材料。
與玻璃鋼接近的樹脂混凝土有人造大理石等。這種復合材料，填料有細粉狀無機填料、顏料，基體膠粘劑是合成樹脂，屬有機材料，亦稱有機復合材料。
2．增強復合材料
增強復合材料由增強材料和基體材料組成。
填料一為增強材料，如片、線狀的有一定強度的材料。
基體一膠粘劑，有機或無機材料。
象鋼筋混凝土；鋼筋為增強材料，水泥為粘接材料、兩種組分形成整體，是一種無機增強助材料。
而和玻璃鋼很接近的天然生成的增強復合材料有木材和竹材等。它的增強材料是木纖維和竹纖維，有方向性；粘接材料是植物本身的一種膠接細胞，把纖維連接成整體，形成有機增強復合材料。
3.纖維增強復合材料
纖維增強復合材料由纖維增強材料和基體組成。
纖維增強材料一如連續纖維、短切纖維、纖維織物或氈等。
基體一膠粘劑包括有機或無機非金屬以及金釜屬等。
象用玻璃纖維、炭纖維、芳綸纖維、炭化硅纖維等作增強材料，合成樹脂作膠粘材料而制成的一復合材料，稱為非金屬基或樹脂基增強復合材料，也有人稱塑料基纖維增強復合材料。
而炭化硅、氧化硅、陶瓷纖維等作增強材料，金屬作基體制成的纖維增強復合材料稱為金屬基增強復合材料。
綜上所述，玻璃鋼鋼只是樹脂基纖維增強復合材料的一部分。
（二）玻璃鋼／復合材料的三大要素
玻璃鋼是由玻璃纖維和合成樹脂兩大組分構成整體的，那么樹脂作為粘接劑它是怎樣把松散的玻璃纖維連成堅硬的玻璃鋼體呢？玻璃鋼在成型制作過程中，呈液體狀的樹脂液包圍和浸漬了玻璃纖維，然后固化，形成固定形狀的堅硬體。如果玻璃纖維表面和樹脂不親合，就不能做成強度高的整體，增強材料的作用就無法發揮。由此可見，玻璃纖維表面，即玻璃纖維和樹脂的交界面稱為界面，是極其重要的部分。所以把玻璃纖維、合成樹脂及其界面稱為復合材料的三大要素。
（三）三大要素的作用和相互關系
（1)玻璃纖維
玻璃纖維是玻璃鋼中的主要承力部分，它不僅能夠提高玻璃鋼的強度和彈性模量，而且能減少收縮變形，提供熱變形溫度和低溫沖擊強度等。例如306＃聚酯樹脂澆注體，在加入50％的玻璃布后，拉伸強度可由50MPa提高到200MPa,拉伸模量可由3. 9GPa提高到14GPa。
（2)合成樹脂
合成樹脂是玻璃鋼的基體，松散的玻璃纖維靠它粘接成整體。樹脂主要起傳遞應力的作用，因此樹脂對玻璃鋼的強度起重要作用，尤其是抗壓、彎曲、扭轉、剪切強度更為顯著。
由于樹脂是基體材料，它對玻璃鋼的彈性模量、耐熱性、電絕緣性、透電磁波性、耐化學腐蝕性、耐氣候性、耐老化性等都有影響。例如玻璃鋼的耐化學液體浸蝕性和耐水性，主要取決于樹脂基體的性能。通常不飽和聚酷樹脂197#耐化學腐蝕性好，而189#樹脂耐水性好。不同類型，不同牌號樹脂其性能是不同的。
樹脂含量對玻璃鋼性能也有影響，通常樹脂含量20-35％，這和成型方法、增強材料品種有關。例如，纏繞和模壓成型，樹脂含量偏低，而手糊成型，樹脂含量則稍高。強度層樹脂含量較低，通?？梢栽?5-40%之間：耐腐蝕、防滲層樹脂含量較高，一般要超過50％，用玻璃纖維布作增強材料，樹脂含量低于用玻璃纖維氈。用玻璃纖維表面氈作增
強材料時，可以達到85%以上的富樹脂含量。
（3）界面
所謂界面就是任何兩相物質間的分界面。
玻璃鋼的性能不僅與所用的增強材料、合成樹脂有關，同時，很大程度上還和纖維與樹脂之間粘合的好壞及耐久性有關。
