玻璃钢(含玻璃纤维)的基本性能和应用
玻璃钢的基本性能
玻璃钢具有密度小，良好的介电绝缘性能和良好的隔热性能以及吸水性、热膨胀性能等。
一、密度
玻璃钢密度介于1.7~2.0之间，只有普通碳钢的1/4~1/5，比轻金属铝还要轻1/3左右，而机械强度却很高，某些方面甚至能接近普通碳钢的水平。例如某些环氧玻璃钢，其拉伸、弯曲和压缩强复均达到400MPa以上。按比强度计算，玻璃钢不仅大大超过普通碳钢，而且可达到和超过某些特殊合金钢的水平。
玻璃钢与几种金属的密度、抗伸强度和比强度比较见表1-1所示。
表1-1
|
材料名 |
密度 |
拉伸强度（MPa） |
比强度 |
|
高级合金钢 |
8.0 |
1280 |
160 |
|
A3钢 |
7.85 |
400 |
50 |
|
LY12铝合金 |
2.8 |
420 |
160 |
|
铸铁 |
7.4 |
240 |
32 |
|
环氧玻璃钢 |
1.73 |
500 |
280 |
|
聚酯玻璃钢 |
1.8 |
290 |
160 |
|
酚醛玻璃钢 |
1.8 |
290 |
160 |
＊比强度：即单位密度下的
拉伸强度，也就是材料的抗拉强度与密度之比，用以说明其轻质高强的程度。
二、电性能
玻璃钢有优良的电绝缘性能，可作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件，在高频作用下仍然保持良好的介电性能。在绝缘材料中，用玻璃纤维布代替纸及棉布，可提高绝缘材料的绝缘等级，在用相同树脂的情况下，至少能提高一个等级。玻璃钢占绝缘材料用量的1/3~1/2。在一些大型电机中，如12.5万KW 电机，要用几百千克玻璃钢作绝缘材料。此外玻璃钢不受电磁影响，而且有良好的透微波性能。
几种玻璃钢的介电性能见表1-2所示：
表1-2
|
玻璃钢种类 |
介电常数 |
介电损失角正切 |
|
丁苯玻璃钢 |
3.5~4.0 |
(3.5~5.0)*10-3 |
|
DAP玻璃钢 |
4.0~4.8 |
(0.9~105)*10-2 |
|
聚丁二烯玻璃钢 |
3.5~4.0 |
(4.5~5.5)*10-3 |
|
307聚酯玻璃钢 |
4.0~4.8 |
(0.9~1.5)*10-3 |
|
6101环氧玻璃钢 |
4.7~5.2 |
(1.7~2.5)*10-2 |
三、热性能
玻璃钢有良好的热性能，它的比热大，是金属的2~3倍，导热系数比较低，只是金属材料的1/100~1/1000。
此外，某些品种玻璃钢的耐瞬时高温性能也十分突出，如酚醛型高硅氧布玻璃钢，在遇极高温度时，产生碳化层，可有效地保护火箭、导弹及宇宙飞船在穿过大气层时需要承受的5000~10000K 高温及高速气流的作用。
表1-3列出了几种材料的热性能。
表1-3
|
材料 |
比热〔KJ（Kg·K）〕 |
导热系数〔W/（m．K）〕 |
线膨胀系数α10-5/℃ |
|
聚酯浇铸体 |
0.17 |
0.17 |
6~13 |
|
铁 |
0.46 |
75.6 |
1.2 |
|
铝 |
0.92 |
222 |
2.4 |
|
木材 |
1.38 |
0.09~0.19 |
0.08~0.16 |
|
玻璃钢 |
1.26 |
0.40 |
0.7~6 |
由表1-3可以看出，玻璃钢具有良好的热绝缘性能，这是金属材料无法比拟的。
四、耐老化性能
任何材料都存在老化问题，玻璃钢也不例外，只是速度和程度不同而已。玻璃钢在大气曝晒、湿热、水浸泡及腐蚀介质等作用下，性能有所下降，在长期使用过程中会使光泽减退、颜色变化、树脂脱落、纤维裸露、分层等现象。但随着科学技术进步，人们可以采取必要的防老化措施，改善使用性能，提高产品的使用寿命。例如玻璃钢放在哈尔滨地区进行自然老化试验，板材拉伸强度下降最少，小于20%；弯曲强度次之，一般不超过30%；压缩强度下降最多，波动也最大，一般为25%~30%。见下表1-4所示。
表1-4
|
力学性能 |
玻璃钢种类 |
原始强度（MPa ） |
10年后强度 |
10年后强度 |
|
保留强度(MPa) |
强度下降率(%) |
|||
|
拉伸强度 |
环氧 |
290.77 |
244.22 |
16 |
|
聚酯 |
293.21 |
228.73 |
22 |
|
|
变曲强度 |
环氧 |
330.06 |
260.68 |
21 |
|
聚酯 |
292.04 |
224.91 |
23 |
|
|
压缩强度 |
环氧 |
216.58 |
160.23 |
26 |
|
聚酯 |
199.43 |
139.65 |
30 |
|
|
变曲模量 |
环氧 |
1.73*104 |
1.11*104 |
36 |
|
聚酯 |
1.59*104 |
1.02*104 |
36 |
此外，室外风、雨及阳光曝晒，会使玻璃钢表层树脂脱落，应注意定期维护。
五、长期耐温性及耐燃性
玻璃钢的耐温性及耐燃性取决于所用的树脂，长期的使用温度不能超过树脂的热变形温度。
通用的环氧及聚酯玻璃钢，都是易燃的，对于有防火要求的结构物，要用阻燃树脂或加阻燃剂，因此在使用玻璃钢时，应充分注意。
一般玻璃钢不能在高温下长期使用。如聚酯玻璃钢在40℃~50℃以上，环氧玻璃钢在60℃以上，强度开始下降。
近年来出现了一些耐高温的玻璃钢。如脂环族环氧玻璃钢，聚酰亚胺玻璃钢等，但长期工作温度也只能在200～300℃以内，远较金属的长期使用温度为低。
综上所述五个方面的物理性能，可见玻璃钢和金属、陶瓷等材料不同，因此在使用上要发挥其长处，注意合理使用。
例如，玻璃钢低温性能好，强度不下降，因此北方冬季虽然室外气温降到－45℃~50℃,可玻璃钢并不发脆。一般冷却塔、防雨棚等室外构筑物，在北方冬季里使用仍很安全。相反，玻璃钢在高温环境下要用专门的树脂和配方，例如在100℃长期使用，就要采用耐高温配方，用专门的工艺条件成型才行、否则玻璃钢在长期100℃以上持续工作，就会遭到破坏。
六、玻璃钢的化学性能
玻璃钢主要的化学性能就是它有突出的耐腐蚀性。它不仅不会象金属材料那样生锈腐蚀；同时，也不会象木材那样腐烂，而且几乎不被水、油等介质所侵蚀，可以代替不锈钢在化工厂中用来制造贮罐、管道、泵、阀等，不仅使用寿命长，而且不需采取防腐、防锈或防虫蛀等防护措施，减少了维降费用。玻璃钢在耐腐蚀方面的应用是很广泛的，国外一些主要工业国家，玻璃钢用作耐腐制品方面都在13%以上，其用量有逐年增高趋势。国内用量也不少，大都用作金属设备的衬里，以保护金属。
玻璃钢的耐腐蚀性，主要取决于树脂，作为玻璃钢用的树脂，其耐腐蚀性是好的，但单纯的用树脂涂覆在金属表面上，会出现较严重的龟裂裂缝，起不到防渗漏和保护金属的作用。在树脂中添加一定量的玻璃纤维后，将树脂中出现较严重龟裂的可能性转化为数量众多的微小裂缝，而这些小裂缝形成一个贯串裂缝的机率是很小的，而相互间还有止裂作用，这样可以阻止化学溶液介质的渗透腐蚀。
玻璃钢不仅对多种低浓度的酸、碱、盐介质及溶剂有较好的稳定性，而且有抗大气、海水和微生物作用的良好性能。
不过，对于不同的腐蚀性介质，应选择适当的树脂和玻璃纤维及其制品。关于玻璃钢防腐，近几年来应用越来越普遍，显示了防腐投资少，使用寿命长，节约大量不锈钢材等方面的优越性，取得了显著的经济效果。
通常把玻璃钢放在不同腐蚀介质中，称量其质量的变化，来评定耐腐蚀性能好坏。质量变化小，耐腐蚀性能好；质量变化大，耐腐蚀性能就差。
下表1-5列出几种玻璃钢在不同浓度的酸碱溶液中的质量变比及强度保留率。
表1-5
|
介质 |
介质浓度 |
期龄 |
307聚酯玻璃钢 |
丁苯玻璃钢 |
