玻璃钢的原理与应用领域可行性研究(可行性报告)

　　第一节 玻璃钢的简介    　　 玻璃钢学名纤维增强塑料，俗称FRP，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。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。（可行性 研究 ）     　　 第二节 玻璃钢的原理   　　 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。   　　 第三节 玻璃钢应用领域   　　 一、玻璃钢雕塑石膏模   　　 石膏模特点是耐热、价廉、导热系数小、复印性好。一般用于制作母模。制造方便，适于大型制品。但是不耐用，怕冲击，干燥慢。多用于单一产品以及线型复杂的产品，如浮雕等。所用的石膏多为半水石膏即熟石膏。与水泥模一样，可用砖头、木材做骨架基础，再覆以石膏层造型。为了提高刚度，防止裂纹，可在石膏中加入足够的填料，如加入石英，可减少收缩和裂纹，加入水泥(石膏:水泥=7:3)增加强度。也有人提出用石膏加入适量乳胶，用水稀释来制模，强度好，不起粉等。 　石膏模可用作低熔点合金模的母模，在热态下浇铸合金。用石膏母模翻制石膏铸型(子模)时，母模表面要涂以分离剂，如钾皂溶液、变压器油、食用油、20%硬脂酸十80%煤油，或汽油十凡士林等。石膏模可用带水笔蘸取石膏粉进行修补。石膏模烘干工艺是:(60～120)℃/(4～5)L，自然冷却后用金相砂纸轻轻抛光，然后再烘(100～150)℃/(8～10)L，(200～230)℃/(20～24)L。   　　 二、玻璃钢雕塑橡胶模   　　 橡胶模一般用硅橡胶、聚氨酯树脂制作，用于制作造型复杂的浮雕、圆雕及各种造型，并不单独使用，须与石膏套模等其他材料组成，通常用于模具中因线型倒入或重叠而不能直接脱模的某一部位，因它有一定软性，当外模脱模后，它能随意拉出，如狮子、龙等动物或菩萨、卡通人物。批量不大时，用此方法。   　　 三、玻璃钢雕塑石蜡膜   　　 石蜡膜用于数量不多或者线型复杂、不易脱模的产品。比如，要制造一个整体式弯管，包括90°弯管，可用两个弯头哈夫作母模，在内90°腔注满石蜡后，脱去哈夫母模后，将石蜡模芯稍加修整，然后在外壁包覆玻璃钢，固化后加热，使石蜡熔化流出，即可得到一个整体的玻璃钢产品。 　为了减少收缩变形，提高刚度，可在石蜡中加入5%左右的硬脂酸。制造方便，脱模容易，石蜡可反复利用。但精度不高。另一种用法:湿法卷管时，可将钢管浸到70～80℃熔化的石蜡中，提起来冷却后再浸，反复进行，直到所需厚度时，表面稍加修整，即可包覆玻璃钢，为防止石蜡开裂，可在蜡中加入少量黄油。也可在蜡的外面包覆一层薄的玻璃纸，以此作为模芯，玻璃钢固化后，加热钢管石蜡熔化即可脱模。   　　 四、混凝土模   　　 混凝土模多用于线型规则和重复使用次数少的产品，如螺旋形、波形、圆形、拱形或立体槽状产品。成本低，刚性好，可用砖头砌成基础，再覆以水泥砂浆，进行打磨、上腻子，再经过打磨、抛光、喷漆等措施。这种水泥模可直接用于生产玻璃钢制品，也可用于翻制玻璃钢模具的母模。水泥模干燥慢，即使在正常条件下，也要一周以上才能进行涂漆等表面施工。   　　 五、玻璃钢雕塑木模   　　 木模主要用于线形较平直的大型产品。木模可以直接用来作为玻璃钢产品的成型模具，也可作为翻制玻璃钢模具的过渡母模。用于制作模具的木材有红松、银杏、杉木等，要求含水量达15%，并且不易收缩变形，无节。木模制作后，可涂上0.2～0.3垃垃厚度的树脂(表面腻子)，再用水砂纸由粗到细打磨四次，最后一次用800#或1000#砂纸打光，再涂上抛光膏用抛光器抛光，再打上石蜡，木模即成。也可直接在木模上刷油漆、罩光来制造木模。   　　 六、玻璃钢雕塑金属模   　　 金属模特别是钢模，一般用于尺寸小、批量大的模压产品。如制作玻璃钢平板时表面光洁的不锈钢板;制作型材时用角钢、槽钢。因为模压产品不仅要加压，还要加热。也有用于外形不复杂的大型产品。黄铜虽是常见金属，但因易受树脂辅助剂侵蚀，并会对树脂固化产生不利影响，除非在工作面已镀铬或其他金属的场合，否则不宜采用。金属模具的制造加工很困难、成本高。另有低熔点合金模其成分是:Zn93%、Al4%、Cu3%、Mn0.5%，当温度为50～80℃时，合金硬度(HB)为100左右。其流动性好，耐磨性差，适于制造形状复杂、花纹精细的塑料成型模腔，使用温度一般>80℃。另一种低熔点金属是58%铋，42%锡，熔点135℃。低熔点合金模的优点是制模周期短、工艺简单，可重复使用。     　　 第四节 玻璃钢发展趋势   　　 二十世纪五十年代，高压玻璃钢管道首次在油田上得到应用。随后，其便以优异的性能在油田地面管线和注水管线中得到迅速推广。九十年代中期，我国首次在三次采油工艺中采用高压玻璃钢管道。目前，每年世界石油工业应用高压玻璃钢管道达数千公里。美国是世界上应用玻璃钢管道历史最长、应用量最大的国家。我国在这方面的起步较晚，但近几年呈迅速上升之势。 原材料质量控制 （一）优选供应商，确定合格供方 一旦材料体系和供应商确定以后，一定要贯彻实施ISO 9001质量管理体系，进行合格供方认证。因为现在大多数厂家都缺乏较为严格的原材料入厂检验手段和配套的硬件设施，如果原材料质量发生了微小变化没有及时发现，极易对高压玻璃钢管的质量造成严重影响，给生产厂家带来较大损失。因此，有必要对供应商自身的综合管理水平以及质量控制手段进行实地考察。通常，国内厂家很容易因为过多地考虑价格及成本因素，而将原材料的质量控制放到了次要地位。如果供应商的质量水平缺乏重现性，即使价格再低，也不能选用，否则终将受到市场的惩罚。 （二）重视供应商管理，建立战略合作联盟 玻璃钢高压管道前期的投入成本较高，企业需要做长远 规划 才能真正在市场中立足。由于受变动因素影响较大，供应链的任一环节发生变化都将影响生产进度、产品质量和存货水平。因此要想长远发展，在原材料方面，生产商必须重视对供应商的管理，通过合作建立起战略合作伙伴关系，形成稳定的原材料供应渠道。否则，除非采取有利措施，建立一套有效的预警系统，才能够提前做好准备来应对各种不利的变化。 另外，不定期地组织与供应商的互访，也能够在原材料市场出现波动时处于有利地位而不至于被动。 当前高压玻璃钢管道的市场已经成熟，用户认知度较高，各企业在上项目的同时，一定要重视产品设计和质量控制，避免将这一有着良好应用前景的产品毁于人祸。我们愿和有志于推动高压玻璃钢管道在油田广泛应用的有识之士共同努力，为推动我国玻璃钢高压管道的发展尽自己的微薄之力。  
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