玻璃纤维增强塑料成型工艺

玻璃纤维增强塑料成型工艺第一章绪论FRP（Fiberglass

Reinforced

Plastics）或GRP（GlassReinforced

Plastics）或GFRP（Glass

fibre

reinforced

plastics）。玻璃钢是玻璃纤维增强塑料的习惯叫法，是一种新型工程材料。它是以玻璃纤维及其制品作为增强材料，以合成树脂作基体材料，通过一定的成型工艺而制成的一种复合材料。三十年代在美国出现后，到二次世界大战期间由于战争的需要才发展起来。战后逐渐转到了民用工业方面，并获得了迅速发展。由于玻璃钢具有许多特殊优良的性能（如机械强度高、比重小、耐化学腐蚀、绝缘性能好等等）。因此被普遍应用于火箭、导弹、航空、造船、汽车、化工、电器、铁路以及一般民用等工农业部门中。目前世界各国都非常重视研究和发展玻璃钢材料，迄今为止，人们不但研究试制成功各种各样有特殊性能的玻璃钢材料产品，而且研究成功各种各样的成型工艺。第二章玻璃钢基础知识1、玻璃钢的发展历史1940年，美国一家实验室的技术人员不小心将加有催化剂的不饱和聚酯树脂倾倒在玻璃布上，第二天发现固化后的这种复合材料强度很高，玻璃钢遂应运而生。

1942年第一艘玻璃钢渔船问世；玻璃钢管试制成功并投入使用。二战其间，美国以手工接触成型与抽真空固化工艺，制造了收音机雷达罩与副油箱；利用胶接技术制作了玻璃钢夹芯结构的收音机机翼。1946年发明了以纤维缠绕法生产压力容器的方法。1949年预混料DMC（BMC）模压玻璃钢面试。1950年真空袋与压力袋成型工艺研究成功；手糊环氧玻璃钢直升收音机旋翼面市。20世纪50年代末，前苏联成功将玻璃钢用于炮弹引信体等军品及化工器材的生产。1961年德国率先开发片状模塑料（SMC）及其模压技术。1963年玻璃钢波形瓦开始机械化生产，美、法、日先后有高生产率的边疆生产线投生。1972年美国研究成功干法生产的热塑性片状模塑料。20世纪80年代，开发了湿法生产的热塑性片大辩论模塑料。瑞士、奥地利离心法成型玻璃钢管得到发展；意大利工业化纤维缠绕玻璃钢管生产线技术成熟，产品大量使用于石化、轻工、轮船等领域。1956年，时任重工业部副部长、后任建材工业部长的赖际发同志赴前苏联考察玻璃钢。俄文称玻璃钢为“玻璃塑料”（CTEKJIOIIJIACTHHK），当时中文里没有相应的词。想到材料内有玻璃，强度又高，就叫“玻璃钢”。这就是“玻璃钢”一词的由来。

2、主要材料

2.1

树脂：玻璃钢所使用的树脂主要分为热塑性树脂和热固性树脂两大类。通常玻璃钢以热固性树脂为主，根据结构成分的不同，热固性树脂分为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、环氧改性乙烯基树脂。环氧树脂主要用于耐腐蚀、高强的领域，像航空航天领域一般就是用的这类树脂。酚醛树脂主要用于防腐领域。现在用的最多的则是不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂，这类树脂在常温下即可成型，操作比较方便。同时性价比较高，所以被广泛应用。树脂树脂本义上为一种高分子聚合物，其定义是：相对分子量不确定但通常较高，常温下呈固态、中固态、假固态，有时也可以是液态的有机物质。具有软化或熔融温度范围，在外力作用下有流动倾向，破裂时常呈贝壳状。广义上是指用作塑料基材的聚合物或预聚物。一般不溶于水，能溶于有机溶剂。按来源可分为天然树脂和合成树脂；按其加工行为不同的特点又有热塑性树脂和热固性树脂之分。从定义中可以看出树脂是一种混合物，用于制造玻璃钢的为热固性树脂，其特点是在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔的物质。常见的热固性树脂有：不饱和树脂（UP）、乙烯基树脂（VE）、环氧树脂（EP）、聚氨酯树脂（PU）、酚醛树脂（PF）、呋喃树脂等。热塑性树脂的特点是具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多少次，均能保持这种性能。凡具有热塑性树脂其分子结构都属线型。常见的热塑性树脂有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET、PBT）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚苯乙烯（PS）等等。2.