呋喃—环氧玻璃钢 |
634环氧193聚酯玻璃钢 |
DAP玻璃钢 |
197聚酯玻璃钢 |
聚丁二烯玻璃钢 |
|
氢氧化钠 |
5.2% |
366 |
-5.426 |
+0.5091 |
+0.7122 |
+10.85 |
+1.023 |
+9744 |
+0.531 |
|
氢氧化钠 |
29.2% |
366 |
-17.21 |
+0.103 |
-0.49 |
+12.07 |
+2.301 |
+0.522 |
+0.174 |
|
氢氧化钠 |
48.3% |
386 |
-8.85 |
-1.432 |
-1.28 |
-0.604 |
+8.34 |
-1.84 |
-1.78 |
|
硫酸 |
5.6% |
365 |
+0.472 |
-0.155 |
+4.74 |
-0.0371 |
-0.012 |
-0.212 |
----- |
|
硫酸 |
28.8% |
365 |
+5.855 |
+1.199 |
+17.38 |
+0.032 |
+1.795 |
+1.217 |
+4.338 |
|
硫酸 |
48.3% |
365 |
+1.565 |
+0.115 |
+6.193 |
+0.321 |
+0.434 |
+0.339 |
+0.428 |
|
盐酸 |
4.7% |
365 |
-0.6762 |
-3.350 |
+3.987 |
+0.044 |
-0.7414 |
-2.083 |
----- |
|
盐酸 |
15.2% |
365 |
-6.254 |
-6.74 |
+0.7428 |
+3.878 |
-8.371 |
-7.211 |
----- |
下表1-6列出几种聚酯玻璃钢在酸碱等介质中弯曲强度保留率（%）。
表1-6
|
树脂牌号 |
/ |
191# |
189# |
196# |
197# |
198# |
199# |
|
原始强度（MPa ） |
/ |
259 |
267 |
278 |
295 |
337 |
290 |
|
氢氧化钠 |
5% |
8.75 |
5.96 |
12.10 |
20.30 |
6.24 |
27.10 |
|
氢氧化钠 |
30% |
---- |
----- |
----- |
----- |
----- |
22.60 |
|
硫酸 |
5% |
50.6 |
55.5 |
45.5 |
43.4 |
47.0 |
69.8 |
|
硫酸 |
30% |
58.5 |
45.1 |
----- |
38.6 |
40.0 |
64.5 |
|
盐酸 |
5% |
70.5 |
55.3 |
68.5 |
46.8 |
49.2 |
69.8 |
|
盐酸 |
30% |
50.6 |
45.2 |
45.0 |
39.7 |
28.1 |
71.0 |
|
硝酸 |
5% |
69.8 |
50.3 |
59.5 |
56.2 |
52.2 |
75.0 |
|
硝酸 |
30% |
57 |
40.2 |
53 |
39.6 |
36.6 |
64.6 |
|
苯 |
21.9 |
24.4 |
21 |
28.8 |
55.2 |
88 |
|
|
变压器油 |
81.5 |
74 |
75.1 |
66.5 |
69.4 |
84.8 |
|
|
汽油 |
85.5 |
75.7 |
74.8 |
79.6 |
74.0 |
89.6 |
*浸泡时间为一年。
玻璃纤维的基本性能
（一）外观特点
一般天然或人造的有机纤维，其表面都有较深的皱纹。而玻璃纤维表面呈光滑的圆柱体，其横断面几乎都是完整的圆形，宏观来看，表面光滑，所以纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。由于呈圆柱体，所以玻璃纤维彼此靠近时，空隙填充的较密实。这对提高玻璃钢制品的玻璃含量是有利的。
（二）密度
玻璃纤维的密度较其它有机纤维为大，但比一般金属密度要低，几乎和铝一祥。因此在航空工业上用玻璃钢代替铝钛合金就成为可能。玻璃纤维的密度与成分有密切的关系，一般为2.5～2.7g/cm3左右，但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密布度可达2.9g/cm3，一般来说无碱纤维的密度比有碱纤维密度要大，见下表
|
纤维名称 |
羊毛 |
蚕丝 |
棉花 |
人造丝 |
尼龙 |
玻璃纤维 |
玻璃纤维 |
|
|
密度g/cm3 |
1.28～1.33 |
1.3～1.45 |
1.50～1.60 |
1.50～1.60 |
1.14 |
1.4 |
有碱 2.6～2.7 |
无碱 2.4～2.6 |
（三）抗拉强度
玻璃纤维的抗拉强度比同成分的玻璃高几十倍，例如有碱玻璃的抗拉强度只有40～100MPa，而用它拉制的玻璃纤维强度可达2000MPa，其强度提高20～50倍，从下表可以看出，玻璃纤维的拉伸强度比高强合金钢还要高。
|
名称 |
羊毛 |
亚麻 |
棉花 |
生丝 |
尼龙 |
高强合金钢 |
铝合金 |
玻璃 |
玻璃纤维 |
|
纤维直径μm |
15 |
16～50 |
10～20 |
18 |
块状 |
块状 |
块状 |
块状 |
5～8 |
|
拉伸强度MPa |
160～300 |
350 |
300～700 |
440 |
300～600 |
1600 |
40～460 |
40～120 |
1000～3000 |
1、玻璃纤维高强的原因
许多专家学者对玻璃纤维高强的原因，提出了各种不同假说。
（1）微裂纹假说
微裂纹假说认为：玻璃的理论强度取决于分子或原子间的引力，其理论强度很高，可达2000～12000MPa。但实测强度很低，这是因为在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸不同的微裂纹，因而大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。由于微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，在危害最大的微裂纹处产生应力集中，从而使强度下降。
玻璃纤维比玻璃的强度高得多，这是因为玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少。此外，玻璃纤维的断面较小，随着表面积的减小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使纤维强度增高。有人明确地提出，直径细的玻璃纤维强度比直径粗的纤维强度高的原因，是由于表面微裂纹尺寸和数量较小，从而减少了应力集中，使纤维具有较高的强度。
（2）分子取向假说
分子取向假说认为，在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强度。
2、影响玻璃纤维强度的因素
（1）纤维直径和长度对拉伸强度的影响
一般情况，玻璃纤维的直径愈细，抗拉强度越高，见下表，但在不同的拉丝温度下拉制的同一直径的纤维强度，也可能有区别。
|
名称 |
4 |
5 |
7 |
9 |
11 |
|
拉伸强度MPa |
3000～3800 |
2400～2900 |
1750～2150 |
1250～1700 |
1050～1250 |
玻璃纤维的拉伸强度和长度有关，随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降，见下表：
