用玻璃纖維及其織物增強(qiáng)的塑料，質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕。可以代替鋼材制造機(jī)器零件和汽車、船舶外殼等。
FRP(Fiberglass Reinforced Plastics 亦稱作GRP，Glass Reinforced Plastics ，或Glass fibre reinforced plastics (GFRP))即纖維強(qiáng)化塑料，一般指用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體。
以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的增強(qiáng)塑料，稱謂為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，或稱謂玻璃鋼。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。
理化性能
玻璃具有硬而易碎，具有很好的透明性以及耐高溫、耐腐蝕等性能；同時(shí)鋼鐵很硬并且不易碎，也具有耐高溫的特點(diǎn)。于是人們開始想，如果能制造一種既具有玻璃的硬度、耐高溫、抗腐蝕的性質(zhì)，又具有鋼鐵一樣堅(jiān)硬不碎的特點(diǎn)，那這種材料一定會(huì)大有用途。
人們經(jīng)過(guò)研究試驗(yàn)，終于制出了這樣一種復(fù)合材料。它，就是能與鋼鐵比肩而立的玻璃鋼。
我們先來(lái)看一個(gè)試驗(yàn)，了解了解它的性能優(yōu)良與否。
在一個(gè)群山環(huán)抱、綠樹成蔭的山谷里，一次試驗(yàn)正在進(jìn)行。遠(yuǎn)在二百米以外的掩體后的人們，眼睛都盯著山谷中央放著的一個(gè)氧氣瓶。空氣壓縮機(jī)有節(jié)奏地轉(zhuǎn)動(dòng)著，通過(guò)合金鋼管道向那氧氣瓶不斷地充氣。壓力表上的指針牽動(dòng)著每個(gè)人的心。讀數(shù)從100—200—400—500漸漸上升，直到７００公斤1平方厘米時(shí)，只聽得一聲震天巨響，氧氣瓶爆炸了！周圍的人們歡呼著跳起來(lái)：“成功了！”
氧氣瓶是一種耐高壓容器。它所承受的工作壓力是１５０公斤/平方厘米。為了使用安全，制造時(shí)要求它能忍受三倍的工作壓力，即４５０公斤/平方厘米。不爆裂，才算合格。上面試驗(yàn)的氧氣瓶，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計(jì)要求。這是用什么鋼材制成的呢？是玻璃鋼，更為確切的說(shuō)，是玻璃與塑料復(fù)合在一起制成的。
玻璃是硬而脆的材料，一摔就碎，這帶有玻璃名的玻璃鋼經(jīng)得起摔嗎？于是又進(jìn)行了新的試驗(yàn)。
將另一只玻璃鋼氧氣瓶充氣到１５０公斤/平方厘米，然后從山頂上滾下山谷。它與嶙峋的巖石碰撞著，一直滾到谷底仍然沒有爆裂。玻璃鋼氧氣瓶經(jīng)過(guò)了質(zhì)量鑒定考試。
一般玻璃的耐拉強(qiáng)度只有普通鋼材的八分之一。把玻璃融化，拉成只有頭發(fā)直徑的十幾分之一那么細(xì)的玻璃纖維，原來(lái)又硬又易碎的玻璃就變成了又軟又耐拉的玻璃纖維，其耐拉強(qiáng)度可增加十幾倍。大家都知道，水泥塊耐壓，鋼材耐拉。用鋼材作筋骨，水泥砂石作肌肉，讓它們凝為一體，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，變得堅(jiān)強(qiáng)無(wú)比——這就是鋼筋混凝土。
同樣，如我們用玻璃纖維作筋骨，用合成樹脂（酚醛塑料、環(huán)氧樹脂及聚酯樹脂）作肌肉，讓它們凝為一體，制成的材料，其抗拉強(qiáng)度可與鋼材相媲美—因此得名叫玻璃鋼。
用途：