2

胶衣gelcoat：胶衣是在不饱和聚酯树脂中加入颜料和触变剂等分散而成的。主要作用是对玻璃钢制品表面的装饰和对结构层的保护。胶衣英文名称gelcoat，它是在树脂中加入颜料和触变剂等分散而成的玻璃钢（FRP）及台面面漆用来开发的着色触变性产品。所谓触变性指物体（如树脂、涂料）受到剪切时，稠度变小，停止剪切时，稠度又增加。或受到剪切时，稠度变大，停止剪切时，稠度又变小的性质。即一触即变的性质。胶衣本质上也属于一种特殊的树脂，其主要作用是对玻璃钢制品的表面装饰和对结构层的保护。按树脂基体不同分不饱和聚酯类、乙烯基类、环氧类胶衣。2.

3

阻燃剂（填料）：阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。阻燃剂分为添加型和反应型。添加型阻燃剂主要是通过在树脂中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性。在阻燃剂类型中，添加型阻燃剂占主导地位，使用范围比较广。常用阻燃剂类型有氢氧化铝、玻璃微珠等。2.4

促进剂：可以提高树脂反应速率的一种用量较少的物质。促进剂：与催化剂或固定剂并用时，可以提高反应速率的一种用量较少的物质。2.5

固化剂：树脂的固化是经过缩合、闭环等化学反应使热固性树脂发生不可逆的变化过程。固化剂能使树脂（胶衣）发聚合或交联作用而转变成硬化材料。固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来完成的。说到固化剂与促进剂，必须着重强调一下安全问题。固化剂具有很强的腐蚀性，因此要做好防护措施，不能直接接触到人体。另外，与树脂或胶衣专用的促进剂混合会发生起火，甚至爆炸。因此为了避免发生事故，两者一定要分开储存。往树脂或胶衣中添加时一定要先加促进剂，搅拌均匀后，再添加固化剂。（这一点需要切记，关乎到人身安全）2.6玻璃纤维：玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。玻璃纤维（fiberglass或Glassfiber）是一种无机非金属材料，由矿石（主要成分为二氧化硅）或玻璃球，经高温熔融，拉制成直径为几微米到二十几个微米的单丝，再络成原丝。原丝又可加工成各种玻璃纤维制品，包括常见的短切毡、方格布、轴向布、复合毡等。3、玻璃钢的理化性能3.1

玻璃钢的特性3.1.1

轻质高强相对密度在1.5-2.0之间，只有碳钢的1/4-1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及在其他需要减轻自重的制品应用中，都具有卓越成效。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。

3.1.2

耐腐蚀性能好FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。已用到化工防腐的各个方面，正在取代碳钢、不锈钢、木材、有色金属等。

3.1.3

电性能好是优良的绝缘材料体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。3.

1.4

热性能良好

FRP热导率低，室温下为1.25-1.67kJ/（m·h·K），只有金属的1/100-1/1000，是优良的绝热材料。在瞬时超高温情况下，是理想的热防护和耐烧蚀材料，能保护宇宙飞行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷。3.1.5

可设计性好可以根据需要，灵活地设计出各种结构产品，来满足使用要求，可以使产品有很好的整体性；可以充分选择材料来满足产品的性能，如：可以设计出耐腐的、耐瞬时高温的、产品某方向上有特别高强度的、介电性好的等产品。

3.1.6

工艺性优良可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择成型工艺；工艺简单，可以一次成型，经济效果突出，尤其对形状复杂、不易成型的数量少的产品，更突出它的工艺优越性。3.2

玻璃钢的不足

3.2.1

弹性模量低FRP的弹性模量比木材大两倍，但比钢（E=2.1×106）小10倍，因此在产品结构中常感到刚性不足，容易变形。可以做成薄壳结构、夹层结构，也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。3.2.2

长期耐温性差一般FRP不能在高温下长期使用，通用聚酯FRP在50℃以上强度就明显下降，一般只在100℃以下使用；通用型环氧FRP在60℃以上，强度有明显下降。3.2.3

老化现象老化现象是塑料的共同缺陷，FRP也不例外，在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。3.2.4