|
玻璃纤维长度(μm) |
纤维直径(μm) |
平均拉伸强度（MPa） |
|
5 |
13 |
1500 |
|
20 |
12.5 |
1210 |
|
90 |
12.7 |
360 |
|
1560 |
13 |
720 |
直径和长度对玻璃纤维拉伸强度的影响，可以用微裂纹假说来解释。因为随着纤维直径和长度的减小，纤维中微裂纹会相应减少，从而提高了纤维强度。
（2）玻璃液质量对玻璃纤维强度的影响
1、结晶杂质的影响：当玻璃成分波动或漏板温度波动或降低时，可能导致纤维中结晶的出现。实践证明，有结晶的纤维比无结晶的纤维强度要低。
2、玻璃液中的小气泡也会降低纤维的强度。曾试验用含小气泡的玻璃液拉直径为5.7μm的玻璃纤维其强度比用纯净玻璃液拉制的纤维强度降低20%。
（3）化学组成对强度的影响
一般是含碱量越高、强度越低。无碱纤维比有碱纤维的拉伸强度高20%。研究证明，高强和无碱纤维，由于成型温度高，硬化速度快，结构链能大等原因，因此具有很高的抗拉强度。含K2O和PbO成分多的玻璃纤维强度较低。
（4）成型条件对玻璃纤维的影响
实践证明，用漏板拉制的玻璃纤维强度高于用玻璃棒法拉制的纤维。在玻璃棒法中，用煤气加热生产的纤维又比用电热丝加热生产的纤维强度为高。如用漏板法拉制10μm玻璃纤维的强度为1700MPa，而用棒法拉制相同直径的玻璃纤维强度仅为1100MPa。这是因为玻璃棒只加热到软化，粘度仍然很大，拉丝时纤维受到很大的应力；此外玻璃棒法是在较低温度下拉丝成型，其冷却速度要比漏板法为低。
（5）表面处理对强度的影响
在连续拉丝时，必须在单根纤维或纤维束上敷以浸润剂，它在纤维表面上形成一层保护膜，防止在纺织加工过程中，纤维间发生相互摩擦，而损伤纤维降低强度。玻璃布经热处理除去浸润剂后，强度下降很多，但在用中间粘结剂处理后，强度一般都可回升，这是因为中间粘结剂涂层一方面对纤维起到保护作用，另一方面对纤维表面缺陷有所弥补。
（6）存放时间对强度的影响
玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低，这种现象称为纤维的老化。主要是空气中的水分对纤维侵蚀的结果。因此，化学稳定性高的纤维强度降低小，如同样存放2年的有碱纤维强度降低33%，而无碱纤维降低很少。
（7）施加负荷时间对强度的影响
玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低。当环境温度较高时，尤其明显。可能是吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展速度加快的缘故。
（四）玻璃纤维的弹性
玻璃纤维的延伸率
纤维的延伸率是指纤维在外力作用下，直至拉断时的伸长百分率。玻璃纤维的延伸率比其它有机纤维的延伸率低，一般为2.5%~4%左右，其伸长的程度与所施加的力成正比，直到纤维断裂为止，不存在屈服点。负荷去掉后可以恢复原来长度，因此玻璃纤维是完全的弹性体。
（五）玻璃纤维的耐磨性和耐折性
玻璃纤维的耐磨性是指纤维抗摩擦的能力；玻璃纤维的耐折性是指纤维抵抗折断的能力。玻璃纤维这两个性能都很差。当纤维表面吸附水分后能加速微裂纹扩展，使纤维耐磨性和耐折性降低。为了提高玻璃纤维的柔性以满足纺织工艺的要求，可以采用适当的表面处理。如经0.2%阳离子活性剂水溶液处理后，玻璃纤维的耐磨性比未处理的高200倍，纤维的柔性一般以断裂前弯曲半径的大小表示。弯曲半径越小，柔性越好。如玻璃纤维直径为9μm时，其弯曲半径为0.094mm，而超细纤维直径为3.6μm时，其弯曲半径为0.038mm。
（六）玻璃纤维的电性能
由于玻璃纤维的介电性好，耐热性良好，吸湿性小，并且不燃烧，所以无碱玻璃纤维制品在电气、电机工业中得到了广泛而有效的应用。
（七）玻璃纤维的热性能
玻璃纤维的导热性低，特别是玻璃棉制品密度小，寿命长和耐高温，广泛用于建筑和工业的保温、隔热和隔冷，是一种优良的热绝缘材料。
玻璃的导热系数（即通过单位传热面积温度梯度为1℃/m，时间为1h所通过的热量）为0.7～1.28W(m.K），但拉制玻璃纤维后，其导热系数只有0.035W(m.K产生这种现象的原因，主要是纤维间的空隙较大，密度较小。密度越小，其导热系数越小，主要是因为空气导热系数低所致。导热系数越小，隔热性能越好。当玻璃纤维受潮时，导热系数增大，隔热性能降低。
（八）吸声性能
玻璃纤维还有优良的吸声、隔声性能，在建筑、机械和交通运输方面得到广泛的应用。吸声系数是当声波传到物体表面时，物体表面所吸收的声能与落在表面总声能的比值。
一般材料的吸声系数大小与声源物体振动频率有关。例如用棉花制成的隔声物质，当音频为200HZ变到1200HZ时，吸声系数可由0.09变到0.92，所以各种材料的吸声系数都有一定的音频特性。
玻璃棉的吸声系数、频率特性与玻璃纤维容积密度、厚度、纤维直径等指标密切有关。一般的规律是：随着密度的增加，吸声系数不断增加。
玻璃纤维的基本力学性能和特点
玻璃钢的基本力学性能是设计玻璃钢产品所必须掌握的基本资料，在玻璃钢材料中，玻璃纤维是承受荷载的主要成分，树脂的作用是传递应力和支撑、固定纤维，因此它的力学性能取决于纤维和树脂的力学性能，取决于它们的含量比、增强方式及这两种材料之间的界面状态。界面状态是一个比较复杂的影响因素，它对玻璃钢性能的影响程度，目前还无法作出定量评价。
1、玻璃纤维的基本力学性能
如果不加特别说明，我们一般都是讨论常温和静荷载条件下纤维和树脂的力学性能，如弹性模量、强度极限等。
大家知道，平板玻璃的强度是比较低的，拉伸强度约为69兆帕(700公斤／厘米2)，而玻璃纤维的实验室强度最高可达7250兆帕(74000公斤／厘米2)，这是由于玻璃纤维只有很小横截面积，它存在块陷(如微裂纹)的可能性要比块体材料小得多，所以纤维在其长度方向的强度比块体材料高得多，下面列举了各种玻璃纤维与A3钢性能的比较，E玻璃纤维是无碱纤维，耐热性与电绝线性好；S玻璃纤维是高强高弹纤维；C玻璃纤维是中碱纤维；A玻璃纤维是有碱纤维。
纤维的测试强度以拉断力计量，根据拉断力的大小计算拉伸强度，按照支数定义可以计算出纤维的横截面积来：
玻璃纤维测验过程
1克重=支数×100×横截面积×密度
横截面积=1克/支数×100×密度（厘米2）
知道了横截面积和拉断力，就可以计算捡伸强度：
拉伸强度＝拉断力／横截面积
纤维强度的测试要在专门的小型试验机上才能进行，如果没有这种试验机，也可以在小吨位的万能试验机上进行，这时需要将布沿经向和纬向裁成25×l100(毫米)的布条试件，只要知道编织布的并股纱的支数及25毫米宽度上股纱根数和布条试件的拉断力，就可以计算出玻璃纤维的拉伸强度。
从国产的玻璃布和股纱所测得的玻璃纤维强度来看，高的达2670兆帕(17000公斤力／厘米2)以上，低的达1080兆帕(11000公斤力/厘米2)，所以在评价玻璃钢的实验室强度时可以取玻璃纤维的平均拉伸强度为l570兆帕(16000公斤力／厘米2)，在结构设计时可以取980~1270兆帕(10000~13000公斤力／厘米2)为玻璃纤维的设计强度。
玻璃纤维的拉伸强度不仅和拉丝工艺有密切关系，而且和纤维直径与长度有关，直径越小，强度越高，当直径大于20微米时，纤维的强度就趋于稳定了。长的纤维比短的纤维强度要低，因为直径大的，或长度长的纤维表面存在的裂纹要多些；玻璃纤维的化学成分不同，拉伸强度也不同，纤维含碱量越高，强度越低，因为水和湿气的侵蚀析碱形成了表面缺陷。
玻璃纤维的弹性模量一般用测定单向玻璃钢的弹性模量来换算，也可以用单丝来测定，在工程上可以取玻璃纤维的弹性模量为6.9~7.4×104兆帕(7~7.5×105公斤力／厘米2）。
