復(fù)合材料的特點(diǎn)是其可設(shè)計(jì)性，復(fù)合材料的物理、化學(xué)性能均可通過(guò)組分材料的選擇和匹配以及界面控制等材料設(shè)計(jì)手段來(lái)達(dá)到，以滿足設(shè)備的使用要求。因此原材料的選擇就顯得至關(guān)重要，合理地對(duì)材料進(jìn)行選擇、組合又稱為材料設(shè)計(jì)。FRP的原材料包括：樹(shù)脂體系、增強(qiáng)材料、輔材。選用原材料時(shí)應(yīng)考慮腐蝕介質(zhì)的組成及濃度、使用壓力、使用溫度等工藝條件，以及外界環(huán)境因素和現(xiàn)場(chǎng)施工條件等諸因素。同時(shí)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。驗(yàn)收時(shí)應(yīng)具有質(zhì)量合格證或相應(yīng)的檢驗(yàn)指標(biāo)資料，必要時(shí)應(yīng)予復(fù)驗(yàn)或抽驗(yàn)。材料設(shè)計(jì)的原則如下：

（1）工藝性 所選材料體系應(yīng)適合擬采用的工藝成型方法；

（2）可靠性 對(duì)所選材料體系有把握，盡可能選用已定型的、成批量生產(chǎn)的、質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品；

（3）適用性 材料的機(jī)械性能滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度要求，材料的耐環(huán)境性能要保證結(jié)構(gòu)在使用環(huán)境下能正常工作；

（4）經(jīng)濟(jì)性 在滿足結(jié)構(gòu)使用性能要求的前提下，盡可能地降低成本。

一節(jié)、基體樹(shù)脂的選擇

樹(shù)脂是玻璃鋼的基體材料，其作用是傳遞載荷，并使載荷平衡，基體材料的性能，如耐腐蝕、耐熱性等，直接決定玻璃鋼的性能。常用的樹(shù)脂包括：不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂三大類，其中以不飽和聚酯樹(shù)脂使用為廣泛。由于FRP制品的耐化性、耐溫性、抗老化性主要取決于樹(shù)脂基體，所以樹(shù)脂體系在選擇時(shí)應(yīng)特別注意。基體樹(shù)脂的選擇可分為內(nèi)襯層樹(shù)脂的選擇以及結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂的選擇兩大類。

1． 內(nèi)襯樹(shù)脂的選擇

總體上說(shuō)，內(nèi)襯樹(shù)脂的選擇主要取決于容器的壓力等級(jí)、介質(zhì)腐蝕情況、介質(zhì)的使用溫度這幾方面的因素。

首先，內(nèi)襯樹(shù)脂直接與介質(zhì)接觸，容器的設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)短很大程度上取決于內(nèi)襯樹(shù)脂的耐腐蝕性。

其次，容器的壓力等級(jí)越高，要求內(nèi)襯樹(shù)脂的斷裂延伸率越高。

在本軟件中,我們將以前的成功使用的經(jīng)驗(yàn)及各樹(shù)脂生產(chǎn)廠提供的數(shù)據(jù)建成數(shù)據(jù)庫(kù),可供借鑒。

2．結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂的選擇

結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂的選擇主要考慮其機(jī)械性能、耐溫性能，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)層樹(shù)脂主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的功能，不與介質(zhì)直接接觸，但介質(zhì)溫度的影響必須考慮。所以主要考慮其機(jī)械性能、耐溫性能。

結(jié)構(gòu)層樹(shù)脂的選擇可參考各樹(shù)脂廠家提供的數(shù)據(jù)。

第二節(jié)、纖維增強(qiáng)材料的選擇

作為增強(qiáng)材料的纖維及其織物是玻璃鋼主要的承載組分材料，對(duì)玻璃鋼的強(qiáng)度和剛度有著直接的影響。常用的纏繞用增強(qiáng)材料包括：玻璃纖維,主要是各種無(wú)捻粗紗、表面氈、針織氈、方格布帶、高強(qiáng)纖維紗等。

為適應(yīng)工藝的要求，玻璃纖維無(wú)捻粗紗應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

(1)耐化學(xué)腐蝕性

(2)工藝性 與所用樹(shù)脂有良好的相容性；

(3)可靠性 線密度要有保證，懸垂性要小等。

無(wú)堿玻纖與中堿玻纖:

無(wú)堿玻纖對(duì)水、弱堿介質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性較高，電性能好，老化性能好，適用于接觸水的制品與電器絕緣制品，它的缺點(diǎn)是易被稀無(wú)機(jī)酸侵蝕。中堿玻纖耐酸性能非常好，價(jià)格比無(wú)堿玻纖便宜。

有捻纖維與無(wú)捻纖維：無(wú)捻纖維各股紗之間張力均勻，不起毛、不斷頭、成帶性好，對(duì)樹(shù)脂浸潤(rùn)性好，所制玻璃鋼制品強(qiáng)度也比有捻纖維要高。