层间剪切强度低

层间剪切强度是靠树脂来承担的，所以很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力，最主要的是在产品设计时，尽量避免使层间受剪切力。4.玻璃钢有哪些市场应用

玻璃钢材料因其独特的性能优势，已在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、广告展示、工艺礼品、建材卫浴、游艇泊船、体育用材、环卫工程等十多个行业中广泛应用并深受赞誉。玻璃钢制品不同于传统材料制品，在性能、用途、寿命属性上大大优于传统制品。其易造型、可定制、色彩随意调配的特点，深受商家和销售者的青睐，占有越来越大的市场比分，前景广阔！第三章常见玻璃纤维毡的种类1、玻璃纤维针刺毡玻璃纤维针刺毡广泛用于碳黑、钢铁、有色金属、化工、焚烧等行业。在国内，工业过滤材料是玻纤针刺毡的主要应用领域。玻璃纤维针刺毡用于汽车内的装饰以及吸音、隔热、减震、阻燃等方面，它有助于汽车的轻量化与空间的有效利用；针刺毡可以与再生纤维复合，可以作车顶和车门的衬垫、发动机车盖（粘附于内侧）发动机与车厢的隔板、行李箱的衬垫。利用针刺毡的微孔性所具有的保温、隔热的效果，可以将其用于管道各种发热件的保温隔热。利用针刺毡的过滤、吸音效果，可以用于汽车、摩托车通用汽油机等的消音除尘器，广泛用于宾馆、娱乐场所、专业音房的隔音、消潮、防火。此外玻纤针刺毡还可用于土工布，绝缘材料等。2、玻璃纤维连续原丝毡玻璃纤维连续原丝毡是以连续玻璃纤维原丝为主要原料，该种含非溶性粘结剂的无纺连续原丝毡可在非填充或填充树脂系统中，可与不饱和聚酯、环氧、酚醛及聚胺脂树脂相容。产品可用于树脂传递模塑成型(RTM)真空成型及拉挤成型等加工工艺，如汽车车顶内饰，变压器用绝缘材料。3、玻璃纤维短切原丝毡玻璃纤维短切原丝毡由玻璃纤维短切原丝通过粉末或乳液粘结剂粘结而成。短切毡主要通过手糊成型工艺，缠绕成型工艺，模压成型工艺用于加工制作玻璃钢产品。典型的产品包括卫浴器具、管道、建筑材料、汽车、家具、冷却塔及其他玻璃钢产品。4、玻璃纤维表面毡玻璃纤维表面毡主要用于玻璃钢制品的表层，产品本身具有纤维分散均匀，质地柔软，纤维表面平整性好，胶水含量低，树脂浸透速度快以及贴模性好等特点。该产品可显著改善制品的表面耐腐蚀性能，耐压性能和抗渗漏性，且具有持久的使用寿命等优点。此外，该产品也适合于喷射，模压及其它玻璃钢成型技术。5、玻璃纤维屋面毡RGM是制作SBS、APP改性沥青防水卷材和彩色沥青玻纤瓦的良好胎基，并自由于整幅毡的纵向加筋，充分提高了毡的纵向拉伸强度和抗撕裂强度。用RM系列毡作基材制成的油毡，能克服油毡高温流淌、低温脆裂、易于老化等缺点，使油毡耐候性优异，防渗漏性增强，并延长其使用寿命，因此是用于屋面油毡等材料的理想基材。同时，RGM系列毡也可用作房屋隔热层的底衬材料。6、玻璃纤维缝编短切毡缝编短切毡可适用于不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂和环氧树脂等。该产品广泛应用于挤拉成型工艺、手糊成型工艺和树脂传递模塑料工艺等。