各种玻璃纤维与A3钢的性能比较
通过实验，可以绘出玻璃纤维的应力-应变曲线，如下图所示，由图可知，纤维直到断裂，应力和应变呈直线关系，而股纱的应力-应变曲线呈现一些曲折，这是因为股纱受力后，较弱的纤维或先受力的纤维先断裂，然后由未断裂的纤维承力直到断裂。
2、玻璃纤维的特点
(1)拉伸强度
国产玻璃纤维的新生态(新生态玻璃纤维指纤维拉出来后未受任何表面损伤和水汽侵蚀)单丝强度为：无碱玻璃纤维3.12GPa，中碱5#玻璃纤维2.68GPa，高强2#玻璃纤维4GPa。玻璃纤维的强度随所受各种因素的影响而变化，如单丝直径越细，拉伸强度越高。
(2)伸长率
玻璃纤维的伸长率一般为3%~4%，比其他天然和合成纤维小得多。
(3)耐热性
玻纤有很好的耐热性。随着Si02、ZrO2、Al2O3、CrO3等高熔点组分含量增加，纤维耐热性相应提高，如SiO2为96%(质量分数)的高硅氧纤维，使用温度为1000℃。
(4)电性能
无碱玻璃纤维绝缘电阻高、介电性能好、吸湿性孝耐高温，在机电工业中作为电绝缘材料，效果显着。
(5)化学稳定性
玻璃纤维在水和各种侵烛介质作用下具有良好的稳定性，但不同的玻璃纤维成分对不同的介质的抵抗力是不一样的。无碱玻璃纤维的耐水性好，但耐酸性很差；E玻璃纤维的耐弱碱性尚好；中碱玻璃纤维的耐水性较好，耐酸性比无碱纤维好，高碱纤维的耐酸供较好，但耐水性能差。
(6)吸湿性
玻纤的吸水性是天然和合成纤维的1/20~1/10。吸水作用与玻璃成分有关，无碱纤维吸水量小，高碱纤维吸水量大。
(7)脆性
玻璃纤维的脆性比其他纤维都高，不耐磨，容易折断。但当纤维直径小到3.8μm以下时，纤维及其制品有很好的柔软性。
玻璃钢制品的优点
一、概述
玻璃钢是一种常见的管道和设备制作材料。它的全称是玻璃纤维复合树脂。它具有很多新型材料所没有的优点。
玻璃钢是将树脂与玻璃纤维丝经过加工工艺揉合在一起。在树脂固化了以后，性能开始固定而且不可回溯到固化前的状态。严格来讲，树脂是不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等中的一种。经过多年的化工方面的改良，在添加适当的固化剂后，它会在一定时间内固化。固化以后的树脂没有毒性析出，同时开始具备一些十分环保的特性。
二、显著优点
1、玻璃钢具有高抗冲击力。恰到好处的弹性和十分柔韧的机械强度使它可以经得住强有力的物理冲击。同时它可以经得住长时间0.35-1.0MPa的水压，因此它被用来制作成过滤砂缸。这样，可以通过高压水泵的加压，快速地将水中的悬浮物隔离在沙层之上。它的高强度还可以表现在，同样厚度的玻璃钢和工程塑料，玻璃钢的机械强度是工程塑料的5倍左右。
2、玻璃钢具有优秀的耐腐蚀性。无论是强酸抑或是强碱，都无法对它的制成品造成损伤。因此玻璃钢制品在化工、医疗、电镀等行业大行其道。它被制成了以便于强酸通过的管道，实验室也用它来制作各种能盛强酸强碱物质的容器。因为海水具有一定的碱性，所以象蛋白质分离器这样的设备，除了可以用耐海水的PP塑料制成以外，还可以用玻璃钢来制作，只是用玻璃钢制作时应事先开好模具。
3、寿命相对较长。因为玻璃不存在一个寿命的问题。它的主要成分是二氧化硅。在自然状态下，二氧化硅不存在老化现象。而高级树脂在自然条件下至少能拥有不低于50年的寿命。因此，象玻璃钢鱼池这样的工厂化水产养殖设备就基本不存在一个寿命的问题。
4、轻便。玻璃钢的主要成分是树脂，它是一种密度小于水的物质。一个直径两米、高度一米、厚度为5毫米的玻璃钢孵化池，一个人就可以移动。在水产长途运输车上，玻璃钢鱼池更受人们的欢迎。因为它不仅强度高，而且方便货物上下车时搬运。
5、可以安个性需求进行定制。一般的玻璃钢产品在生产时都需要相应的模具。但在生产过程中，可以根据客户的要求灵活改造。例如一只玻璃钢鱼池，可以按客户的不同要求在不同的地方开进出水口或溢流口。开口的密封用树脂就够了，非常方便。树脂在成型后到完全固化有几个小时的时间，这为人们随心所欲地制作不同的产品提供了手工操作的机会。
三、总结
玻璃钢制品因为具有上述很多优点，它在各行各业越来越头角峥嵘。结合它的寿命长的优点，相比塑料、金属制品，它的长期使用成本微乎其微。因此我们将在越来越多的场合看到玻璃钢制品的身影。
玻璃钢制品的应用领域
玻璃钢是近五十多年来发展迅速的一种复合材料。玻璃纤维的产量的70%都是用来制造玻璃钢。玻璃钢硬度高，比钢材轻得多。喷气式飞机上用它作油箱和管道，可减轻飞机的重量。登上月球的宇航员们，他们身上背着的微型氧气瓶，也是用玻璃钢制成的。玻璃钢加工容易，不锈不烂，不需油漆。我国已广泛采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇、游艇，以及汽车制造业等，节约了不少钢材。由于玻璃钢是一种复合材料，其性能的适应范围非常广泛，因此它的市场开发前景十分广阔。据有关统计资料，世界各国开发的玻璃钢产品的种类已达4万种左右。虽然各国均根据本国的经济发展情况，开发的方向各有侧重，但基本上均已涉及到各个工业部门。我国玻璃钢工业经过四十多年来的发展，也已在国民经济各个领域中取得了成功的应用，在经济建设中发挥了重要的作用。现将玻璃钢主要的应用领域，粗略地概括如下：
1、建筑行业：冷却塔、玻璃钢门窗、建筑结构、围护结构、室内设备及装饰件、玻璃钢平板、波形瓦、装饰板、卫生洁具及整体卫生间、桑拿浴室、冲浪浴室，建筑施工模板、储仓建筑，以及太阳能利用装置等等。
2、化学化工行业：耐腐蚀管道、贮罐贮槽、耐腐蚀输送泵及其附件、耐腐阀门、格栅、通风设施，以及污水和废水的处理设备及其附件等等。
3、汽车及铁路交通运输行业：汽车壳体及其他部件，全塑微型汽车，大型客车的车体外壳、车门、内板、主柱、地板、底梁、保险杠、仪表屏，小型客货车，以及消防罐车、冷藏车、拖拉机的驾驶室及机器罩等；
4、铁路运输方面：有运输罐、火车窗框、车内顶弯板、车顶水箱、厕所地板、行李车车门、车顶通风器、冷藏车门、储水箱，以及某些铁路通讯设施等；
5、公路、船艇方面：有交通路标、路牌、隔离墩、公路护栏等等。内河客货船、捕渔船、气垫船、各类游艇、赛艇、高速艇、救生艇、交通艇，以及玻璃钢航标浮鼓及系船浮筒等等。
6、给排水行业方面：市政雨排水、市政给水管、市政电力电缆保护管、市政排污管等等。取水、输水、净水及配水项目公用工程以及大型输调水工程。
7、电气工业及通讯工程方面：有灭弧设备、电缆保护管，发电机定子线圈和支撑环及锥壳，绝缘管、绝缘杆，电动机护环，高压绝缘子，标准电容器外壳，电机冷却用套管，发电机挡风板等强电设备；配电箱及配电盘，绝缘轴，玻璃钢罩等电器设备；印刷线路板、天线、雷达罩等电子工程应用。
近年来，随着科学技术的发展，以及人民生活水平的提高，许多民用玻璃钢产品大量地被开发，例如许多城市雕塑、工艺美术造型，快餐桌椅、摩托车部件、玻璃钢花盆、安全帽、高级游乐设备、家用电器外壳等，都成功地被大量应用。
玻璃钢基础知识和性能特点
玻璃钢是近几十年来发展迅速的一种复合材料。玻璃纤维产量的70%都是用来制造玻璃钢。由于玻璃钢是一种复合材料，其性能的适应范围非常广泛，因此它的市场开发前景十分广阔。我国玻璃钢工业经过多年来的发展，已在国民经济各个领域中取得了成功的应用，例如采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇、游艇，以及汽车制造业、输调水行业等，节约了不少钢材，在经济建设中发挥了重要的作用。
一、玻璃钢和复合材料的定义