玻璃鋼是近五十多年來(lái)發(fā)展迅速的一種復(fù)合材料。玻璃纖維的產(chǎn)量的７０％都是用來(lái)制造玻璃鋼。玻璃鋼古硬度高，比鋼材輕得多。噴氣式飛機(jī)上用它作油箱和管道，可減輕飛機(jī)的重量。登上月球的宇航員們，他們身上背著的微型氧氣瓶，也是用玻璃鋼制成的。玻璃鋼加工容易，不銹不爛，不需油漆。我國(guó)已廣泛采用玻璃鋼制造各種小型汽艇、救生艇、游艇，以及汽車制造業(yè)等，節(jié)約了不少鋼材。
可制作玻璃鋼瓦，又稱透明瓦.是和鋼結(jié)構(gòu)配套使用的采光材料，其主要由高性能上膜、強(qiáng)化聚脂和玻璃纖維組成，其中上膜要起到很好的抗紫外線抗靜電的作用，抗紫外線是為了保護(hù)FRP采光板的聚酯不發(fā)黃老化，過(guò)早失透光特性。抗靜電是為了保證表面的灰塵輕易被雨水沖走或被風(fēng)吹走，維持清潔美觀的表面。由于其穩(wěn)定的質(zhì)量、經(jīng)久耐用的特點(diǎn)，深受顧客的歡迎，產(chǎn)品可廣泛使用在工業(yè)/商業(yè)/民用建筑額屋面和墻面
電影界用來(lái)做道具，既方便快捷，又省成本．可以仿制很多種材料效果．受到人們的歡迎．化工廠也采用酚醛樹脂 的玻璃鋼代替不銹鋼做各種耐腐蝕設(shè)備，大大延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。玻璃鋼無(wú)磁性，不阻擋電磁波通過(guò)。用它來(lái)做導(dǎo)彈的雷達(dá)罩，就好比給導(dǎo)彈戴上了一副防護(hù)眼鏡，既不阻擋雷達(dá)的“視線”，又起到防護(hù)作用.
現(xiàn)在，許多導(dǎo)彈和地面雷達(dá)站的雷達(dá)罩都是玻璃鋼制造的。進(jìn)入21世紀(jì)，根據(jù)玻璃鋼的良好的透波性，這個(gè)方面的性能，隨著手機(jī)通訊的廣泛流行，玻璃鋼廣泛被應(yīng)用于制造2G和3G天線外罩，玻璃鋼以其良好的可成形性能，外觀的可美化性，起到了很好的小區(qū)美化作用，這方面的產(chǎn)品有方柱線罩，仿真石，野外應(yīng)用的美化樹等玻璃鋼還為提高體育運(yùn)動(dòng)的水乎立下了汗馬功勞。
自從有撐竿跳高這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)以來(lái)，運(yùn)動(dòng)員使用木制撐竿創(chuàng)造的最高紀(jì)錄是３．０５米。后來(lái)使 用了竹竿。到一九四二年，把紀(jì)錄提高到了４．７７米。竹竿的優(yōu)點(diǎn)是輕而富有彈性，欠缺之處是下端粗而上端細(xì)，再要提高記錄有很大困難 ，于是人們又用鋁合金竿代替竹竿，它雖然輕而牢固，但彈性不足。這樣，從一九四二年到一九五七年，十五年時(shí)間，撐竿跳高的最高紀(jì)錄僅僅提高了１厘米。但自從新的玻璃鋼撐竿出現(xiàn)以后，由于它輕而富于彈性，紀(jì)錄飛速上升，如今的撐桿跳高紀(jì)錄已經(jīng)超過(guò)了６米大關(guān)。在今天，玻璃鋼也被大量應(yīng)用在人們的生活方面，人們親切地把它叫“玻璃鋼”，由于它的某些特殊品種仍能保留許多玻璃的優(yōu)點(diǎn)，如透明性 ，于是人們用它作為窗戶玻璃，既能遮擋陽(yáng)光中的紫外線，又能使居室明亮。人們還把它用來(lái)制作各種堅(jiān)固耐用的生活日常用品。如浴具、廚房用具、梳洗用具等。
玻璃鋼的含義
玻璃鋼學(xué)名玻璃纖維增強(qiáng)塑料。它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強(qiáng)材料，以合成樹脂作基體材料的一種復(fù)合材料。復(fù)合材料的概念是指一種材料不能滿足使用要求，需要由兩種或兩種以上的材料復(fù)合在一起，組成另一種能滿足人們要求的材料，即復(fù)合材料。例如，單一種玻璃纖維，雖然強(qiáng)度很高，但纖維間是松散的，只能承受拉力，不能承受彎曲、剪切和壓應(yīng)力，還不易做成固定的幾何形狀，是松軟體。如果用合成樹脂把它們粘合在一起，可以做成各種具有固定形狀的堅(jiān)硬制品，既能承受拉應(yīng)力，又可承受彎曲、壓縮和剪切應(yīng)力。
