玻璃纤维增强塑料，通常简称GFRP，是一种复合材料。它以玻璃纤维作为增强材料，与热塑性或热固性树脂基体结合，比如聚丙烯（PP）、ABS、尼龙（PA66或PA6）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、聚苯醚（PPO）、PET、PBT或PPS等。通过添加玻璃纤维（常见的有E型、S型或C型）和一些助剂，如偶联剂或填料，这种材料在纯塑料的基础上大大提升了性能，拓宽了应用领域。它常用于结构部件，是一种实打实的工程材料。
GFRP的历史可以追溯到上世纪30年代，那时玻璃纤维开始用于增强酚醛树脂。二战期间，航空和军工需求推动了它的快速发展，到50-60年代已进入商业阶段。现在，根据纤维形式（如短切、长纤维或连续纤维）和基体类型（热塑性或热固性），GFRP有多种分类。比如，短切玻璃纤维增强的ABS能明显提高强度和硬度，同时降低收缩，但也会增加脆性。文献中提到，纤维体积分数通常在20%到60%之间，优化后能实现比钢材高4倍以上的比强度（强度与密度的比率）。
GFRP的优势在于机械性能出色、设计灵活且成本合理，当然也有一些短板。下面我基于相关研究，详细聊聊它的优缺点，结合机制、数据和实际例子。
主要优点
首先，耐热性大幅提升。玻璃纤维本身耐高温，熔点在1500°C左右，所以加入后，复合材料的热变形温度（HDT）和维卡软化点都会上升很多。拿尼龙PA66来说，未增强时HDT大约80-100°C，增强后能达到220-250°C。这是因为纤维的热膨胀系数低（约5×10^{-6}/°C），限制了聚合物链的热运动，避免软化。研究显示，当纤维含量达60%时，热降解温度从357°C升到390°C。在航空领域，它常用于发动机罩或行李架，能在高温下保持稳定。
其次，收缩率降低，刚性显著增强。纤维加入后，限制了塑料分子链的移动，收缩率从1-2%降到0.2-0.5%，模量能提高2-5倍。比如，PP的杨氏模量从1.5 GPa跳到5-10 GPa。原理是纤维承担拉伸载荷，基体传递剪切力。在建筑中，它适合做屋顶板或窗户框架，不会因热胀冷缩变形。实验数据表明，50%纤维含量时，储能模量可达15.606 GPa。
再者，它能抵抗应力开裂，冲击性能也更好。纤维网络分散了应力点，冲击强度提高1-3倍，比如Izod冲击从50 J/m升到150 J/m。纤维桥接裂纹，吸收能量，防止扩展。对于PC或POM，这让GFRP适用于汽车保险杠或座椅，能扛住碰撞。资料显示，40%纤维加Na-MMT填料时，冲击强度达153.50 kJ/m²，不过高温下（如100°C）会略降。
强度方面更是全面升级。玻璃纤维拉伸强度高达3-4 GPa，所以复合材料的拉伸、压缩和弯曲强度都大幅提高。ABS的拉伸强度从40 MPa升到80-120 MPa，弯曲强度可达200-400 MPa。通过硅烷偶联剂优化界面，实现高效负载转移。在石油行业，GFRP管用于输送，比金属管耐压更强。数据上，37%纤维加硅氧烷时，拉伸强度395.8 MPa。
最后，阻燃性变好。纤维和助剂如氢氧化铝加入后，氧指数从18-20升到25-30，许多材料点不着。纤维隔绝氧气，形成炭层抑制燃烧。在电子产品中，它用于电路板或电机罩，防火灾。研究指出，加阻燃剂后，燃烧速率降50%以上。
除此之外，GFRP耐腐蚀（酸碱环境中强度保留超90%）、密度低（1.5-2.0 g/cm³，轻于钢4倍）和介电性能好（常数4-5），在海洋和化工领域大放异彩。
潜在缺点
不过，没什么是完美的。首先，透明度没了。纯塑料如PC是透明的，但纤维折射率不同（1.55 vs. 基体1.5），光透过率降到10%以下，材料变 opaque。这限制了光学应用，如窗户或屏幕，但在结构件上不是大问题。
韧性降低，脆性增加是另一个痛点。纤维让材料更刚硬，断裂延伸率从超100%降到2-5%。增强PA6冲击韧性虽好，但整体延展差，易碎。原理是纤维阻碍塑性变形。在汽车中，得加橡胶颗粒增韧。
加工上，熔融粘度增大2-10倍，流动性差，注塑压力得升20-50%。PBT粘度从100 Pa·s到500 Pa·s，填充难。因纤维取向和纠缠，得优化螺杆或加流动剂。
注塑温度也得高10-30°C，比如PP从200°C到220-230°C，以补流动性。但这可能引起热降解，影响表面。在3D打印中，长纤维版需特殊设备。
吸湿性增强是常见问题。吸湿率从0.1%以下升到0.5-1%，因纤维引入亲水基。纯塑料不吸水，但增强后注塑前得烘干（80-120°C，2-4小时），防气泡。数据上，吸湿后重量增0.29%（50°C，4个月），强度降10-20%。
其他不足包括模量不如钢（70 GPa vs. 210 GPa）、高温长期耐性差（超200°C易降解）和层间剪切弱（易分层）。热固性版回收难，环境压力大。
实际应用与未来展望
GFRP在汽车（减重20-30%，如车身面板）、航空（行李架、舱壁）、建筑（夹砂管、屋顶）、海洋（船体）和医疗（X射线床）中很常见。在石油管线，它耐温高、便宜，但接头需改进。
展望未来，随着可持续需求，研究转向生物基树脂（如大豆油聚氨酯）和回收（如机械回收，纤维强度保留超80%）。纳米填料和3D打印将优化性能，解决脆性和回收难题。