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本章從FRP是什么材料這方面，對(duì)FRP的性能、特點(diǎn)以及其它方面的一些知識(shí)進(jìn)行總結(jié)。
FRP是什么材料?
FRP是纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料，根據(jù)纖維的種類不同，又分為最常用的兩種，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料。在所有的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，應(yīng)用最廣泛的是碳纖維增強(qiáng)塑料。它們具有優(yōu)良的力學(xué)性能、且耐疲勞、抗蠕變、材料材質(zhì)尺寸穩(wěn)定、耐磨性能高、摩擦系數(shù)小、振動(dòng)衰減型高、導(dǎo)電、耐腐蝕、屏蔽電磁波和x射線等一系列的優(yōu)點(diǎn)。擁有如此多的性能其用途也十分廣泛，大到在航天航空的實(shí)際應(yīng)用，小到文體用品。
FRP是高性能纖維復(fù)合材料和工程專用纖維復(fù)合材料。高性能纖維復(fù)合材料屬于高分子復(fù)合材料，它是由各種高性能纖維作為增強(qiáng)體置于基體材料復(fù)合而成。其中高性能纖維是指有高的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度、耐磨擦、高的耐破壞力、低比重等優(yōu)良物性的纖維材料，它是近年來(lái)纖維高分子材料領(lǐng)域中發(fā)展迅速的一類特種纖維。
FRP是復(fù)合材料，由于單一材料在性能方面或者其它方面無(wú)法滿足具體的需求，所以有了FRP的存在，F(xiàn)RP是將兩種或者兩種以上的材料組合而成的新型材料。例如玻璃鋼復(fù)合材料就是一個(gè)典型的例子，玻璃鋼制品有幾種比較典型的如玻璃鋼格柵板、玻璃鋼化糞池、玻璃鋼風(fēng)機(jī)、玻璃鋼冷卻塔等等。它們之間的共同點(diǎn)是，都具有非常優(yōu)越的耐酸堿、耐腐蝕性能，耐高溫，阻燃性能。
FRP有哪些特性和不足?
FRP有如下特性。
(1)輕質(zhì)高強(qiáng)
相對(duì)密度在1.5~2.0之間，只有碳鋼的1/4~1/5，可是拉伸強(qiáng)度卻接近，甚至超過(guò)碳素鋼，而比強(qiáng)度可以與高級(jí)合金鋼相比。因此，在航空、火箭、宇宙飛行器、高壓容器以及在其他需要減輕自重的制品應(yīng)用中，都具有卓越成效。某些環(huán)氧FRP的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度均能達(dá)到400Mpa以上。
注：比強(qiáng)度即強(qiáng)度除以密度。
(2)耐腐蝕性能好
FRP是良好的耐腐材料，對(duì)大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力。已應(yīng)用到化工防腐的各個(gè)方面，正在取代碳鋼、不銹鋼、木材、有色金屬等。
(3)電性能好
是優(yōu)良的絕緣材料，用來(lái)制造絕緣體。高頻下仍能保護(hù)良好介電性。微波透過(guò)性良好，已廣泛用于雷達(dá)天線罩。
(4)熱性能良好
FRP熱導(dǎo)率低，室溫下為1.25~1.67kJ/(m·h·K)，只有金屬的1/100~1/1000，是優(yōu)良的絕熱材料。在瞬時(shí)超高溫情況下，是理想的熱防護(hù)和耐燒蝕材料，能保護(hù)宇宙飛行器在2000℃以上承受高速氣流的沖刷。
(5)可設(shè)計(jì)性好
① 可以根據(jù)需要，靈活地設(shè)計(jì)出各種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，來(lái)滿足使用要求，可以使產(chǎn)品有很好的整體性。
② 可以充分選擇材料來(lái)滿足產(chǎn)品的性能，如：可以設(shè)計(jì)出耐腐的，耐瞬時(shí)高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強(qiáng)度的、介電性好的，等等。
(6) 工藝性優(yōu)良
① 可以根據(jù)產(chǎn)品的形狀、技術(shù)要求、用途及數(shù)量來(lái)靈活地選擇成型工藝。
② 工藝簡(jiǎn)單，可以一次成型，經(jīng)濟(jì)效果突出，尤其對(duì)形狀復(fù)雜、不易成型的數(shù)量少的產(chǎn)品，更突出它的工藝優(yōu)越性。
不能要求一種FRP來(lái)滿足所有要求，F(xiàn)RP不是萬(wàn)能的，F(xiàn)RP也有以下一些不足之處。
(1) 彈性模量低
FRP的彈性模量比木材大兩倍，但比鋼(E=2.1×106)小10倍，因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中常感到剛性不足，容易變形。 可以做成薄殼結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)，也可通過(guò)高模量纖維或者做加強(qiáng)筋等形式來(lái)彌補(bǔ)。
(2) 長(zhǎng)期耐溫性差
一般FRP不能在高溫下長(zhǎng)期使用，通用聚酯FRP在50℃以上強(qiáng)度就明顯下降，一般只在100℃以下使用;通用型環(huán)氧FRP在60℃以上，強(qiáng)度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂，使長(zhǎng)期工作溫度在200~300℃是可能的。
(3) 老化現(xiàn)象
老化現(xiàn)象是塑料的共同缺陷，F(xiàn)RP也不例外，在紫外線、風(fēng)紗雨雪、化學(xué)介質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力等作用下容易導(dǎo)致性能下降。
(4) 層間剪切強(qiáng)度低
層間剪切強(qiáng)度是靠樹脂來(lái)承擔(dān)的，所以很低。可以通過(guò)選擇工藝、使用偶聯(lián)劑等方法來(lái)提高層間粘結(jié)力，最主要的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，盡量避免使層間受剪。