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。玻璃钢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。
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，称谓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，有聚酯玻璃钢(用玻纤增强的不饱和聚酯树脂材料)、环氧玻璃钢(用玻纤增强的环氧树脂材料)、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。玻璃钢材料具有基体树脂所无法比拟的优异性能，例如材料的整体性、高机械性能、耐冲击性能、耐腐蚀性能、良好的介电性能和尺寸稳定性能以及材料的耐久性等等，这使得玻璃钢材料在各个领域，均获得了广泛的应用。
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，象玻璃那样，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。
二、玻璃钢制品的分类和应用领域
玻璃钢是复合材料的一种，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、输调水工程等等相关十多个行业中广泛应用，并深受赞誉，成为材料行业中新时代商家的需求宠儿。玻璃钢制品也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！
常见的玻璃钢制品分类如下：
1、玻璃钢罐：玻璃钢储罐，盐酸储罐，硫酸储罐，反应罐，防腐储罐，化工储罐，运输储罐，食品罐，消防罐等；
2、玻璃钢管：玻璃钢夹砂管，玻璃钢风管，玻璃钢电缆管，玻璃钢顶管，玻璃钢工艺管、玻璃钢加筋管等；
3、塔器：干燥塔，洗涤塔，脱硫塔，酸雾净化塔，交换柱等；
4、卫生间：卫生间底盘，卫生间顶板；
5、汽车及铁路交通运输行业：汽车壳体及其他部件，全塑微型汽车，大型客车的车体外壳、车门、内板、主柱、地板、底梁、保险杠、仪表屏，小型客货车，以及消防罐车、冷藏车、拖拉机的驾驶室及机器罩；
6、电气、通讯行业：有灭弧设备、发电机定子线圈和支撑环及锥壳，绝缘管、绝缘杆，电动机护环，高压绝缘子，标准电容器外壳，电机冷却用套管，发电机挡风板；配电箱及配电盘，绝缘轴，玻璃钢罩；印刷线路板、天线、雷达罩；
7、其他：角钢，线槽，拉挤型材，三通，四通，玻璃钢格栅等。
玻璃钢的应用领域：
具体有如下这些行业：黑色冶金业、有色冶金业、电力行业、煤炭业、石油化工、化学工业、机电工业、纺织工业、汽车及摩托车制造业、铁路业、船舶工业、建筑业、轻工业、食品工业、电子工业、邮电业、文化、体育及娱乐业、农业、商业、医药卫生业，及军工及民用应用等各个方面的应用领域。
涉及这些产业部门应用的主要玻璃钢产品类别，有：矿山通风设备、炼焦及相关设备、稀土冶炼及铁合金冶炼相关设备、冷轧及电镀设备，输变电设备、风力发电设备、火力发电用水管、冷却水设备、电力管理及维修工器具，煤矿凤筒、隔爆水袋、防爆装置，石油开采相关部件及设备、石油化工设备，化工设备、化工建筑用材、矿山通风设备，电动机部件、零配件、电镀设备、风力发电机及部件，纺织印染设备、设施及部件，汽车制造用材及部件、汽车维修用材、摩托车制造用材及部件，铁路机车车辆用材及相关设施、铁路信号系统用材及相关部件，各种各类江河湖海船艇、大型钢船艇配套零部件及附属设施，建筑设施及用材、卫生间、厨房、门窗、波形瓦、冷却塔、建筑通风空调设施、建筑模板等，轻工日用化学及造纸业用的相关设施、家用电器、酒类、制革、家俱用材，食品贮罐用途，电子工业用设备、生活消费品用材及电子设备配件，邮电电信器材配套设施，体育器械、游乐器材及相关设施，农业喷灌设备、暖房温室、农机具配件、冷库、水产养殖，商业柜台、商业包装箱、商用冷藏库，医药工业设施及医疗卫生用途等等。
随着科学技术的发展，以及人民生活水平的提高，许多民用玻璃钢产品大量地被开发，例如许多城市雕塑、工艺美术造型，快餐桌椅、摩托车部件、玻璃钢花盆、安全帽、高级游乐设备、家用电器外壳等，都成功地被大量应用。
可制作玻璃钢瓦，又称透明瓦.是和钢结构配套使用的采光材料，其主要由高性能上膜、强化聚脂和玻璃纤维组成，其中上膜要起到很好的抗紫外线抗静电的作用，抗紫外线是为了保护FRP采光板的聚酯不发黄老化，过早失透光特性。抗静电是为了保证表面的灰尘轻易被雨水冲走或被风吹走，维持清洁美观的表面。由于其稳定的质量、经久耐用的特点，深受顾客的欢迎，产品可广泛使用在工业/商业/民用建筑额屋面和墙面。
电影界用来做道具，既方便快捷，又省成本．可以仿制很多种材料效果．受到人们的欢迎．化工厂也采用酚醛树脂的玻璃钢代替不锈钢做各种耐腐蚀设备，大大延长了设备寿命。玻璃钢无磁性，不阻挡电磁波通过。用它来做导弹的雷达罩，就好比给导弹戴上了一副防护眼镜，既不阻挡雷达的“视线”，又起到防护作用 。许多导弹和地面雷达站的雷达罩都是玻璃钢制造的。
进入21世纪，根据玻璃钢的良好的透波性，这个方面的性能，随着手机通讯的广泛流行，玻璃钢广泛被应用于制造2G和3G天线外罩，玻璃钢以其良好的可成形性能，外观的可美化性，起到了很好的小区美化作用，这方面的产品有方柱线罩，仿真石，野外应用的美化树等玻璃钢还为提高体育运动的水平立下了汗马功劳。自从有撑竿跳高这项运动以来，运动员使用木制撑竿创造的最高纪录是3.05米。后来使 用了竹竿。到一九四二年，把纪录提高到了4.77米。竹竿的优点是轻而富有弹性，欠缺之处是下端粗而上端细，再要提高记录有很大困难 ，于是人们又用铝合金竿代替竹竿，它虽然轻而牢固，但弹性不足。这样，从一九四二年到一九五七年，十五年时间，撑竿跳高的最高纪录仅仅提高了1厘米。但自从新的玻璃钢撑竿出现以后，由于它轻而富于弹性，纪录飞速上升，如今的撑杆跳高纪录已经超过了6.0米大关。
在今天，玻璃钢也被大量应用在人们的生活方面，由于它的某些特殊品种仍能保留许多玻璃的优点，如透明性 ，于是人们用它作为窗户玻璃，既能遮挡阳光中的紫外线，又能使居室明亮。人们还把它用来制作各种坚固耐用的生活日常用品。如浴具、厨房用具、梳洗用具等。
三、玻璃钢材料的性能特点
1、玻璃钢材料的性能优点
(1) 轻质高强
玻璃钢相对密度在1.6~2.1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，强度可以与高级合金钢相比。因此，在航空、火箭、宇宙飞行器、高压容器以及其他需要减轻自重的制品应用中，具有卓越成效。通过使用微机控制电⼦万能试验机进行试验，某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度能达到400Mpa以上。
(2) 耐腐蚀
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。它已应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) 电性能好
FRP是优良的绝缘材料，可用来制造绝缘体，高频下仍能保证良好介电性，微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。
(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，玻璃钢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。需要注意的是，玻璃钢的长期耐温性差。
