行业资讯

纤维增强材料是什么?

2021-04-14 15:27:00

  纤维增强材料(FRP), 纤维增强材料是由纤维增强的聚合物基质制成的复合材料。纤维通常是玻璃,碳或芳族聚酰胺,尽管有时也使用了其他纤维,例如纸或木材或石棉。该聚合物通常是环氧,乙烯基酯或聚酯热固性塑料,而酚醛树脂仍在使用中。FRP通常用于航空航天,汽车,船舶和建筑行业。


  纤维增强材料(FRP)复合材料是由两种或多种具有明显不同的物理或化学特性的构成材料制成的工程材料或自然存在的材料,这些材料在最终结构中仍保持分离和不同。大多数复合材料在基体中具有坚硬,坚硬的纤维,该纤维较弱且刚性较小。通常的目的是制造坚固且刚硬的组件,通常密度低。商业材料通常在基于热固性聚合物(例如环氧树脂或聚酯树脂)的基质中具有玻璃纤维或碳纤维。有时,热塑性聚合物可能是优选的,因为它们在初始生产后就可以模塑。还有其他类型的复合材料,其中基体是金属或陶瓷。在大多数情况下,这些仍处于发展阶段。此外,在这些复合材料中,添加纤维(或在某些情况下为颗粒)的原因通常相当复杂。例如,可以在蠕变,磨损,断裂韧性,热稳定性等方面寻求改进。

  纤维增强材料(FRP)是几乎在每种先进工程结构中使用的复合材料,其用途从飞机,直升机和航天器到船舶,轮船和海上平台以及汽车,体育用品,化学加工设备和民用基础设施,例如作为桥梁和建筑物。随着这些材料在现有市场中的使用越来越多,并在相对较新的市场(例如生物医学设备和土木结构)中得到确立,FRP复合材料的使用量继续以惊人的速度增长。近年来,推动复合材料应用增加的关键因素是新型先进形式的FRP材料的开发。这包括高性能树脂体系的发展和新型增强形式,例如碳纳米管和纳米颗粒。

  纤维增强聚合物复合材料(FRP)越来越多地被认为是对由传统土木工程材料(即混凝土和钢)构成的基础设施组件或系统的增强和/或替代。FRP复合材料重量轻,无腐蚀,显示出高的比强度和比刚度,易于制造并且可以定制以满足性能要求。由于这些有利的特性,FRP复合材料通过用作混凝土,桥面板,模块化结构,模板以及用于加固和抗震升级的外部加固,而被包括在新的建筑和结构修复中。

  纤维增强材料(FRP)增强材料在混凝土结构中作为钢筋或预应力筋的替代品的适用性已在全球众多研究实验室和专业组织中进行了积极研究。FRP增强材料具有许多优势,例如耐腐蚀性,非磁性,高抗拉强度,重量轻且易于处理。但是,它们通常在拉伸直至破坏(称为脆性破坏)时具有线性弹性响应,并且横向或剪切阻力相对较差。当暴露于高温下时,它们的耐火性也很差。它们在弯曲时失去很大的强度,并且对应力断裂效应敏感。此外,它们的成本,无论是按单位重量还是根据承载力来考虑,与传统的钢筋或预应力筋相比,它的强度高。从结构工程的角度来看,FRP增强材料最严重的问题是缺乏塑性,并且在横向上的抗剪强度非常低。

  纤维增强材料(FRP)成本预计将显著降低。但是,即使在今天,在某些应用中,FRP增强件具有成本效益且合理。此类情况包括在混凝土结构的修复和加固中使用粘结的FRP板或板,以及在薄水泥产品中使用FRP筛网或纺织品或织物。相对而言,结构的维修和修复成本始终大大高于初始结构的成本。维修通常需要相对较少量的维修材料,但需要相对较高的人工投入。此外,发达国家的劳动力成本如此之高,以至于材料成本成为次要的。因此,修复材料的性能和耐久性最高,修复的成本效益更高。