主要终端产品有：玻璃钢船体、板材、挤拉型材以及管道的内衬等。缝编短切毡是玻璃纤维无捻粗纱经短切成一定长度后无定向均匀平铺，然后用线圈结构缝合而成的毡片。7、无捻粗纱布复合毡无捻粗纱布复合毡可适用于不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂和环氧树脂等。该产品广泛应用于玻璃钢挤拉成型工艺、手糊成型工艺和树脂传递模塑料工艺等。无捻粗纱布复合毡在造船业应用最广，主要终端产品有：玻璃钢船体、汽车外壳、板材、冷藏器具、车门和型材等。无捻粗纱布复合毡是由无捻粗纱布复合一层均匀无定向平铺的短切原丝，然后用线圈结构缝合而成的玻璃纤维毡片。8、玻璃纤维夹芯复合毡夹芯复合毡由合成的无纺芯材、正反面或单面加以纤维短切层（不含粘结剂）或者纤维布、多轴向织物经过缝编而成。产品可适用于树脂传递模塑成型（RTM）、真空袋成型、模压成型、注射成型及SRIM等成型工艺。9、玻璃纤维缝编复合毡缝编复合毡可适用于不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂和环氧树脂等。该产品广泛应用于玻璃钢挤拉成型工艺、手糊成型工艺和树脂传递模塑料工艺等。缝编复合毡在造船业应用最广，主要终端产品有：玻璃钢船体、汽车外壳、板材、冷藏器具、车门和型材等。缝编复合毡是由无捻粗纱单向平行排列为0、90°或±45°，再复合一层均匀平铺的短切原丝，然后用线圈结构缝合而成的玻璃纤维毡片。10、玻璃纤维针刺复合毡针刺复合毡是一种短切原丝无定向均匀分布在机织基布上，经针刺而成的新型玻璃纤维增强材料。它不含粘结剂或其它缝编线，具有充模性和覆模性好、三维强度高、浸透快、易脱气泡等特点，适用于手糊、拉挤、缠绕、GMT、RTM等成型工艺。11、空气净化玻璃纤维蓬松过滤毡空气净化玻璃纤维蓬松过滤毡是由玻璃纤维制成，呈蓬松状态。因此其容尘量大，使用周期长，是初效空气过滤用的优良材料。第一章1.复合材料定义：是指两种或两种以上不同材料，用适当的方法复合成一种新材料，其性能比单一材料性能优越。根据基体材料不同，分为金属基复合材料，非金属基复合材料，树脂基复合材料2.复合材料最大特点，是性能具有可设计性。影响复合材料性能的因素很多，主要取决于增强材料的性能，含量及分布情况，基体材料的性能和含量，以及它们之间的界面结合情况。3.树脂基复合材料的使用温度一般为60摄氏度到250摄氏度；金属基复合材料为400摄氏度到600摄氏度；陶瓷基复合材料为1000摄氏度到1500摄氏度。复合材料硬度主要取决于基体材料的性能，一般硬度为陶瓷基复合材料大于金属基复合材料大于树脂基复合材料4.就力学性能而言，复合材料的力学性能取决于增强材料的性能，含量和分布，以及基体材料的性能和含量。复合材料的耐自然老化性能，取决于基体材料的性能和与增强材料的界面粘结。一般优劣次序为，陶瓷基复合材料大于金属基复合材料大于树脂基复合材料。导热性能的优劣比较为：金属基复合材料大于陶瓷基复合材料大于树脂基复合材料。5.选择成型方法时应考虑：①产品外形构造和尺寸大小

