玻璃鋼的發(fā)展簡(jiǎn)史（一）
玻璃鋼學(xué)名纖維增強(qiáng)塑料（FRP）樹(shù)脂基復(fù)合材料（Resin Matrix Composite），是目前技術(shù)比較成熟且應(yīng)用的一類復(fù)合材料。這種材料是用短切的或連續(xù)纖維及其織物增強(qiáng)熱固性或熱塑性樹(shù)脂基體，經(jīng)復(fù)合而成。以玻璃纖維作為增強(qiáng)相的樹(shù)脂基復(fù)合材料在世界范圍內(nèi)已形成了產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)俗稱玻璃鋼。玻璃鋼于1932年在美國(guó)出現(xiàn)，1940年以手糊成型制成了玻璃纖維增強(qiáng)聚酯的軍用飛機(jī)的雷達(dá)罩，其后不久，美國(guó)萊特*發(fā)展中心設(shè)計(jì)制造了一架以玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂為機(jī)身和機(jī)翼的飛機(jī)，并于1944年3月在萊特-帕特*基地試飛成功。從此纖維增強(qiáng)復(fù)合材料開(kāi)始受到軍界和工程界的注意。第二次世界大戰(zhàn)以后這種材料迅速擴(kuò)展到民用，風(fēng)靡一時(shí)，發(fā)展很快。1946年纖維纏繞成型技術(shù)在美國(guó)出現(xiàn)，為纖維纏繞壓力容器的制造提供了技術(shù)貯備。1949年研究成功玻璃纖維預(yù)混料并制出了表面光潔，尺寸、形狀準(zhǔn)確的玻璃鋼模壓件。1950年真空袋和壓力袋成型工藝研究成功，并制成直升飛機(jī)的螺旋槳。60年代在美國(guó)利用纖維纏繞技術(shù)，制造出北極星、土星等大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體，為航天技術(shù)開(kāi)辟了輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)的*途徑。在此期間，玻璃纖維-聚酯樹(shù)脂噴射成型技術(shù)得到了應(yīng)用，使手糊工藝的質(zhì)量和生產(chǎn)效率大為提高。1961年片狀模塑料（Sheet Molding Compound, 簡(jiǎn)稱SMC）在法國(guó)問(wèn)世，利用這種技術(shù)可制出大幅面表面光潔，尺寸、形狀穩(wěn)定的制品，如汽車、船的殼體以及衛(wèi)生潔具等大型制件，從而更擴(kuò)大了樹(shù)脂基玻璃鋼的應(yīng)用領(lǐng)域。1963年前后在美、法、日等國(guó)先后開(kāi)發(fā)了高產(chǎn)量、大幅寬、連續(xù)生產(chǎn)的玻璃纖維復(fù)合材料板材生產(chǎn)線，使玻璃鋼制品形成了規(guī)模化生產(chǎn)。拉擠成型工藝的研究始于50年代，60年代中期實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，在70年代拉擠技術(shù)又有了重大的突破，近年來(lái)發(fā)展更快。除圓棒狀制品外，還能生產(chǎn)管、箱形、槽形、工字形等復(fù)雜截面的型材，并還有環(huán)向纏繞纖維以增加型材的側(cè)向強(qiáng)度。上前拉擠工藝生產(chǎn)的制品斷面可達(dá)76cm×20cm。在70年代樹(shù)脂反應(yīng)注射成型（Reaction Injection Molding, 簡(jiǎn)稱RIM）和增強(qiáng)樹(shù)脂反應(yīng)注射成型（Reinforced Reaction Injection Molding, 簡(jiǎn)稱RRIM）兩種技術(shù)研究成功，進(jìn)一步改善了手糊工藝，使產(chǎn)品兩面光潔，現(xiàn)已大量用于衛(wèi)生潔具和汽車的零件生產(chǎn)。1972年美國(guó)PPG公司研究成功熱塑性片狀模型料成型技術(shù)，1975年投入生產(chǎn)。這種復(fù)合材料zui大特點(diǎn)是改變了熱固性基體復(fù)合材料生產(chǎn)周期長(zhǎng)、廢料不能回收問(wèn)題，并能充分利用塑料加工的技術(shù)和設(shè)備，因而發(fā)展得很快。制造管狀構(gòu)件的工藝除纏繞成型外，80年代又發(fā)展了離心澆鑄成型法，英國(guó)曾使用這種工藝生產(chǎn)10m長(zhǎng)的復(fù)合材料電線桿、大口徑受外壓的管道等。從上述可知，新生產(chǎn)工藝的不斷出現(xiàn)推動(dòng)著聚合物復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展。
進(jìn)入20世紀(jì)70年代，對(duì)玻璃鋼的研究發(fā)展到不僅僅采用玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的局面，人們一方面不斷開(kāi)辟玻纖樹(shù)脂復(fù)合材料的新用途，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，這類玻璃鋼的比剛度要求很高的技術(shù)的要求，因而開(kāi)發(fā)了一批如碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、芳綸纖維、高密度聚乙烯纖維等高性能增強(qiáng)材料，并使用高性能樹(shù)脂、金屬與陶瓷為基體，制成先進(jìn)復(fù)合材料（Advanced Composite Materials, 簡(jiǎn)稱ACM）。這種先進(jìn)復(fù)合材料具有比玻璃纖維復(fù)合材料更好的性能，是用于飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、飛船等航空航天飛行器的理想材料。
自從先進(jìn)玻璃鋼投入應(yīng)用以來(lái)，有三件值得一提的成果。*件是美國(guó)全部用碳纖維復(fù)合材料制成一架八座商用飛機(jī)--里爾芳2100號(hào)，并試飛成功，這架飛機(jī)僅重567kg，它以結(jié)構(gòu)小巧重量輕而稱奇于世。第二件是采用大量先進(jìn)玻璃鋼制成的哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)，這架航天飛機(jī)用碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂制作長(zhǎng)18.2m、寬4.6m的主貨艙門，用凱芙拉纖維/環(huán)氧樹(shù)脂制造各種壓力容器，用硼/鋁復(fù)合材料制造主機(jī)身隔框和翼梁，用碳/碳復(fù)合材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管和喉襯，發(fā)動(dòng)機(jī)組的傳力架全用硼纖維增強(qiáng)鈦合金玻璃鋼制成，被覆在整個(gè)機(jī)身上的防熱瓦片是耐高溫的陶瓷基玻璃鋼。在這架代表近代zui技術(shù)成果的航天收音機(jī)上使用了樹(shù)脂、金屬和陶瓷基玻璃鋼。第三件是在波音-767大型客機(jī)上使用了先進(jìn)玻璃鋼作為主承力結(jié)構(gòu)，這架可載80人的客運(yùn)飛機(jī)使用碳纖維、有機(jī)纖維、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂以及各種混雜纖維的玻璃鋼制造了機(jī)翼前緣、壓力容器、引擎罩等構(gòu)件，不僅使收音機(jī)結(jié)構(gòu)重量減輕，還提高了飛機(jī)的各種飛行性能。
玻璃鋼在這幾個(gè)飛行器上的成功應(yīng)用，表明了玻璃鋼的良好性能和技術(shù)的成熟，這對(duì)于玻璃鋼在重要工程結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用是一個(gè)極大的推動(dòng)。
更新時(shí)間：2012-07-13 
瀏覽次數(shù)：5305
您的位置：
在線咨詢
返回頂部