眾所周知，玻璃纖維是一種圓柱狀玻璃，表面也象玻璃那樣光滑，而且表面還常牢固地吸附一層薄的水膜，這當然要影響玻璃纖維和樹脂的粘接性能。尤其是玻璃纖維在拉絲紡織過程中，為了達到集束、潤滑、消除靜電等目的，常涂上一層浸潤劑，這種浸潤劑多數是石蠟類物質，它們存留在玻璃纖維表面上，對合成樹脂與玻璃纖維起隔離作用，妨礙兩者粘接。可見界面對玻璃鋼的性能影響很大。
界面有問題就要處理。如在玻璃纖維表面覆蓋一層表面處理劑，從而使玻璃纖維和樹脂可以牢固地粘接在一起。這種方法是提高玻璃鋼基本性能很有效的途徑，國內外都在大力研究和采用。實踐證明，玻璃纖維及其織物，在經過表面處理劑的處理后，不僅改善了玻璃纖維的耐磨、耐水、電絕緣性能，對玻璃鋼的強度，特別是潮濕的情況下的強度提高更為顯著。
此外，玻璃鋼與處理劑或玻璃鋼本身多次鋪層粘貼等也都有界面問題。例如往金屬罐內層做玻璃鋼防腐貼襯時，就需要把金屬內表面處理干凈，如去掉污垢、油污、水分和銹蝕層等，常采用噴砂、酸洗等處理方法。如果金屬表面處理不好，玻璃鋼帖襯就會失敗。有時，還會遇到固化了的玻璃鋼層，再行粘接玻璃鋼，也會有界面問題。如采用分層固化工藝或者玻璃鋼破損維修，都需要把玻璃鋼層表面進行處理，除去污垢、油、水等外，還需要把表面用砂紙打毛以增大粘接面積，否則，就會出現分層現象。
由此可見，影響玻璃鋼及其制品質量的因素，除了玻璃纖維和樹脂這兩大組分之外，界面也非常重要的。這三大要素，缺一不可，它們之間是密切相關聯的，不可分割。我們所以稱它為三大要素，這是長期總結出來的。
經驗告訴我們，纖維、樹脂和界面這是玻璃鋼制品成敗的三項要素?？梢哉f，凡是玻璃鋼制品出現事故時，人們皆可從三大要素上找原因。例如某啤酒廠的鋼筋混凝土發酵池，原系瀝青帖襯，短期使用后，脫落失效，由于原混凝土池表面沒有清洗干凈，糊后脫模失效，經濟損失巨大。還有一些玻璃鋼廠為了降低造價追求高利潤，采用陶土坩鍋生產的玻璃纖維，生產的玻璃鋼波形瓦不到半年時間樹脂便脫落。因為陶土坩鍋拉出的玻璃纖維表面未經處理，玻璃纖維外表面有一層臘，使樹脂無法粘牢，仔細檢查該波形瓦邊緣可見有露出的玻璃絲，一根根很光滑，一點膠也粘不上。這種未經處理的玻璃布是堅決不能用在玻璃鋼上的，如果用于必須經過高溫脫臘處理。
為了便于大家查閱玻璃鋼刊物和資料，下面介紹常用的玻璃鋼／復合材料的英文符號：英文Fiber-Glass Reinforced Plastic譯為玻璃纖維增強塑料，取其字頭，簡寫成FRP, F代表玻璃纖維，R代表增強，P代表塑料。或者寫成GRP, G代表玻璃纖維，也有人把GRP譯成“玻璃增強塑料”，意思也是玻璃鋼。
目前，由于碳纖維的應用，出現了英文符號：CFRP一即碳纖維增強塑料，其中C代表Carbon代表碳的意思。英文Composite Materials代表復合材料，其縮寫字頭為COM。玻璃鋼中還有一種片狀模壓塑料，英文縮寫字頭為SMC。
（一）玻璃鋼的兩大組成材料
談到玻璃鋼與復合材料之間的關系，我們先來著看玻璃鋼的兩大組成材料。
(1)玻璃纖維一般認為它主要起承載作用。
(2)樹脂目前主要指合成樹脂，它起粘接纖維，把松散纖維粘攏在一起，形成整體的作用。
由玻璃纖維與合成樹脂兩種組分構成玻璃鋼。這兩種組分關系十分密切，缺一不可。它們之間就象人體上骨骼與肌肉的關系：
