玻璃钢护栏FRP材料配方升级：耐寒性能提升30%

一、传统玻战挑的下境环璃钢护栏在寒冷环境下的挑战

（一）低温导致的材质脆化

1. 树脂性能劣化：传统玻璃钢护栏主要由树脂和玻璃纤维复合而成，其中树。 降下度强体整栏护脂在低温环境下分子活性降低。普通不饱和聚酯树脂在温度低于 0℃时，分子链的柔韧性变差，开始逐渐失去弹性，表现为材料变硬、变脆。当温度进一步降低至 - 10℃甚至更低时，树脂内部可能出现微裂纹，这些裂纹在外界应力作用下极易扩展，导致护栏整体强度下降 。

1. 玻璃纤维与树脂界面弱化：玻璃纤维作为增强材料，与树脂之间的界面结合力对玻璃钢的性能至关重要。在寒冷环境中，由于树脂和玻璃纤维的热膨胀系数不同，温度变化会使两者之间产生内应力。当这种内应力超过界面结合力时，玻璃纤维与树脂之间的界面会出现脱粘现象，破坏了材料的整体性，降低了护栏抵抗外力的能力 。

（二）防护性能降低的影响

1. 结构稳定性受损：材质脆化和界面弱化直接威胁到护栏的结构稳定性。在低温地区，冬季常伴有大风天气，脆化后的护栏难以承受风力冲击，容易出现部件松动、脱落甚至整体倒塌的情况。例如，在我国东北地区的一些变电站，传统玻璃钢护栏在经历几个寒冬后，部分立柱与横杆的连接处出现开裂，导致护栏倾斜，无法有效发挥防护作用 。

1. 安全隐患增加：护栏防护性能降低，意味着变压器面临更高的安全风险。脆化的护栏可能无法阻挡动物或异物靠近变压器，引发短路等故障。同时，对于维护人员而言，不稳定的护栏也增加了在巡检过程中发生意外的可能性，如护栏突然断裂导致人员坠落受伤 。

二、FRP 材料配方升级策略

（一）树脂体系优化

1. 选用耐寒型树脂：在升级配方中，采用耐寒性能优异的树脂替代传统不饱和聚酯树脂成为关键。例如，选用乙烯基酯树脂，其分子结构中含有特殊的酯基和不饱和双键，使其在低温下仍能保持较好的柔韧性和力学性能。研究表明，乙烯基酯树脂在 - 30℃的环境中，拉伸强度保留率可达 80% 以上，相比普通不饱和聚酯树脂提升了 30% - 40% 。

1. 添加增韧剂：为进一步改善树脂的低温韧性，在配方中适量添加增韧剂。如采用橡胶类增韧剂，其分子链具有良好的柔韧性，能够在树脂基体中形成分散相。当材料受到外力作用时，橡胶颗粒可以引发银纹和剪切带，吸收和耗散能量，从而提高材料的抗冲击性能。一般添加 5% - 10% 的橡胶类增韧剂，可使玻璃钢护栏在低温下的冲击强度提高 20% - 30% 。

（二）纤维增强材料改进

1. 采用高性能玻璃纤维：普通玻璃纤维在低温下的强度提升有限，而一些高性能玻璃纤维，如高强度无碱玻璃纤维，具有更高的强度和模量，且在低温环境中性能更为稳定。与普通玻璃纤维相比，高强度无碱玻璃纤维在 - 20℃时的拉伸强度可提高 15% - 20% 。通过优化玻璃纤维的直径和表面处理工艺，还能增强其与树脂的界面结合力，进一步提升复合材料的性能 。

1. 引入辅助增强纤维：除玻璃纤维外，适当引入碳纤维、芳纶纤维等辅助增强纤维，可形成混杂纤维增强体系。碳纤维具有高强度、高模量的特点，芳纶纤维则具有优异的韧性和抗冲击性能。将它们与玻璃纤维按一定比例混合使用，能够综合发挥各纤维的优势。例如，在玻璃钢护栏配方中添加 5% - 10% 的碳纤维，可显著提高材料的拉伸强度和弯曲强度，同时加入适量芳纶纤维，可改善材料的抗冲击性能，使护栏在寒冷环境下能更好地承受外力 。

（三）添加剂的合理运用

1. 添加低温抗氧剂：在低温环境中，虽然化学反应速率减缓，但树脂仍会发生缓慢的氧化降解。添加低温抗氧剂可以有效抑制这种氧化过程，延长材料的使用寿命。如受阻酚类抗氧剂，在低温下能捕捉树脂氧化产生的自由基，阻止链式反应的进行。一般在配方中添加 0.5% - 1% 的低温抗氧剂，可使玻璃钢护栏在低温环境下的老化时间延长 2 - 3 年 。

1. 使用抗紫外线吸收剂与光稳定剂：寒冷地区往往伴随着强烈的紫外线辐射，紫外线会加速树脂的老化，降低材料的性能。抗紫外线吸收剂能够吸收紫外线能量并将其转化为无害的热能散发出去，光稳定剂则可以抑制光氧化反应。将两者配合使用，能有效提高玻璃钢护栏在低温和强紫外线双重作用下的稳定性。例如，添加 2% - 3% 的抗紫外线吸收剂和 1% - 2% 的光稳定剂，可使护栏表面在长时间低温和紫外线照射后，仍能保持较好的色泽和性能 。

三、升级后性能提升效果验证

（一）实验室测试

1. 低温力学性能测试：在实验室模拟寒冷环境，将升级配方后的玻璃钢护栏样品置于低温试验箱中，分别在 - 20℃、-30℃、-40℃等温度下进行力学性能测试。结果显示，其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相比传统配方的护栏均有显著提升。在 - 30℃时，拉伸强度提升了 30% 左右，冲击强度提高了 40% - 50% 。

1. 老化性能测试：通过人工加速老化试验，模拟寒冷地区的光照、温度、湿度等环境因素，对护栏样品进行长时间测试。经过 1000 小时的老化试验后，升级配方的护栏表面仅出现轻微变色，无明显裂纹和脆化现象，而传统配方的护栏表面已出现较多裂纹，材质明显变脆 。

（二）实际应用案例

在我国内蒙古的一个变电站，采用了升级配方的玻璃钢护栏。经过两个寒冬的考验，该护栏在冬季平均气温 - 25℃的环境下，结构依然稳固，表面无明显损坏。而周边采用传统护栏的区域，部分金属护栏出现严重生锈、变形，传统玻璃钢护栏也有多处脆裂，需要频繁维修和更换 。

四、升级后的应用优势与前景

（一）应用优势

1. 适应极端寒冷环境：升级后的玻璃钢护栏凭借提升 30% 的耐寒性能，能够在极寒地区稳定使用，为变压器提供可靠的防护，减少因护栏损坏导致的安全事故和设备故障 。

1. 降低维护成本：由于其在低温下性能稳定，减少了频繁维修和更换的需求，降低了电力设施维护的人力、物力和财力成本。以一个中等规模的变电站为例，采用升级后的护栏，每年可节省维护费用 20% - 30% 。

（二）前景展望

随着全球气候变暖和对能源需求的增加，在寒冷地区的电力设施建设将不断推进。具备优异耐寒性能的玻璃钢护栏有着广阔的市场前景。未来，通过持续的材料研发和技术创新，其性能有望进一步提升，不仅在变压器防护领域，还可拓展至更多户外设施防护，如风力发电场的防护栏、户外配电柜的防护设施等，为寒冷地区的基础设施建设提供更可靠的保障 。