②材料性能和产品质量要求

③生产批量大小及供应时间（允许的生产周期）要求

④企业可能提供的设备条件及资金

⑤综合经济效益，保证企业盈利复合材料说到复合材料，做复材的人都知道，但真的要大家用一句话概括出来却不一定能说全面。所谓复合材料，是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。虽然只是一句话，但信息量还是蛮大的。简单点理解就是各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。最简单的例子，混凝土也是一种复合材料。玻璃钢玻璃和钢，好像两者在强度上完全不是一个等级的物体，怎么会关联在一起。玻璃钢正名玻璃纤维增强塑料，俗称FRP（FiberReinforcedPlastics），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。这种复合材料的力学性能可和钢材媲美，因此叫玻璃钢，其实这是我们国内一种通俗的叫法，属于中国特色。碳纤维碳纤维（carbonfiber）是指含碳量高于90%的无机高分子纤维，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。目前的生产工艺主要是把有机纤维经纤维纺丝、预氧化、碳化、石墨化4个过程而制成，按纤维基材分聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维等。工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类，但主要生产前两种碳纤维。而PAN基碳纤维因其生产工艺较其他方法简单，产量约占全球碳纤维总产量的90%以上。碳纤维以其优异的力学性能被广泛应用于国防军工、航空航天、汽车、电子、运动器材等领域，后续在复合材料中的应用也会越来越受到关注。预浸料预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。之所以叫预浸料是因为这只是树脂与纤维的初步含浸，在产品成型时才是最终含浸的缘故。预浸料使用方便，成型过程清洁，孔隙率低及含胶量可控，使其近年来的应用大幅上升。按树脂基体不同，又分为热固性树脂预浸料和热塑性树脂预浸料。脱模剂脱模剂是用在两个彼此易于粘着的物体表面的一个界面涂层，它可使物体表面易于脱离、光滑及洁净。简单点理解就是能让产品从模具上顺利分离的一种物质，常见的脱模剂种类有无机物、有机物以及高聚物三类。在玻璃钢生产中常用的脱模剂有固态蜡、半永久脱模水等。夹芯材料用于复合材料夹层结构的夹芯材料主要有：硬质泡沫、蜂窝和轻木三类。其主要作用是提高产品刚性，减轻重量。一般做成三明治夹芯结构。硬质泡沫主要有聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）、聚醚酰亚胺（PEI）和丙烯腈一苯乙烯（SAN或AS）、聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）、发泡聚酯（PET）等。蜂窝夹芯材料有玻璃布蜂窝、NOMEX蜂窝、棉布蜂窝、铝蜂窝等。蜂窝夹层结构的强度高，刚性好，但蜂窝为开孔结构，与上下面板的粘接面积小，粘接效果一般没有泡沫好。轻木（balsa）夹芯材料是一种天然产品，市场常见的轻木夹芯主要产自南美洲的种植园，由于气候原因，轻木在当地生长速度特别快，所以比普通木材轻很多，且其纤维具有良好的强度和韧性，特别适合用于复合材料夹层结构。热压罐热压罐(HotAirAutoelave或简写Atitoelave)是一种针对聚合物基复合材料成型工艺特点的工艺设备。能同时提供的均匀温度和均布压力使聚合物基复合材料固化，比传统的固化炉做出来的产品更密实，孔隙率更低。真空辅材所谓真空辅材是指真空工艺中用到的一些辅材，主要包括有：真空袋膜、隔离膜、脱模布、透气毡、导流网、密封胶带、压敏胶带、其它（缠绕管、树脂管、注胶座、快速接头等）。直白点讲胶衣就是加了颜料和助剂的一种树脂，用于制品的表面，主要起到保护和美观的作用。手糊玻璃钢制品的厚度和层数计算（1）制品厚度计算

t=m×k式中

：

t为制品厚度，mm；

m为材料单位面积质量，kg/m²；

k为厚度常数[mm/（kg.m-2）][即每1kg/m²材料的厚度]。

根据以上厚度常数计算得：1kg/m²玻璃纤维毡吸胶后的厚度为2.341mm（短切毡的吸胶量为70%，树脂的k=0.837）；

1kg/m²玻璃纤维布吸胶后的厚度为1.228mm（纤维布的吸胶量为50%，树脂的k=0.837）；

R800玻璃纤维布吸胶后的厚度为0.9824mm

；R600玻璃纤维布吸胶后的厚度为0.7368mm

；R400玻璃纤维布吸胶后的厚度为0.4912mm；

R240玻璃纤维布吸胶后的厚度为0.2947mm；M450短切毡吸胶后的厚度为1.0534mm；

M300短切毡吸胶后的厚度为0.7023mm；

M30表面毡吸胶后的厚度为0.07mm

。根据经验修正得：

1kg/m²玻璃纤维毡吸胶后的厚度为2.0mm（短切毡的吸胶量为70%，树脂的k=0.714）；

1kg/m²玻璃纤维布吸胶后的厚度为1.0mm（纤维布的吸胶量为45%，树脂的k=0.769）

；

R800玻璃纤维布吸胶后的厚度为0.8mm；

R600玻璃纤维布吸胶后的厚度为0.6mm；

R400玻璃纤维布吸胶后的厚度为0.4mm；

R240玻璃纤维布吸胶后的厚度为0.24mm；

M450短切毡吸胶后的厚度为0.9mm；M300短切毡吸胶后的厚度为0.6mm

；M30表面毡吸胶后的厚度为0.06mm。例1：由1层EM300及4层EM600、填料（密度为2.5g/cm³）及60%不饱和聚酯树脂（密度为1.27g/cm³），求铺层总厚度。