玻璃鋼是復合材料的一種，我們把玻璃鋼擴大到復合材料范圍來看，復合材料也至少有兩種組分。下面我們從一般概念來談復合材料。
1．廣義復合材料
廣義復合材料由填料和基體組成。
填料一骨料、塊狀、線狀、片狀等。
基體一膠粘劑，如有機、天然合成樹脂：天然、人工無機膠粘劑等。
混凝土就屬于這種廣義的復合材料。這里，沙粒、石子均屬于填料，基體是無機材料水泥作膠粘劑，可稱無機復合材料。
與玻璃鋼接近的樹脂混凝土有人造大理石等。這種復合材料，填料有細粉狀無機填料、顏料，基體膠粘劑是合成樹脂，屬有機材料，亦稱有機復合材料。
2．增強復合材料
增強復合材料由增強材料和基體材料組成。
填料一為增強材料，如片、線狀的有一定強度的材料。
基體一膠粘劑，有機或無機材料。
象鋼筋混凝土；鋼筋為增強材料，水泥為粘接材料、兩種組分形成整體，是一種無機增強助材料。
而和玻璃鋼很接近的天然生成的增強復合材料有木材和竹材等。它的增強材料是木纖維和竹纖維，有方向性；粘接材料是植物本身的一種膠接細胞，把纖維連接成整體，形成有機增強復合材料。
3.纖維增強復合材料
纖維增強復合材料由纖維增強材料和基體組成。
纖維增強材料一如連續纖維、短切纖維、纖維織物或氈等。
基體一膠粘劑包括有機或無機非金屬以及金釜屬等。
象用玻璃纖維、炭纖維、芳綸纖維、炭化硅纖維等作增強材料，合成樹脂作膠粘材料而制成的一復合材料，稱為非金屬基或樹脂基增強復合材料，也有人稱塑料基纖維增強復合材料。
而炭化硅、氧化硅、陶瓷纖維等作增強材料，金屬作基體制成的纖維增強復合材料稱為金屬基增強復合材料。
綜上所述，玻璃鋼鋼只是樹脂基纖維增強復合材料的一部分。
（二）玻璃鋼／復合材料的三大要素
玻璃鋼是由玻璃纖維和合成樹脂兩大組分構成整體的，那么樹脂作為粘接劑它是怎樣把松散的玻璃纖維連成堅硬的玻璃鋼體呢？玻璃鋼在成型制作過程中，呈液體狀的樹脂液包圍和浸漬了玻璃纖維，然后固化，形成固定形狀的堅硬體。如果玻璃纖維表面和樹脂不親合，就不能做成強度高的整體，增強材料的作用就無法發揮。由此可見，玻璃纖維表面，即玻璃纖維和樹脂的交界面稱為界面，是極其重要的部分。所以把玻璃纖維、合成樹脂及其界面稱為復合材料的三大要素。
（三）三大要素的作用和相互關系
（1)玻璃纖維
玻璃纖維是玻璃鋼中的主要承力部分，它不僅能夠提高玻璃鋼的強度和彈性模量，而且能減少收縮變形，提供熱變形溫度和低溫沖擊強度等。例如306＃聚酯樹脂澆注體，在加入50％的玻璃布后，拉伸強度可由50MPa提高到200MPa,拉伸模量可由3. 9GPa提高到14GPa。
（2)合成樹脂
合成樹脂是玻璃鋼的基體，松散的玻璃纖維靠它粘接成整體。樹脂主要起傳遞應力的作用，因此樹脂對玻璃鋼的強度起重要作用，尤其是抗壓、彎曲、扭轉、剪切強度更為顯著。
由于樹脂是基體材料，它對玻璃鋼的彈性模量、耐熱性、電絕緣性、透電磁波性、耐化學腐蝕性、耐氣候性、耐老化性等都有影響。例如玻璃鋼的耐化學液體浸蝕性和耐水性，主要取決于樹脂基體的性能。通常不飽和聚酷樹脂197#耐化學腐蝕性好，而189#樹脂耐水性好。不同類型，不同牌號樹脂其性能是不同的。
樹脂含量對玻璃鋼性能也有影響，通常樹脂含量20-35％，這和成型方法、增強材料品種有關。例如，纏繞和模壓成型，樹脂含量偏低，而手糊成型，樹脂含量則稍高。強度層樹脂含量較低，通?？梢栽?5-40%之間：耐腐蝕、防滲層樹脂含量較高，一般要超過50％，用玻璃纖維布作增強材料，樹脂含量低于用玻璃纖維氈。用玻璃纖維表面氈作增