(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，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、介电性好的等等。
(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，更能突出它的工艺优越性。
2、玻璃钢材料的性能缺点
(1) 弹性模量低
FRP的弹性模量比木材大两倍，但比钢（E=2.1×105）小10倍，因此在产品结构中常感到刚性不足，容易变形。因此可以做成薄壳结构、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。
(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。但可以选择耐高温树脂，使长期工作温度在200~300℃是可能的。若想测试FPR制品在高温下的物理性能变化，可使用配备有高低温箱的微机控制电⼦万能试验机进行试验，其中高低温箱可为试验提供－70℃~350℃区间内的环境温度。
(3) 老化现象
老化现象是塑料的共同缺陷，FRP也不例外，玻璃钢在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。
(4) 剪切强度低
玻璃钢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。
复合材料在海洋船舶的应用
摘要：首先给出了复合材料的定义，然后分析了船用复合材料的优势，最后阐述了复合材料在海洋船舶中的应用，并探讨我国船用复合材料发展存在的问题及发展趋势。
关键词：复合材料；海洋船舶；树脂基复合材料；玻璃钢；室内装饰
由2种或者2种以上具有不同物理特性和化学特性的物质互相组合而成的固体材料被统称为复合材料。复合材料中的各种组成部分在组合后仍然保留其独立性，但是复合材料的物理和化学性能不是两种或者几种材料性能的简单叠加，而是更优于组成材料的特性。为了确保组成复合材料的物质特性的连续性，通过增强材料将其进行粘合、固定，并使材料保持特定的形状。此外，复合材料存在分散性，具有分散性的物质可以在复合材料机制的支撑下确保材料的强度和刚度，分散性物质在复合材料中是以独立形态存在的，它可以是纤维或者粒状物。按组合成分不同，可以将复合材料分为聚合物基体复合材料、金属基复合材料和无机非金属基复合材料。聚合物基复合材料多为高分子聚合物；金属基复合材料是指基体为金属的复合材料，包含铝基、铁基等复合材料；无机非金属基复合材料多为陶瓷材料。
1、船用复合材料的优势
复合材料较之于传统船舶制造材料的优势是十分突出的，特别是在高质量船体打造领域，复合材料在强度、质量、耐腐蚀性能和耐磨损方面是十分出色的。在船舶制造行业中，复合材料已经开始逐渐替代传统船舶材料而成为主要的船舶制造材料。在新的时代形势下，为了提升船舶的航速和攻击能力，需要对船体进行减重，这样可以有效提升船舶的灵活性，同时还能节约燃料。运用复合材料打造船舶便能很好地达到这个效果。相关资料表明，同规模的复合材料船舰质量仅为钢质船舰的一半。复合材料的突出优势还表现在它的无磁性干扰上，将这一特性应用到扫雷艇和猎雷艇上，往往能取得超乎想象的效果。除此之外，复合材料的冲击韧性和隔热性能也十分优秀，这为船体的无缝连接提供了保障。在制作加工方面，复合材料更易于成型，使得船舶的制造工序更加简单，有利于成本的控制。复合材料打造的船舶在维修养护上也具有传统船舶无法比拟的优点，即维修保养简单、使用寿命更长。
2、复合材料在海洋船舶中的应用
2.1树脂基复合材料在船体结构上的应用
有些类型的船舶对船体结构强度和刚度有非常高的要求，而使用纤维增强热固性塑料便能满足这些要求，常见的是玻璃纤维增强热固性树脂，这种材料的强度十分大，其强度大约是钢的2倍~3倍，同时还兼具塑料的特性，即介电性和耐蚀性。另外，很多复合材料都应用了高性能纤维这种原材料，常见的有纶纤维、碳纤维和超高分子量聚乙烯，这些材料的比强度和比模量较高。目前常用的基体树脂主要有不饱和聚酯（邻苯型、间苯型和双酚型3种）、乙烯基酯、环氧树脂和酚醛树脂这几种，其在各种类型的船艇中有着广泛的应用，例如游艇、快艇、高性能赛艇、救生艇和巡逻艇等。
2.2玻璃钢/复合材料在船舶中应用
玻璃钢/复合材料（以下简称FRP/CM）是一种理想的新颖结构/功能材料，这种材料的综合性能较为优秀，是钢、铝这些均质材料无法比拟的。FRP/CM的优良性能使其更适合应用在中小型船舶建造上，例如中小型隐身船舶。此外，这种材料不仅可以作为结构隐身材料，还是十分优秀的上层建筑材料。
2.3复合材料推进系统
1）复合材料螺旋桨舰艇的螺旋桨常使用镍铝铜合金材料，其抗腐蚀性和屈服度都十分优秀，但其缺陷也很明显，例如加工叶片成本过高、声学阻尼性较差、振动噪声大等。而复合材料螺旋桨不仅具有维修保养费用低、强高模、耐腐蚀、耐辐射等特点，还能够推迟螺旋桨的空化起始速度、降低磨损率，极大地了改善螺旋桨的阻尼性能。2）复合材料推进器使用复合材料（如CF/环氧树脂）代替钢来制造推进轴，能够大大减轻同尺寸推进轴的重量，并可减少近1/4的制造成本。复合材料推进轴在抗腐蚀、抗疲劳和降低噪音等方面的表现也十分突出。
2.4船舶室内装饰材料
当前船舶的室内装饰中也用到大量的复合板材，例如墙板、屋顶板和车箱体等。这极大地扩展了复合材料在海洋船舶中的应用。蜂窝夹心、泡沫夹心复合材料是复合材料中较具代表性的，这些材料具有保温性能良好、质量优良和刚度强等优点，适用于一些对刚度、隔热性能要求较高，但是受力不大的部件。
2.5复合材料管道系统
船舶管道系统的常用材料是黄铜，但是随着船舶建造业的发展与扩大，黄铜管已经不能满足当前船舶的应用要求，而具备的优良性能的复合材料更适合应用于船舶管道系统。
3、我国船用复合材料发展存在的问题及发展趋势
3.1我国船用复合材料发展存在的问题
1）高性能、低成本的船舶用复合材料设计与制造成本问题多年以来一直是船舶复合材料应用的短板。当前，大部分复合材料都是由树脂浸渍增强材料制造的，这项工艺的周期很长，并且属于劳动密集型产业，因此生产成本较高。随着当前船舶复合材料应用的增加，迫切需要高质量、低成本的复合材料，这需要引进大量的先进生产技术，并且需要一个相对稳定的数据库，如此才能有利于预估和控制复合材料的制作成本。
2）船用复合材料可靠性评价技术和指标体系当船舶结构受到冲击、振动、碰撞和火灾时，极易失效，然而目前还没有能够确定其是否失效的分析工具。另外，复合材料具有显著的各向异性，缩放规则也不是简单的。基于此，复合材料结构的设计复杂度要远远高于金属材料。
3）船用复合材料性能基础数据积累复合材料的基础数据积累较为缺乏，这使得其在船舶上的应用受到了一定的阻碍。复合材料的结构性能需要满足很多严格的规定，包括其物理力学性能、环境老化性能、抗气流冲击性能、抗水下振动损坏性能、防火性能（可燃性、明火、烟尘、毒性、结构整体性）、碎片/弹道保护性能和雷达/声纳性能。然而，当前极其缺乏能够准确评价这些性能的数据，如果单单依靠测试来确定复合材料的性能指标，那么无疑会是一项既漫长又需投入大量资金的工作。因此，如何评价复合材料的安全性和可靠性，这是当前船舶用复合材料发展中的一个十分重要的问题。
3.2船用复合材料发展趋势