解：树脂与玻璃纤维毡的质量比为70/30=2.33（短切毡的吸胶量为70%）玻璃纤维单位面积总重量1×0.3+4×0.6=2.7g/m²

玻璃纤维毡厚度2.7×0.391=1.056mm树脂厚度2.7×2.33×0.837=5.265mm

填料厚度2.7×2.33×40/60×0.4=1.676mm（填料及树脂的比例为40/60）铺层总厚度1.056+5.265+1.676=8mm。（2）铺层层数计算

n=A/[mf（kf+c·kr）]式中:A为制品总厚度，mm；

mf为玻璃纤维单位面积质量，kg/m²；

kf为增强材料的厚度常数，[mm/（kg.m-2）]

kr为树脂的厚度常数，[mm/（kg.m-2）]

C为树脂与增强材料的质量比

n为增强材料铺层层数。

例2：玻璃钢制品由0.4mm中碱方格布和不饱和聚酯树脂（密度为1.3g/cm³），含胶量为0.55，壁厚10mm，求布层数。

解：查厚度常数表得：kf

=0.408

kr=0.769

查得：0.4mm中碱方格布mf

=340g/m²

，

树脂与玻璃纤维毡的质量比为55/（100-55）=1.222

n=A/[mf（kf+c·kr）]=10/[0.34×（0.408+1.222×0.769）]=22层。玻璃纤维的几种分类方法玻璃纤维的分类方法很多。一般可从玻璃原料成分、单丝直径、纤维外观、生产方法及纤维特性等方面进行分类。一、以玻璃原料成分分类这种分类法，主要用于连续玻璃纤维的分类。一般以不同的碱金属氧化物含量来区分，碱金属氧化物一般指氧化钠、氧化钾。在玻璃原料中，由纯碱、芒硝、长石等物质引入。碱金属氧化物是普通玻璃的主要组分之一，其主要作用是降低玻璃的熔点。但玻璃中碱金属氧化物的含量愈高，它的化学稳定性、电绝缘性能和强度都会相应降低。因此，对不同用途的玻璃纤维，要采用不同含碱量的玻璃成分。从而经常采用玻璃纤维成分的含碱量，作为区别不同用途的连续玻璃纤维的标志。根据玻璃成分中的含碱量，可以把连续纤维分为如下几种：无碱纤维（通称E玻璃）：R2O含量小于0.8%，是一种铝硼硅酸盐成分。它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好。主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料和轮胎帘子线。中碱纤维：R2O的含量为11.9%-16.4%，是一种钠钙硅酸盐成分，因其含碱量高，不能作电绝缘材料，但其化学稳定性和强度尚好。一般作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基材等，也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材料。这种纤维成本较低，用途较广泛。高碱纤维：R2O含量等于或大于15%的玻璃成分。如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成的玻璃纤维，均属此类。可作蓄电瓶隔离片、管道包扎布和毡片等防水、防潮材料。特种玻璃纤维：如由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维，镁铝硅系高强高弹玻璃纤维；硅铝钙镁系耐化学腐蚀玻璃纤维；含铝纤维；高硅氧纤维；石英纤维等。二、以单丝直径分类玻璃纤维单丝呈圆柱形，因此它的粗细可以用直径来表示。通常根据直径范围，把拉制成型的玻璃纤维分成几种（其直径值以um为单位）：粗纤维：其单丝直径一般为30um初级纤维：其单丝直径大于20um；中级纤维：单丝直径10-20um高级纤维：（亦称纺织纤维）其单丝直径3-10um。对于单丝直径小于4um的玻璃纤维又称为超细纤维。单丝直径不同，不仅纤维的性能有差异，而且影响到纤维的生产工艺、产量和成本。一般5-10um的纤维作为纺织制品用，10-14um的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。