強材料時，可以達到85%以上的富樹脂含量。
（3）界面
所謂界面就是任何兩相物質間的分界面。
玻璃鋼的性能不僅與所用的增強材料、合成樹脂有關，同時，很大程度上還和纖維與樹脂之間粘合的好壞及耐久性有關。
眾所周知，玻璃纖維是一種圓柱狀玻璃，表面也象玻璃那樣光滑，而且表面還常牢固地吸附一層薄的水膜，這當然要影響玻璃纖維和樹脂的粘接性能。尤其是玻璃纖維在拉絲紡織過程中，為了達到集束、潤滑、消除靜電等目的，常涂上一層浸潤劑，這種浸潤劑多數是石蠟類物質，它們存留在玻璃纖維表面上，對合成樹脂與玻璃纖維起隔離作用，妨礙兩者粘接。可見界面對玻璃鋼的性能影響很大。
界面有問題就要處理。如在玻璃纖維表面覆蓋一層表面處理劑，從而使玻璃纖維和樹脂可以牢固地粘接在一起。這種方法是提高玻璃鋼基本性能很有效的途徑，國內外都在大力研究和采用。實踐證明，玻璃纖維及其織物，在經過表面處理劑的處理后，不僅改善了玻璃纖維的耐磨、耐水、電絕緣性能，對玻璃鋼的強度，特別是潮濕的情況下的強度提高更為顯著。
此外，玻璃鋼與處理劑或玻璃鋼本身多次鋪層粘貼等也都有界面問題。例如往金屬罐內層做玻璃鋼防腐貼襯時，就需要把金屬內表面處理干凈，如去掉污垢、油污、水分和銹蝕層等，常采用噴砂、酸洗等處理方法。如果金屬表面處理不好，玻璃鋼帖襯就會失敗。有時，還會遇到固化了的玻璃鋼層，再行粘接玻璃鋼，也會有界面問題。如采用分層固化工藝或者玻璃鋼破損維修，都需要把玻璃鋼層表面進行處理，除去污垢、油、水等外，還需要把表面用砂紙打毛以增大粘接面積，否則，就會出現分層現象。
由此可見，影響玻璃鋼及其制品質量的因素，除了玻璃纖維和樹脂這兩大組分之外，界面也非常重要的。這三大要素，缺一不可，它們之間是密切相關聯的，不可分割。我們所以稱它為三大要素，這是長期總結出來的。
經驗告訴我們，纖維、樹脂和界面這是玻璃鋼制品成敗的三項要素?？梢哉f，凡是玻璃鋼制品出現事故時，人們皆可從三大要素上找原因。例如某啤酒廠的鋼筋混凝土發酵池，原系瀝青帖襯，短期使用后，脫落失效，由于原混凝土池表面沒有清洗干凈，糊后脫模失效，經濟損失巨大。還有一些玻璃鋼廠為了降低造價追求高利潤，采用陶土坩鍋生產的玻璃纖維，生產的玻璃鋼波形瓦不到半年時間樹脂便脫落。因為陶土坩鍋拉出的玻璃纖維表面未經處理，玻璃纖維外表面有一層臘，使樹脂無法粘牢，仔細檢查該波形瓦邊緣可見有露出的玻璃絲，一根根很光滑，一點膠也粘不上。這種未經處理的玻璃布是堅決不能用在玻璃鋼上的，如果用于必須經過高溫脫臘處理。
為了便于大家查閱玻璃鋼刊物和資料，下面介紹常用的玻璃鋼／復合材料的英文符號：英文Fiber-Glass Reinforced Plastic譯為玻璃纖維增強塑料，取其字頭，簡寫成FRP, F代表玻璃纖維，R代表增強，P代表塑料。或者寫成GRP, G代表玻璃纖維，也有人把GRP譯成“玻璃增強塑料”，意思也是玻璃鋼。
目前，由于碳纖維的應用，出現了英文符號：CFRP一即碳纖維增強塑料，其中C代表Carbon代表碳的意思。英文Composite Materials代表復合材料，其縮寫字頭為COM。玻璃鋼中還有一種片狀模壓塑料，英文縮寫字頭為SMC。