表面氈與針織氈：表面氈應(yīng)用早，使表面產(chǎn)生富樹(shù)脂層而光滑有彈性，減少摩擦阻力，提高耐磨性、耐腐蝕性、耐水性、耐老化性和抗沖擊性，是制作玻璃鋼內(nèi)襯耐腐蝕層材料。針織氈不含粘結(jié)劑，浸透速度快，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，在給定方向上提供強(qiáng)度，提高了耐腐蝕層厚度和較好的表面光滑度。

玻璃纖維氈常用于纏繞成型制品的富樹(shù)脂層，包括內(nèi)襯層和外表層，其多用于干法纏繞，即將未浸漬樹(shù)脂的干氈直接纏到涂有樹(shù)脂的芯模上，再用滾刷一類的工具將樹(shù)脂涂覆在氈片上，一般采用短切氈和連續(xù)氈，纏繞工藝對(duì)玻璃纖維氈的要求為：

(1)氈片浸透性要好

(2)消泡性要好。

有機(jī)纖維和滌綸布：有機(jī)纖維和滌綸布工藝性比玻璃纖維要差，但在含氟介質(zhì)尤其是氫氟酸介質(zhì)中玻璃纖維不適用，必須選用有機(jī)纖維和滌綸布。

本軟件中纖維的選擇可參考纖維數(shù)據(jù)表。

第三節(jié) 輔料

為使樹(shù)脂按工藝要求固化，以及改進(jìn)樹(shù)脂的理化性能或固化后制品的某些性能如阻燃抗靜電、耐磨等性能，通常在樹(shù)脂配方中加入某些助劑如固化劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、阻燃劑、脫模劑、低收縮劑等。

Ⅰ、固化劑

固化劑也稱引發(fā)劑，它能使樹(shù)脂固化，是樹(shù)脂配方中不少的組成部分，并且對(duì)樹(shù)脂性能有極大影響，不同樹(shù)脂的固化體系不一，即使同一種樹(shù)脂，使用環(huán)境不同，固化劑加入的量也不盡相同，需要在使用前充分試驗(yàn)，確定配方后方可正式使用。

在玻璃鋼中使用的不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂等溶解在乙烯基單體中，它們進(jìn)行共聚反應(yīng)，是要由引發(fā)劑分解產(chǎn)生的游離基來(lái)引發(fā)，常用的引發(fā)劑有兩種，有機(jī)過(guò)氧化物和偶氮化合物。

固化劑的特性可用四個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量，

(1).活性氧含量

指過(guò)氧化物中活性－O－O－的百分含量，含量越高，在相同條件下分解產(chǎn)生的游離基越多。

（2）.臨界溫度 指過(guò)氧化物受熱分解形成具有引發(fā)活性的游離基所需要的溫度。

(3). 引發(fā)劑 在一定溫度下分解一半所需的時(shí)間，常用來(lái)評(píng)價(jià)過(guò)氧化物的活性大小。

(4).活化能 指過(guò)氧化物產(chǎn)生游離基所需的能量。

固化劑的選用要考慮以下幾個(gè)因素

（1）.樹(shù)脂活性

所選固化劑與樹(shù)脂的反應(yīng)性相匹配，樹(shù)脂反應(yīng)性強(qiáng)，選用的引發(fā)劑活性要高，樹(shù)脂反應(yīng)性弱，選用的引發(fā)劑的活性要較低以免游離基產(chǎn)生較快，到固化后期缺乏引發(fā)劑。

(2).適用期

配制好的膠液，必須保證有效地浸漬增強(qiáng)材料，其膠液的存放時(shí)間為適用期，不同配方的適用期是不同的。

(3)成型溫度

按成型產(chǎn)物溫度可分為低溫、中溫、高溫三種固化類型，必須選擇適合于該溫度范圍的有氧化物，纏繞成型法在中溫固化范圍內(nèi)，固化周期：30－60min,適用期2－3d以上。

(4)固化速度

樹(shù)脂的固化速度與引發(fā)劑的活性、加入量和成型溫度有關(guān)，引發(fā)劑的用量一般為1％－2％，成型溫度確定，就可了解引發(fā)劑的活性與固化時(shí)間的關(guān)系，以達(dá)到防熱峰溫度來(lái)計(jì)算固化時(shí)間。

(5)其他助劑的影響

在選用引發(fā)劑時(shí)必須考慮到填料、顏料及其他添加劑對(duì)固化工藝的影響，有的填料起促進(jìn)作用，會(huì)減少貯存期，也有的起阻滯作用會(huì)延緩貯存期。特別是顏料對(duì)引發(fā)劑影響很大，如碳黑對(duì)過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯引發(fā)的樹(shù)脂，存放期只有3h,減少到不能使用的程度。

Ⅱ、促進(jìn)劑

促進(jìn)劑目前固化不飽和聚酯樹(shù)脂用的有機(jī)過(guò)氧化物的臨界溫度都在60度以上，對(duì)于固化溫度要求在室溫時(shí)，這些有機(jī)過(guò)氧化物就不能滿足要求，必須設(shè)法使過(guò)氧化物的臨界溫度降低，當(dāng)有機(jī)過(guò)氧化物在叔胺作用下，就可在較低溫度下產(chǎn)生游離基。

選擇促進(jìn)劑是應(yīng)注意選擇活性好，用量少，膠凝時(shí)間快。放熱峰適當(dāng)、毒性小的促進(jìn)劑。