玻璃鋼/復(fù)合材料的發(fā)展、應(yīng)用與展望

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的調(diào)整發(fā)展，璃璃鋼復(fù)合材料行業(yè)增長相對較快，行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｖ袊鴱?fù)合材料工業(yè)將繼續(xù)保持************并將適度增長，環(huán)保及綠色制造方面會(huì)有很大潛力。文童重點(diǎn)介紹了玻璃鋼復(fù)合材料的性能、發(fā)展、應(yīng)用、行業(yè)存在問題與展望。

材料工業(yè)是一切工業(yè)的基礎(chǔ)，新型材料工業(yè)又是發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所必不可少的。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，單一的材料性能已無法滿足生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展的需要。利用復(fù)合技術(shù)將不同特性的物質(zhì)結(jié)合在一起，制成具有優(yōu)異綜合性能的復(fù)合材料自此應(yīng)運(yùn)而生。

1玻璃鋼/復(fù)合材料的性能

璃璃鋼是近幾十年來發(fā)展迅速的一種復(fù)合材料。玻璃纖維產(chǎn)量的70%都是用來制造璃璃鋼。璃璃鋼的硬度比較高，比鋼材料輕很多，是纖維強(qiáng)化塑料，是指用璃璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂為基體，其質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，機(jī)械強(qiáng)度高，回收利用少，耐腐蝕，可以代替鋼材制造機(jī)器零件和汽車、船舶外殼等。自于玻璃鋼是一種復(fù)合材料，其性能適應(yīng)范圍非常廣泛，固此它的市場開發(fā)前導(dǎo)十分廣闊。

 2我國璃璃鋼/復(fù)合材料的發(fā)展

玻璃鋼一詞是在1956年的時(shí)候，賴際發(fā)同志去前蘇聯(lián)考察，想到材料里有玻璃，其強(qiáng)度又較高，就使用了玻璃鋼這個(gè)詞。1958年北京玻璃陶瓷研究院成立玻璃鋼研究小組，后同玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)院新材料室及北京251廠合并成立北京玻璃鋼研究所。1965年10月，我國國家科委、國防科委、建筑材料部聯(lián)合召開了玻璃鋼工作會(huì)議，這對我國今后基體樹脂和復(fù)合材料的發(fā)展起到了至關(guān)重要的啟蒙作用。

1978年改革開放，璃璃鋼生產(chǎn)走向了社會(huì)化，產(chǎn)品有了極大的豐富，生產(chǎn)方法也從簡單的方法提升擴(kuò)展到機(jī)械化程度比較高的工藝。引進(jìn)了纖維纏繞管道與罐生產(chǎn)線（夾砂管、高壓管、臥式、互式貯罐等）、SMC/BMC、RTM、連續(xù)采光板、拉擠等設(shè)備，以及環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯軟硬件。通過吸收國際先進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng)新，FRP/CM已成為我國的朝陽產(chǎn)業(yè)。

健康地發(fā)展。飛船發(fā)射成功，其返回能等玻璃鋼件獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，從此我國復(fù)合材料科技達(dá)到國際先進(jìn)水平。

3玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用

3 1玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用模式

世界三大主要玻璃鋼復(fù)合材料生產(chǎn)地區(qū)對復(fù)合材料應(yīng)用模式各異，以美國為例，玻璃鋼復(fù)合材料在市場的應(yīng)用比例如表1、表2所示：

表1    玻璃鋼/復(fù)合材料在市場的應(yīng)用比例（美國）  單位(%)

運(yùn)輸工具	建筑市場	化工防腐制品	船舶游艇	電氣電子	消費(fèi)品	家電辦公	航空航天	其他
31.86	20.81	11.59	10.05	10.03	6.26	5.5	0.06	3.2

表2    玻璃鋼/復(fù)合材料在市場的應(yīng)用比例（亞太地區(qū)）  單位(%)

電子電力	建筑市場	交通運(yùn)輸	體育休閑	工農(nóng)業(yè)設(shè)施	消費(fèi)品	其他
32	30	17	11	8	6.26	2

在我國，尚未對玻璃鋼復(fù)合材料在市場的應(yīng)用比例做出分婁統(tǒng)計(jì)，主要產(chǎn)品包括各種規(guī)格冷卻塔、玻璃鋼管道、貯罐、拉擠型材、建筑環(huán)保設(shè)備、風(fēng)電設(shè)備等。我國在上世紀(jì)引進(jìn)并自行設(shè)計(jì)了大量機(jī)械化成型設(shè)備，但目前我國玻璃鋼成型工藝仍以手糊為主，該方式占總量70%。

3 2玻璃鋼/復(fù)合材料的應(yīng)用特點(diǎn)

