Сравнительный анализ видов стеклопластика

Оглавление

Введение 2

Виды стеклопластика 3

1. Стеклопластики  конструкционного назначения 3

2. Высокопрочные  стеклопластики 3

3. Химически  устойчивые стеклопластики 3

4. Термостойкие  стеклопластики 3

5. Электротехнические  стеклопластики 3

Свойства  стеклопластика 4

Изделия из химически  стойкого стеклопластика 5

Производство  стеклопластиков 6

Сравнительный анализ двух видов стеклопластика 7

Применение 9

Заключение 10

Список литературы 11

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Стеклопластик - композиционный материал, состоящий из стеклянного наполнителя  и синтетического полимерного связующего.

Стеклопластики — материалы  с малым удельным весом и заданными свойствами, имеющие широкий спектр применения. Стеклопластики обладают очень низкой теплопроводностью(примерно, как у дерева), прочностью как у стали, биологической стойкостью, влагостойкостью и атмосферостойкостью полимеров, не обладая недостатками, присущими термопластам.

Стеклопластики уступают стали по абсолютным значениям предела прочности, но в 3,5 раза легче её и превосходят сталь по удельной прочности. При изготовлении равнопрочных конструкций из стали и стеклопластика, стеклопластиковая конструкция будет в несколько раз легче. Коэффициент линейного расширения стеклокомпозита близок к стеклу (составляет 11–13‧10⁶ 1/°С), что делает его наиболее подходящим материалом для светопроницаемых конструкций. Плотность стеклопластика, полученного путем прессования или намотки, составляет 1,8–2,0 г/см³.

До недавнего времени  стеклопластики использовались преимущественно  в самолётостроении, кораблестроении  и космической технике. Широкое  применение стеклопластиков сдерживалось, в основном, из-за отсутствия промышленной технологии, которая позволила бы наладить массовый выпуск профилей сложной  конфигурации с требуемой точностью размеров.(Чумаченко Ю.Т. Материаловедение: Учебник для СПО. - Ростов н/Д.: Феникс, 2009)[14;15;18;26;34]

2. Виды  стеклопластика

Можно разделить все стеклопластики на цветные и не цветные, прозрачные и непрозрачные.

1. Стеклопластики  конструкционного назначения

Такие стеклопластики применяются  при изготовлении деталей различных  конструкций. В них используется стекловолокно из бесщелочного и  алюмоборосиликатного стекла.

2. Высокопрочные  стеклопластики

Эти стеклопластики применяются в  условиях, когда механические нагрузки на них особенно сильны. Для их изготовления используются высокопрочные стекловолокна  из магнезиально-алюмосиликатного стекла. Их прочность и упругость минимум  на 25% превышает показатели обычных  стекловолокон.

3. Химически  устойчивые стеклопластики

Такие стеклопластики используются для  создания аккумуляторных баков и  различного химического оборудования, так как легко справляются  с агрессивными средами. Для их изготовления применяются стекловолокна из щелочного  алюмоборосиликатного стекла.

4. Термостойкие  стеклопластики

Если необходимо изготовить изделия, способные противостоять температурам около 300°С и более, то используют специальные термостойкие стеклопластики. Они создаются из кремнеземных и кварцевых волокон.

5. Электротехнические  стеклопластики

Так как диэлектрическая проницаемость  у данного вида стеклопластиков  даже ниже (на 35%), чем у стекла, то их часто применяют в качестве диэлектриков и для создания теплоизоляции. Для их изготовления используются волокна  из боросиликатного стекла. Основные характеристики стеклопластика В длинном списке положительных характеристик стеклопластика есть устойчивость к коррозии, гниению, агрессивным средам, небольшая плотность, высокая прочность (сравнима с конструкционными сталями), низкая теплопроводность, отличные диэлектрические показатели. В связи с этим изделия из стеклопластика требуют меньше ремонта, чем их аналоги из других материалов. Они также обладают низкой массой при высокой прочности, отличной износоустойчивостью и долговечностью. При монтаже деталей из стеклопластика и их транспортировке не нужна дополнительная грузоподъемная техника, что позволяет существенно сократить бюджет работ.

