0405玻璃钢产品老化及寿命.doc

玻璃钢产品老化及寿命通过大量的试验研究，以及产品应用情况调查，说明玻璃钢/复合材料是一种耐候性较好的材料，力学性能降低较少，较缓慢。玻璃钢是热固性材料，不同于普通热塑性塑料，普通塑料，经使用一段时间后要老化，产品发生裂纹及发脆，使用命寿短。玻璃钢是一种耐老化性能较好的材料。但是为了保证应有的使用效果，必须从原材料选择、配方、产品设计、成型工艺方法的选择和控制，正确地使用等方面加以重视。材料老化性能的好坏，可以用许多指标来评定，如力学性能、物理性能、外观等。根据玻璃钢产品实际应用情况，主要用力学性能做为评定指标。在我国开发和生产玻璃钢初期，即上世纪六十年代、七时年代，单用玻璃钢试样，在我国不同地区（哈尔滨、兰州、秦皇岛、成都、上海、广州）进行十年多自然大气曝晒试验，有下列结论：1 十年内弯曲强度和拉伸强度一般均保留80%以上；2 玻璃钢试样在水浸泡条件下，开始阶段力学性能变化较大，一般三年后就趋于稳定了，一直到十年以后，仍保持在同一水平上，即达到湿态极限强度，一般拉伸强度保留70%以上，冲击韧性没有降低。十年后取样的弯曲湿态弯曲强度，环氧玻璃钢为170MPa，不饱和聚酯玻璃钢为100MPa。3 是一种优良的耐腐蚀材料，耐油性和耐溶剂性能很好。一般耐酸性比耐碱性好，有些配方耐碱性也很好，如丁苯玻璃钢，或用含有双酚A环氧丙烷缩合物的树脂制成的玻璃钢。若玻璃纤维（布）经过处理剂处理过的，特别是试样或产品有胶衣层的，抗老化性能更好。如196#聚脂玻璃钢板材，在常州地区曝晒三年，有胶衣层的板材弯曲强度没有降低，无限衣层的则降低约20%。189#聚脂玻璃钢板材，在海水浸泡三年，有胶衣层的弯曲强度保留80%以上，而无胶衣层的仅保留为51%。以上试验的试样和板材的配方都不是最好的。现在的玻璃钢，只要采用正宗的原材料，制成的玻璃钢抗老化性能均比上述数据好。1、 原材料 众所周知，普通建筑上用的玻璃板是不存在老化问题。实际上玻璃钢中所用的玻璃纤维，其成份及性能远比普通玻璃优越，仅是拉成很细的纤维后，表面积增加很多，才会吸湿，从而有老化现象。对于玻璃钢中所用的玻璃纤维又可分很多的种类，无碱玻璃纤维，强度、电性能优越一些，而中碱玻璃纤维耐酸性能更好。根据产品的使用环境和用途，可以选择合适的玻璃纤维。另外，玻璃纤维是否经过偶联剂处理，制成的玻璃钢的力学性能和抗老化性能大不一样。经过偶联剂处理过的玻璃纤维制成的玻璃钢性能好得多，特别是抗老化性能大大提高。目前，正规的玻璃纤维厂家生产的玻璃纤维及布，均用含有联剂的增强型浸润剂生产的，能与树脂很好粘结。 树脂的品种、性能对玻璃钢各种性能是极重要，好的的树脂本身有很好的力学和抗老化性能，能渗透纤维各表面，完全包覆了纤维的外表面，特别当树脂含量达到要求时，充分渗透到所有纤维表面时，其性能更优越。正规的树脂厂出品，均能达到要求，至于玻璃钢产品，一定要按产品的使用环境和用途来选择合理的树脂。 有了正宗的原材料，合适的成型工艺，则能达到玻璃钢的力学性能和抗老化。一般成型加压，或加压又加温的玻璃钢性能更好。 社会上有的玻璃钢产品用不到十年的，均因采用不正规的原材料，又没有科学的成型工艺，特别是采用高碱玻璃纤维（或布），树脂又不好时，这样的玻璃钢产品，用不到几年，特别在太阳晒，雨雪淋露下，破坏的得更快。2、 配方、工艺选择合适的固化剂、促进剂才能保证玻璃钢的完全固化。至于工艺，主要是指胶液配方要均匀，粘度合适，保证让树脂完全渗透到纤维的所有表面。成型中的加压和加温也只是为树脂的完全渗透和固化反应完全，使固化度（也称树脂不溶份含量）达到90%以上，最好能达到95%以上。3、 产品设计各类玻璃钢产品，在制造前必须合理设计，保证满足使用的技术条件。在设计中，不论是强度、还是刚度，均有一定的安全系数，一般民用均在35以上。有了此安全系数，即使是受力的玻璃钢产品，也是很安全的，至于抗老化，在上述保证正宗的原材料，合理的配方、工艺条件，玻璃钢产品的寿命，至少30年。选择好的树脂，采用先进的成型工艺，产品寿命可以至少达到50年，有的可达80年之久。4、 实例以上海玻璃钢研究院曾制造过的几个玻璃钢产品为例，足以说明，玻璃钢产品寿命至少30年。 1970年安装（实际上1966年已开始制造）的44米地面雷达罩，至今还好，仅因雷达改型关系，该罩已不使用。该罩安装在云南某山上。 某风洞玻璃钢叶片，同样是1970年安装（实际上1966年开始研制），至今还完好。 上海东方明珠底楼大厅上天花板是玻璃钢材料，还有中球，小球上的其它玻璃钢部件，至今还好，这是大家有目共睹的。 不少玻璃钢建筑物，如旋转餐厅、水箱、冷却塔、管道、车厢、船等，不少是上世纪七十年、八十年代生产的，至今还在使用。5、 一些试验曲线 以下例举几条有无胶衣层的玻璃钢板的试验曲线，这是七八十年代的，实际目前的树脂质量远比以前好多了，有了胶衣层的玻璃钢性能更优越。8090100110123弯曲强度保留率（%）图1 有无胶衣层玻璃钢在大气暴露下弯曲强度比较1有胶衣层 2无胶衣层2170年70809010010002000弯曲强度保留率（%）图2 有无胶衣层玻璃钢在人工加速老化条件下弯曲强度变化1有胶衣层 2无胶衣层2160110小时255075100124光泽保留率（%）图3 聚酯玻璃钢在大气下光泽保留率变化1有胶衣层 2无胶衣层2135年35710121518212325天5060708090100图4 有无胶衣层玻璃钢湿热老化弯曲强度变化1有胶衣层 2无胶衣层弯曲强度保留率（%）21天357101215182123255060708090100图5 有无胶衣层玻璃钢湿热老化后表面光泽变化1有胶衣层 2无胶衣层光泽保留率（%）210.5年180图6有无胶衣层玻璃钢浸泡海水弯曲强度变化1有胶衣层 2无胶衣层70605040301323322弯曲强度保留率（%）0.5112233年5060708090100图7 有无胶衣层玻璃钢浸泡海水拉伸强度变化1有胶衣层 2无胶衣层21拉伸强度保留率