三、以纤维外观分类玻璃纤维的外观，即其形态和长度取决于它的生产方式，又与其用途有关。可分为：连续纤维（又称纺织纤维）：从理论上讲，连续纤维是无限延续的纤维，主要用漏板法拉制而成，经纺织加工后，可以制成玻纱、绳、布、带、无捻粗纱等制品。定长纤维：其长度有限，一般在300-500mm，但有时也可较长，如在毡片中基本上是杂乱的长纤维。例如采用蒸汽吹拉法制成的长棉，拉断成毛纱后，长度也不过几百毫米。其它还有棒法毛纱、一次粗纱等制品，都制成毛纱或毡片使用。玻璃棉：也是一种定长玻璃纤维，其纤维较短，一般在150mm以下或更短。在形态上组织蓬松，类似棉絮，故又称短棉，主要作保温、吸声等用途。此外，还有短切纤维、空心纤维、玻璃纤维粉及磨细纤维等。四、以纤维特性分类这是一类为适应特殊使用要求，新发展起来的，纤维本身具有某些特殊优异性能的新型玻璃纤维，大致可分为：高强玻璃纤维；高模量玻璃纤维；耐高温玻璃纤维；耐碱玻璃纤维；耐酸玻璃纤维；普通玻璃纤维（指无碱及中碱玻璃纤维）；光学纤维；低介电常数玻璃纤维；导电纤维等。玻璃钢材料是什么?2009-05-2318:57玻璃钢——复合材料，由玻璃纤维（无机非金属材料）和塑料（有机非金属材料）组成。不是钢，胜似钢;刚柔相济的跳高撑杆你看过撑杆跳高比赛吗？那真是一种力量与艺术的完美结合。只见运动员双手紧握撑杆，先是疾速飞跑，当跑到横杆前时，撑杆触地，借着助跑的一股冲力，身体腾空而起，如矫健的雄鹰，掠过横杆，轻轻落在泡沫软垫上。显然，在这一过程中，撑杆起到了决定性的作用。你看那撑杆先是弯曲，而且弯的弧度非常大，然后挺直，将运动员弹向空中。这细长、神奇的撑杆，它柔中带刚，又富有弹性，比竹杆强韧，较钢棒轻巧，真可谓“刚柔相济”。它是用什么材料做的呢？现在世界上绝大多数撑杆跳高运动员所用的撑杆，都是用玻璃钢做的。但玻璃钢是怎样一种材料？它是怎样诞生的？玻璃钢是钢吗？玻璃钢里有玻璃成分吗？玻璃钢是怎样诞生的玻璃钢诞生于本世纪40年代。那时，正值第二次世界大战。战争需要大量的武器装备，迅速发展的军事工业对材料提出了越来越高的要求。例如，制造飞机的材料要求密度小而强度高；制造潜艇的材料，既要耐海水腐蚀，又要能防磁，以避开鱼雷的袭击。同一种零件要求同时具有好几种优异的性能，有时这些性能看起来是相互矛盾而不能兼有的。显然，这样的要求是任何一种单一材料所无法满足的。于是，人们设法把两种或两种以上的材料结合起来，让它们取长补短，相得益彰，制成兼有几种优良性能的新材料，这就是复合材料。虽然“复合”的思想可以追溯到久远的古代，但用到人工材料的复合材料则直到本世纪上半叶才出现。先是1907年世界上第一家人工合成酚醛树脂厂建立，接着一大批人工合成树脂，如脲醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等热固性树脂相继出现。树脂材料容易成形，比重小，耐磨，耐腐蚀，但它们脆性较大。于是人们用天然纤维与之复合，产生了最初的含有人工材料的复合材料。其中天然纤维称为增强材料，人工合成树脂称为基体材料。如在无线电通信设备和军事器械中常用的“电木”，就是用木粉、布、纸或其他纤维作为增强材料，经浸渍酚醛树脂层压而成的复合材料。1938年，人们制成了玻璃纤维。到二次大战，出于军事的需要，在“比铝轻，比钢强”的要求下，人们把玻璃纤维作为增强材料，以一类热固性树脂作为基体材料，复合成了现在所称的“玻璃钢”，用于制造飞机零件。从此以后，人工复合材料便一发而不可收，成了当前材料技术的一个主要发展方向。不是钢的“钢”你别望文生义，以为“玻璃钢”是钢的一种。钢是金属材料，是由铁和碳这两种基本元素组成的合金。玻璃钢中没有金属元素，更不是铁碳合金，它是一种复合材料。之所以称它为“玻璃钢”，是因为它具有钢一般的刚强性格，真可谓“不是钢，胜似钢”。玻璃钢同一切复合材料一样，由两部分材料组成。一部分称为增强材料，在复合材料中起骨架作用