3. Свойства  стеклопластика

 

 Свойства стеклопластика зависят, главным образом, от состава, диаметра и длины стекловолокна, его ориентации и процентного содержания, а также от взаимодействия на границе «стекловолокно-связующее» и технологии изготовления. 

 

Среди свойств, присущим всем видам стеклопластиков, можно отметить следующие:

• Малый удельный вес.

Удельный вес стеклопластика - от 0,4 до 2.0 г/см3 (средний — 1,1г/см3).Для  сравнения: удельный вес стали - 7,8 г/см3 ,меди — 8,9 г/см3,дуралюмина — 2,8 г/см3.

• Высокие механические свойства.

При небольшом удельном весе стеклокомпозиты обладают высокими физико-механическими характеристиками. Например, прочность стеклопластика в 9 раз выше, чем у ПВХ и в 2-4 раза выше, чем у алюминия. Используя некоторые смолы и определенные виды армирующих материалов, можно получить стеклопластики, превосходящие по прочностным свойствам некоторые сплавы цветных металлов и стали.

• Диэлектрические свойства

Стеклокомпозиты являются хорошими электроизоляционными материалами при использовании  как переменного, так и постоянного тока.

• Высокая коррозионная стойкость.

Стеклопластики не подвергаются электрохимической  коррозии (как диэлектрики),бактериальному разложению, устойчивы к различным агрессивным средам (в том числе к воздействию солей, кислот и щелочей) и продуктам биологической жизнедеятельности.

• Теплоизоляционные свойства.

Стеклопластики относятся к  материалам с низкой теплопроводностью (0,24 Вт/мК) и являются изоляторами. Для сравнения: лист стеклопластика толщиной 1мм эквивалентен листу стекла толщиной 5 мм. Кроме того, их теплоизоляционные свойства можно значительно повысить путем изготовления конструкции типа «сэндвич»,используя между слоями стеклопластика пористые материалы (например пенопласт).

• Низкий тепловой коэффициент линейного расширения.
• Низкое водопоглащение.
• Атмосферостойкость.

Материал обладает высокой стойкостью к большому диапазону и резким перепадам температур (диапазон рабочих  температур — от -60 до +80С) При изготовлении с применением поверхностного защитно-декоративного  слоя гелькоута стеклопластик стоек  к воздействию ультрафиолета. Кроме того, материал обладает сейсмостойкостью (100%-е упругое восстановление после деформации),устойчивостью к ветровым нагрузкам при скорости до 300 км/час.

• Радиопрозрачность.
• Трудногорючесть и огнестойкость.

При пожаре стеклопластик не выделяет сильнодействующего газа-диоксина. Кроме того, он имеет класс А огнестойкости по системе ASTM.

• Прозрачность.

На основе некоторых марок светопрозрачных  смол можно изготовить стеклопластики, по оптическим свойствам практически не уступающие стеклу (светопропускание до 92%)

• Хороший внешний вид.

При изготовлении стеклопластики могут  окрашиваться в массе в любой  цвет, а при использовании стойких красителей могут сохранять его неограниченно долго.

• Экологическая безопасность.

Согласно заключению Санитарно-эпидемиологического  надзора РФ, стеклокомпозитные изделия не вредны для здоровья человека, а содержание вредных веществ в них не превышает установленных норм. 

 

Механические свойства стеклопластиков  в направлении армирования в  значительной мере определяются свойствами армирующих волокон и их расположением, в меньшей степени они зависят  от связующего. // http://stekloplastik1.ru/news/2012-03-17/novost-5.htlm(дата обращения 17.10.2012г.)

