玻璃钢在煤矿中的应用

    复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各组元材料的优点,克服单一组元的缺陷。复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料,根据基体种类可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料和炭基复合材料等,按增强(韧)相可分为颗粒增强、晶须增强或纤维增强复合材料。

    复合材料已广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、体育器材、医疗器械等领域,近几年更是得到了突飞猛进的发展。近年来,复合材料逐步取代传统材料,并且由代用材料向必用材料发展已成趋势。

采用纤维作为增强相,有机聚合物作为基体构成的纤维增强聚合物基复合材料(FiberReinforcedPolymerMatrixComposites),是20世纪40年代发展起来,迄今为止研究最多、应用最广、规模最大的一类结构复合材料,其用量占复合材料用量的90%以上。

    纤维增强聚合物基复合材料按照纤维的种类来分,主要有玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP:GlassFiberReinforcedPlastic,在国内一般被称为玻璃钢),碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP:CarbonFiberReinforcedPlastic),以及芳香族聚酞胺合成纤维增强聚合物基复合材料(ArFRP:AramidFiberReinforcedPlastic)等。其中玻璃纤维增强复合材料应用最为广泛。

    玻璃钢的优异性能：

    近些年以来,结合复合材料具有的优异性能,国内外对玻璃钢煤矿应用开展了不少研究工作,取得了一定的科研成果,推出部分矿用玻璃钢产品,颁布实施了系列煤矿井下用产品标准。

    相对于钢材,玻璃钢主要特性优势如下:

    (1)轻质高强,力学性能好。力学性能是材料最重要的性能。玻璃钢具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能及减震性能好等优点。玻璃钢的密度通常在1.6~2.0t/m3,仅为钢材的1/5~1/4,比金属铝还要轻约1/3,而其机械强度可以达到甚至超过普通碳素钢的强度。

    (2)成型工艺灵活,可设计性强。玻璃钢型材可充分利用其性能的方向性、结构性能的可设计性和大型构件整体成型等特点实现效率、性能、功能与成本的综合优化,满足实际应用的要求。

    (3)优良的耐化学腐蚀性能,维护简单。玻璃钢与普通金属的电化学腐蚀机理不同,其制品表面电阻值在11016~11022?,在电解质溶液里不会有离子溶解出来,因而对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有着良好的化学稳定性,抵抗腐蚀能力强,不需要做防腐处理。

    (4)使用寿命长,寿命周期成本低。玻璃钢的使用寿命可达30~50年,是钢材的2~3倍,是铸铁材料的5~10倍,以矿井平均服务年限35年计算,在矿井的服务年限内,使用玻璃钢材料,可实现一次投资,终身受益。

    玻璃钢制品在煤矿中的应用目前报道的矿用玻璃钢制品主要有玻璃钢管道,矿用井筒装备,玻璃钢锚杆、锚网、锚条,煤场防尘罩等。