這就組成了玻璃纖維增強(qiáng)的塑料基復(fù)合材料。由于其強(qiáng)度相當(dāng)于鋼材，又含有玻璃組分，也具有玻璃那樣的色澤、形體、耐腐蝕、電絕緣、隔熱等性能，象玻璃那樣，歷史上形成了這個(gè)通俗易懂的名稱“玻璃鋼”，這個(gè)名詞是由原國(guó)家建筑材料工業(yè)部部長(zhǎng)賴際發(fā)同志于1958 年提出的，由建材系統(tǒng)擴(kuò)至全國(guó)，現(xiàn)在還普遍地采用著。由此可見，玻璃鋼的含義就是指玻璃纖維作增強(qiáng)材料、合成樹脂作粘結(jié)劑的增強(qiáng)塑料，國(guó)外稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料。隨著我國(guó)玻璃鋼事業(yè)的發(fā)展，作為塑料基的增強(qiáng)材料，已由玻璃纖維擴(kuò)大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等，無(wú)疑地，這些新型纖維制成的增強(qiáng)塑料，是一些高性能的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，再用玻璃鋼這個(gè)俗稱就無(wú)法概括了。考慮到歷史的由來(lái)和發(fā)展，通常采用玻璃鋼復(fù)合材料，這樣一個(gè)名稱就較全面了。
FRP材料有哪些特性優(yōu)點(diǎn)和不足
一、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。部分材料的密度、強(qiáng)度和比強(qiáng)度見表1-1。
(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。
二、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)沙雨雪、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。
三、FRP有哪些生產(chǎn)方法？
答：基本上分兩大類，即濕法接觸型和干法加壓成型。如按工藝特點(diǎn)來(lái)分，有手糊成型、層壓成型、RTM法、擠拉法、模壓成型、纏繞成型等。手糊成型又包括手糊法、袋壓法、噴射法、濕糊低壓法和無(wú)模手糊法。
目前世界上使用最多的成型方法有以下四種。
①手糊法：主要使用國(guó)家有挪威、日本、英國(guó)、丹麥等。
②噴射法：主要使用國(guó)家有瑞典、美國(guó)、挪威等。
③模壓法：主要使用國(guó)家有德國(guó)等。
④RTM法（樹脂傳遞模塑）：主要使用國(guó)家有歐美各國(guó)、日本。
還有：纖維纏繞成型法 拉擠成型法 和 熱壓灌成型法 等等
我國(guó)有90%以上的FRP產(chǎn)品是手糊法生產(chǎn)的，其他有模壓法、纏繞法、層壓法等（見第十一章）。日本的手糊法仍占50%。從世界各國(guó)來(lái)看，手糊法仍占相當(dāng)比重，說(shuō)明它仍有生命力。手糊法的特點(diǎn)是用濕態(tài)樹脂成型，設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用少，一次能糊10m以上的整體產(chǎn)品。缺點(diǎn)是機(jī)械化程度低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，質(zhì)量不穩(wěn)定。近年來(lái)，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了擠拉、噴涂、纏繞等工藝設(shè)備，隨著FRP工業(yè)的發(fā)展，新的工藝方法將會(huì)不斷出現(xiàn)。