4. Изделия из химически стойкого стеклопластика

• напорные и безнапорные трубопроводы для транспортировки агрессивных жидкостей и сред;
• емкости — как горизонтальные, так и вертикальные — для хранения и транспортировки агрессивных жидкостей;
• желоба для подачи электролита;
• секции охлаждающих градирен, напорные коллекторы;
• газоотводящие стволы дымовых труб;
• скрубберы, абсорберы, циклоны, аппараты Вентури;
• колонные аппараты, регенерационные колонны, корпуса электрофильтров;
• травильные, гальванические и электролизные ванны;
• вентиляционные системы для удаления паров вредных веществ от технологического оборудования;
• корпусы различного оборудования.

5. Производство  стеклопластиков

Стеклопластик получают путем горячего прессования стекловолокна, перемешанного  с синтетическими смолами. В стеклопластиках  стекловолокно играет роль армирующего  материала, придающего изделиям высокую  механическую прочность при малой  плотности.

В настоящее время существует целый  ряд различных смол, используемых в производстве стеклопластиковых  изделий. Наибольшее распространение  получили полиэфирные, винилэфирные и эпоксидные смолы. В зависимости от метода формования, химсостава и области применения все смолы можно разделить на следующие группы:

а) по методу формования: 

для ручного формования 

для вакуумной инжекции

для горячего прессования

для процессов намотки

для пултрузии

б) по области применения:

обычные конструкционные

химстойкие

огнестойкие

теплостойкие

светопрозрачные

 

6. Сравнительный анализ двух видов стеклопластика

 

Стеклопластик может иметь различные оттенки и цвет, может быть прозрачным (бесцветным и тонированным) и непрозрачным. По оптическим свойствам немногим уступает стеклу (светопропускание- 92 % ).

 

Фибролайт - светопрозрачный бесцветный лист. Основные области 
применения фибролайта - теплицы и иные сооружения, где этот материал используется для облицовки ограждающих конструкций с целью пропускания естественного света. 

 

Свойства Фибролайта

-легкость

-прочность и пластичность

-прозрачность

-устойчивость к воздействию  факторов 
агрессивной внешней среды (климатических, 
физико-химического воздейстия, в т ч. ультрафиолета)

 

Выгоды от применения

 

-экономия трудозатрат  (легок и прост в обращении, монтаже и транспортировке)

-экономия материалов (материал  неприхотлив и может служить  неограниченно долго, не требуя  замены)

-экономия времени (требует  минимум ухода, для монтажа  не требуется специальных знаний, приспособлений,  

 инструментов)

-материал совместим с  комплектующими из других типов  материалов 

 

Технические  характеристики

 

-низкий удельный вес  (1,4-1,6 кг/кв.дм)

-устойчивость к воздействию  УФ-излучения

-стабильность свойств  в широком диапазоне температур (от - 50 до + 50 С)

-высокий коэффициент  светопропускания  (от 85 до 92%)

-низкая теплопроводность (0,18-0,2 кКал/час.град.С)

-высокая прочность на  изгиб (1800-1950 кг/см)

 

Топливные емкости - это цилиндрические резервуары, изготовленные из армированного стеклопластика с использованием особых видов смол, которые имеют высокую устойчивость к дизельному топливу и различным химическим соединениям. Такие емкости предназначаются для хранения дизельного топлива, нефтепродуктов и различных химсоставов. 

 

Свойства топливных емкостей

 

-высокая прочность 

-низкая теплопроводность

-химическая нейтральность

-устойчивость к воздействию ультрафиолетовых лучей

-термическая стойкость

-эластичность.

-пластичность.

-диэлектрическая стойкость

 

 

Выгоды от применения

 

- имеют относительно большой срок эксплуатации (более 50 лет)

- широкий  выбор продукции

- высокая химическая устойчивость к агрессивным средам

- высокая прочность

- малый вес, что в значительной степени облегчает транспортировку и монтаж емкостей для топлива.