海洋船舶制造中应用复合材料具有非常显著的优势，要想进一步拓展应用，关键是要加快复合材料的设计和研发进程。我国海洋船舶复合材料未来发展的最重要一步是改进设计工艺。复合材料要向着高性能、低成本的方向发展，结构上需要完成从非承力结构向主/次承力结构的转变，这样才能继续拓展复合材料的应用范畴，使其能够在海洋船舶制造中得到大规模的应用。另外，还要注重复合材料与其他金属材料的联合使用，例如与钢结构的联合技术。此外，需制定关于船用复合材料的统一设计标准和评价标准。在复合材料小样性能基础上，重点研究复合材料的典型结构单元和模型，详细测试并深入研究材料的抗老化性能、抗疲劳性、阻燃性、防爆性和抗冲击性能，形成完整的复合材料试验检测体系，有效推动复合材料在船舶上的规模化应用。需研究船用复合材料制作工艺的评价标准，分析和归纳复合材料应用的典型部位，进行海洋环境条件下的性能试验研究。可通过实验室模拟海洋环境，加速复合材料的性能试验，获取相应的数据参数，建立寿命预测模型，形成完整的复合材料海洋性能评价程序、流程和具体方法，为复合材料的结构设计、应用和维护等提供可靠的数据支持。
4、结束语
综上，复合材料在经过50多年的发展和应用后已经初具规模，当前我国已经建成100多艘复合材料船舶，同时拥有近500多家与复合材料船舶相关的制造商。复合材料在船舶制造业发挥着不可替代的作用，其具备的优点和特性使其应用广泛。复合材料虽然具备良好的性能，但其制造成本较高，因而制约着它的发展。因此，加强对复合材料制造技术的研究，制造出成本低廉且质量优异的复合材料是当前需要重点考虑的问题。
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作者：李健 洪术华 沈金平 单位：上海船舶设备研究所
乙烯基树脂、环氧、呋喃、水玻璃的优缺点各有哪些？
作为抹面材料（也就是0.3～0.5mm厚的涂层）时，乙烯基树脂、环氧树脂、呋喃树脂和水玻璃的区别和各自优缺点。
1、乙烯基树脂VER最后做0.3～0.5mm的涂层，是目前这些树脂里面最容易固化出问题的树脂，因为自由基固化是需要热量的，太薄了，热量容易散发掉，当然通过调整蓝白水固化配方以及采用一些特殊面涂的乙烯基品种，是可以解决这些问题的。
优点和前面说的一样：耐腐蚀性能好。需要特别说明的一点是：乙烯基树脂作为抹面树脂时，通常需要加入液蜡以提高面涂的固化程度，不加的话，容易发粘，并且固化太慢。
2、环氧树脂EPR是几个树脂里面作为抹面，或者涂层而言，固化最容易控制的一个。也经常作为面涂来用，但不是用于重腐蚀环境下，一般适用于地坪、一般涂层领域。越薄，固化度越低。但环氧作为抹面材料，固化后，表面光泽是最好的。施工起来很容易。
3、呋喃树脂和水玻璃基本不作为抹面树脂使用。
最后简要说作为玻璃钢材料（含整体玻璃钢和玻璃钢衬里）时，乙烯基树脂、环氧树脂、呋喃树脂区别和各自优缺点。水玻璃是无机材料，不可作为玻璃钢用。
1、乙烯基树脂VER作为玻璃钢树脂是目前市面重防腐整体玻璃钢设备，重防腐玻璃钢衬里的最主流的选择方案。
优点：耐腐蚀性能、耐温、强度、韧性、模量、操作性能、粘结性能等几个综合起来，是目前重防腐玻璃钢树脂里面最好的，是目前呋喃树脂、环氧树脂、酚醛树脂所不能媲美的。
缺点，不能说是缺点，只能说不足，相比其他几个树脂而言都算不了什么，并且现在市面上主流的乙烯基树脂厂家基本已经有能力解决所谓的韧性、固化难控制这些问题，外企自不说，国内的上纬（台湾也是中国的，我心里上纬一直就是中国人的企业）、华昌、富晨，当然也包括欧扬化工，都完全能解决这些所谓的问题。
2、环氧树脂作为玻璃钢而言，优势在于电性能等、韧性、模量等，优势不在重防腐性能，所以环氧玻璃钢在民用行业，电器行业用得很多，加上粘度大常温做大型玻璃钢制品以及现场制作时很麻烦，所以几乎在市面上看不到整体玻璃钢重防腐的，来用环氧树脂做。
作为玻璃钢衬里时，环氧树脂由于粘结性能，常温下的耐碱性很好，施工又方便，所以用的人很多，在一些不是腐蚀很苛刻的情况下，比如一般的污水什么的，地坪什么的，环氧还是最佳选择。温度60度以上的玻璃钢衬里，或者强酸，或者里面有有机溶剂，那么不要指望环氧去做了。
3、呋喃树脂可以作为玻璃钢树脂来用，但相比环氧、乙烯基、不饱和而言，实在太麻烦（固化剂是酸性的），性价比太低，所以市面上几乎看不到呋喃树脂作为玻璃钢树脂去用，而是作为商品级的呋喃胶泥去用。
为什么要安装加油站双层油罐？
1、前沿
现在许多的地方都将传统油罐更换成了双层油罐，这种油罐大大延长了使用的时间，而且双层的设计更加科学安全，在很大的程度上减少了漏油事件的发生，而且使用加油站双层油罐还能够减少资本的投入。
目前国内加油站大多采用的是单层钢制埋地储罐，钢制储罐目前普遍存在下列问题：
1.传统的防腐措施使得其使用寿命较短，通常只有7～10年之间。
2.储罐埋地后，无法得知其是否存在渗露现象，存在安全隐患。
3.因为使用寿命较短，造成重复投资。
2、双层储罐其具有的特性
1.安全特性：钢制强化玻璃纤维制双层结构，在内部钢壳与外部强化玻璃纤维层之间采用专利加工方法，使内外层之间产生3.5mm的空隙，即使内壳产生泄漏，也能保证所容危险物仅在空隙中流动，不会溢出外界污染环境；内层——采用6mm～8mm厚的特种钢板制造，与普通的厚度仅5mm的单层储罐相比，强度大大提高；外层——强化玻璃纤维层，厚度达到4mm以上，具有很强的耐腐蚀性、耐电蚀性；双层之间采用专利工艺技术，使其达到3.5mm的空隙，从根源上杜绝安全隐患的存在；
2.环保特性：普通单层钢制储罐因为常年埋于地下，会受到地下水气的侵蚀以及电解腐蚀；双层结构，内有3.5mm的空隙，外层FRP保证了泄漏物不会直接渗漏污染土壤和水源；外层FRP不会与地下水、盐水等产生电解腐蚀现象；外层FRP不会与汽油、柴油、含铅汽油产生腐蚀现象；泄漏检测仪能够24小时全程监控，杜绝污染隐患；泄露检测系统，便于储罐的检测和维护，保护了土壤的原生态环境。
3.经济特性：S/F双层储罐的高安全、高环保性能也间接降低了用户的使用成本，使用该产品后能够不需要建造地下储油室，储罐可以直接埋于地下使用，S/F双层储罐的使用寿命是普通储罐的3～5倍，至少可保证安全使用30年。
4.安装便捷，大大缩短工期，减少成本投入。S/F双层储罐的维护需求是普通储罐的1/10，大大节约了维护投入成本；S/F双层储罐的使用率与单层储罐相比有较大的提高，保证了设备的高效率使用，产品性价比高；S/F双层储罐的高效使用，大大保护和节约了能源，免去了能源泄漏带来的严重损失。
玻璃钢储罐在国外加油站的应用情况以及目前国内的主要应用领域，指出玻璃钢储罐与钢质储罐相比具有寿命长、防腐性能好、电绝缘性好、自重轻、易制作、易清洗、免维护、抗震性能好等优点，在发达国家有玻璃钢储罐替换钢质储油罐的趋势，认为我国加油站也适宜推广玻璃钢储罐。
我国现行国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》规定，汽车加油站的汽油和柴油储罐应采用卧式钢制油罐，并埋地设置。对国外的调查发现，由于地下钢制储罐腐蚀而引起的环境污染问题时有发生。钢制油罐发生腐蚀的原因有多种，如储油罐埋设于电导率及含盐量高的土壤环境中，地下水位较高，土壤中的杂散电流作用导致罐体外部腐蚀；储罐内冷凝水的存在也容易造成内部腐蚀。严重时导致油料泄漏，从而造成土壤与地下水源的污染，甚至引起火灾爆炸、人身伤亡事故。
美国环境保护局负责管辖有关地下汽油罐及化学品储罐因防腐产生的泄漏问题，规定有关公司须为泄漏所引起的损害购买责任保险，以便做出赔偿。这一规定充分考虑了公众对饮用水污染的忧虑。很多研究显示钢制储油罐泄漏的最大原因仍是罐身腐蚀。目前虽有多种技术可以减轻油罐腐蚀速度，如加双层壳、塑料板加衬等，但均不能完全做到使钢罐不腐蚀，因此提高储罐本身的防腐性能才是最有效的措施。为提高储油罐的防腐性能，工程界一直在努力寻找新材料以解决其腐蚀问题。
玻璃钢储油罐是以热固性树脂为基体材料，玻璃纤维为增强材料复合而成的整体耐腐蚀玻璃钢化工设备。玻璃钢储罐的复合结构通常由内表层（也称耐腐蚀层）、次内层（也称中间耐腐蚀层）、结构层以及外表层组成。次内层除了作为耐腐蚀层外，更重要的是它可以保护内表层；结构层的主要功能是承受荷载；外表层则可以保护罐体不受外界机械损伤和防止老化，通常与结构层结合在一起。玻璃钢储罐与钢制储罐相比具有寿命长、防腐蚀性能好、电绝缘性好、自重轻、易制作、易清洗、免维护、抗震性能好等优点。
3、双层储罐的应用
1.国外应用情况
美国、欧洲以及东南亚等众多国家已经大规模使用由间苯树脂及玻璃纤维制作的地下玻璃钢储罐。Union Oil公司发现由欧文思&康宁纤维公司生产的第一只玻璃钢埋地储油罐在使用26年后仍具有原始强度，经过测试、重新鉴定后可以继续使用)30年。目前欧洲的玻璃钢制造厂担保其生产的玻璃钢储罐使用年限为)30~50年。
众多的实验测试已经证实玻璃钢储油罐作为地下储油罐的可行性。化BP工从芝加哥一座废弃的加油站挖掘出使用时间超过25年的一个玻璃钢储油罐，它是1960年中期BP化工与BP石油公司共同制造的60个罐中的一个。它安装于1963年5月13日，挖掘时间为1988年8月11日。挖掘地区看不到有汽油渗进土壤的痕迹，也没有发现储罐结构上出现受侵蚀的迹象。挖掘过程中起重臂以储罐本身的一个外管作为支撑点，表明储罐仍具有足够的结构刚度与完整性。以此估计该储罐还可以再使用25年。说明由非金属材料树脂及玻璃纤维复合而成的玻璃钢储罐具有优异的防腐性能。
2.在国内的主要应用领域
目前国内随着油田进入开发后期，开采出的原油综合含水率逐年上升，为解决管道腐蚀和结垢问题，在油田地面注水管道、油气集输管道广泛采用玻璃钢管道，彻底解决了管道的腐蚀问题，为油田的稳定增产创造了有利条件。
我国油田是较早并大量使用缠绕玻璃钢储罐的领域。目前国内的大庆、胜利及中原油田等，在上个世纪80年代末就广泛选用缠绕玻璃钢储罐。近些年来缠绕玻璃钢储罐除在上述几个油田继续应用外，江汉、克拉玛依等其它油田也越来越多地接受了缠绕玻璃钢储罐。目前玻璃钢储罐在油田的应用数量呈逐年增长趋势。
在化工领域内玻璃钢管道大多用作工艺管道及长距离输送管道。它输送的介质包括了酸、碱、盐、溶剂及酸碱交替等方面。国内众多化工企业如苏州精细化工厂、云天化工集团等单位均不同程度地选用玻璃钢储罐。玻璃钢储罐在化工领域内的应用已经突破了其传统的储存功能，在设备方面也有所涉及。
冶金行业中玻璃钢趋向于制成某种设备使用。如铜陵金属有限公司使用的DN5500mm填料塔、电雾凝液收集槽，金昌公司使用的DN1200mm机械釜、铜陵金陵工程使用的 DN4880、DN5500、DN6705mm动力波系统均为缠绕玻璃钢储罐制成。为了满足不断增长的市场需求，复旦大学采用现场成型工艺成功开发了大型缠绕成型玻璃钢容器，分别在铜陵金隆铜业公司、苏州精细化工厂、江汉油田、大庆油田、贵州宏福有限公司、云南天然气化工集团等单位应用，使用状况一直良好。在给排水领域玻璃钢管道用作市政工程的给排水及饮用水管道的实例较多；而酿造、发酵行业广泛采用玻璃钢管罐则得益于食品级树脂的批量生产及食品级管罐的成功开发，主要用于储存及输送一些成品、半成品及辅料等；电站（厂）选用玻璃钢管道主要用作循环水管、化水管及补给管、雨水管及海水脱硫管等，市场前景十分广阔。
此外玻璃钢储罐在我国的建筑环保、制药、染料、造纸、食品等行业成功应用的实例也有许多。从众多用户反馈的信息来看，玻璃钢储罐运行安全可靠、能耐受各种恶劣环境，同时因储罐维护量少而为企业节省了大量的设备维护费用。
3.应用玻璃钢储罐的相关问题
（1）目前，发达国家的石油化工厂、城市加油站、采油油田等早已经应用玻璃钢储油罐，欧、美、日等地区和国家已经将玻璃钢埋地储油罐设计成系列产品，供用户选用。由于玻璃钢储油罐具有耐久性、耐腐蚀、抗震性能好等诸多优异特性，玻璃钢储罐替换钢制储油罐是一种必然发展趋势。
（2）玻璃钢储罐的经济性应以原材料费、安装费、维修费等综合指标来衡量。玻璃钢储罐在价格上一般比钢制储罐要高一些，但是其安装、维修费用低，使用寿命长，因此玻璃钢储罐远期的经济效益以及社会效益十分明显。
（3）应消除观望、迟疑态度，真正正确地认识玻璃钢储罐。国内无意应用玻璃钢储罐的用户大多认为这类非金属储罐容易渗漏等。然而引起玻璃钢储罐渗漏的原因有许多，其中有原材料的匹配性不好，玻璃钢储罐的结构设计、工艺设计等方面不合理，玻璃钢制造过程中每道工序及其具体环节上有不合理缺陷，也有原材料和玻璃钢设备供应质量方面的因素等。通过规范原材料供应渠道，加强生产制造过程的质量监督，采用自动化先进生产工艺等措施来保证生产质量，通过严格遵守设计施工、验收规范以确保设计合理，施工优质，是可以保证使用的安全可靠性的。
（4）经过近20年的发展，国内生产玻璃钢的原材料更加完善配套，现有生产能力及施工工艺可以满足用户要求。国内引进了玻璃钢设备制造生产线和技术，设计制造过程实现了电脑自动控制、机械缠绕复合加工成型。目前国产玻璃钢储罐已经达到国际同期水平，性能优于一些进口产品，已有产品出口。
4、结语
由于玻璃钢储罐独具的诸多优点，包括美国、日本等发达国家普遍在公路加油站推广使用玻璃钢地下油罐。从工程技术角度来说，国内城市加油站采用玻璃钢储罐也已具备条件。国内一些生产厂家拥有规模化生产技术和设备、配套的生产工艺和完善的检测手段，确保了玻璃钢产品质量的可靠性，且掌握了从设计到施工的成套应用技术，并颁布了相应的玻璃钢储罐行业规范，因此笔者认为也适宜在我国的加油站推广应用。
连续缠绕玻璃纤维增强塑料夹砂管介绍
连续缠绕玻璃纤维增强塑料夹砂管属于第三代玻璃钢管道生产工艺，拥有其专有技术，连续缠绕玻璃纤维增强塑料夹砂管生产线是一个复杂的生产系统主要由控制系统、动力缠绕系统、供料系统、固化系统、切割退管系统、在线检测系统及套管接头生产装配系统等七大子系统组成，所有系统均在计算机的集中联动控制下自动运行，具有数字化、智能化程度高等特点。
连续缠绕玻璃纤维增强塑料夹砂管生产工艺是将短切纤维、连续纤维、树脂和石英砂等通过科学配比下料的方式供料，经过层层堆叠之后再进行高温固化，故能形成准三维结构，管壁一体性强，在外压作用下发生较大径向变形时，管壁结构不易破坏、抗弯曲强度高、抗渗能力强等特点，是完全区别于传统玻璃钢管道的一次创新性技术产品。
连续缠绕玻璃纤维增强塑料夹砂管（简称CWFP）采用沿轴向布置原材料，经过钢带每转一周即成型一层，管壁经若干个铺层叠加而成，单个铺层的厚度越薄，其一体性越强，性能越优异。
CWFP在环向缠绕纤维层之间及石英砂层内，均匀分布大量的短切纤维，管道强度高，抗渗能力强。
CWFP成型工艺的结构层中，在树脂的基体充分的浸润下，石英砂和短切纤维、环向缠绕纤维交织一起，使管壁结构固化成一体，构筑成三维增强结构。实现了管壁上下左右的联系，实现了管道优异的弯曲性能、层间性能、抗疲劳性能以及管道截面的抗密封性能。
CWFP质量稳定、轻质高强、安装运输快捷方便、水力特性优良、节能效果显著、工程维修简便节约，适应性强，具有优异的防腐性能，可降低综合工程费用。
CWFP产品可应用于市政给排水、水利输调水、电厂系统循环水、LNG项目循环水、石油化工厂区给排水、循环水、腐蚀介质输送、消防水输送、农业灌溉、电子、医药给排水、通风等领域。，为公司的稳步发展和市场竞争力的提高，奠定了良好的基础。