近幾年，國家政府一直在倡導(dǎo)生態(tài)環(huán)保這個(gè)主題，而玻璃鋼由于其自身獨(dú)特的組成，也被列為環(huán)保行業(yè)中，并得到相應(yīng)支持，有了較好的發(fā)展前導(dǎo)。主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家玻璃鋼復(fù)合材料的產(chǎn)量增長連續(xù)多年超過國民經(jīng)濟(jì)GDP的增長，其產(chǎn)品品種不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。在中國，復(fù)合材料工藝的發(fā)展也是突飛猛進(jìn)，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。主要是在以下六個(gè)領(lǐng)域：

（1）基礎(chǔ)設(shè)備市場。姜國與歐洲都面臨著已使用多年的基礎(chǔ)設(shè)施需要翻新、加固與重建的問題。高速公路、橋梁、碼頭、水工建筑、輸變電線路等都需要使用大量的復(fù)合材料。目前復(fù)合材料的橋梁、輸變電塔、燈桿都已獲實(shí)際應(yīng)用。特別要提及的是近年來出現(xiàn)的玻璃纖維拉擠鋼筋代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋，用在沿海地區(qū)鋼筋混凝土建筑中防止海水及含鹽潮濕空氣對鋼筋的侵蝕有著巨大的潛在市場。

(2)風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能是清潔的能源，由于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日臻成熟以及市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，建造成本逐漸降低。加上國家政策上的扶持，我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢。根據(jù)中國資源綜合利用協(xié)會(huì)可再生能源專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：截至2010年底，中國全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1600萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到4182.7千瓦，首次超過美國，躚居************。

(3)建筑市場

除了傳統(tǒng)的玻璃鋼整體衛(wèi)生間、浴缸、凈化槽等，近年來玻璃鋼型材制造的窗框正在迅速增長。由于與塑鋼窗框相比，它的強(qiáng)度、剛度高，耐老化性好，使用壽命可比塑鋼窗框延長一倍以上，阻燃性及保溫性均很優(yōu)良，固此它被稱為第五代窗框型材。此外，用玻璃璃微珠填充樹脂做芯層的聚酯玻璃鋼可以建造房屋，使住宅重量大為膩輕。

（4）電子工業(yè)

近年來電子工業(yè)特別是個(gè)人電腦、移動(dòng)通訊等迅猛發(fā)展導(dǎo)孔對印制電路板用的玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹脂層壓板有巨大的需求。尤其是世界電子工業(yè)的重心轉(zhuǎn)移到亞洲地區(qū)，促使這地區(qū)玻纖及玻纖增強(qiáng)樹脂層壓板產(chǎn)量劇增，這也結(jié)我國帶來很大的機(jī)遇。

(5)陸地交通運(yùn)輸工具

隨著汽車及城市輕軌交通的發(fā)展，對各種復(fù)合材料的需求增長迅速。以歐洲為例，每年要將20萬噸玻纖增強(qiáng)熱塑料用在各種婁型的汽車上，陳此之外，用SMC、BMC工藝制造的大量增強(qiáng)熱固性塑料部件也呈增長趨勢。汽車用蓄電池托架、保險(xiǎn)杠、前后車燈、儀表盤、發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的部件如過氣岐管都已采用玻纖復(fù)合材料。輕軌車輛中的門、窗、座椅、行李架及至車體板、車頭均可采用玻璃鋼制造。

(6)光纜加強(qiáng)芯

通訊光纜加強(qiáng)芯包括兩個(gè)部分，一是光纜中心的加強(qiáng)芯，這是玻璃纖維拉擠產(chǎn)品，另一部分是玻璃纖維被覆上特種樹脂并吸附一種流水粉末，它可防止水份對光纖傳光帶來的不良影響。全球該市場的總值在每年25億美元左右。

4玻璃鋼/復(fù)合材行業(yè)的問題與展望

4 1玻璃鋼/復(fù)合材行業(yè)存在的問題

玻璃鋼復(fù)合材料已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)材料，也是新技術(shù)革命賴以發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是新材料領(lǐng)域的主體材料，也是國家戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)之一。從產(chǎn)業(yè)角度考慮，玻纖、樹脂、復(fù)合材料產(chǎn)品，中國已經(jīng)成為復(fù)合材料產(chǎn)量************大國。但是從技術(shù)水平上看，國內(nèi)復(fù)合材料的制造水平與國際先進(jìn)水平還有一定的差距，主要體現(xiàn)在：

（1）玻璃纖維表面處理技術(shù)落后。

玻璃纖維表面處理技術(shù)落后導(dǎo)致許多品種的璃璃纖維制品仍是空自，如用于油口輸送的拉擠璃璃纖維無摭粗紗等，我國目前還不能生產(chǎn)，完全依籟進(jìn)口。

(2)我國的增強(qiáng)熱塑性塑料用的璃璃纖維制品仍是空自，就連適用于各種熱塑性塑料的璃纖矩切原絲，其規(guī)格和質(zhì)量仍不能滿足用戶的需求。

    (3)多軸向玻纖編織物在我國基本空自。

    (4)連續(xù)原絲氈在我國僅有一條中試生產(chǎn)線，無法滿足國內(nèi)外市場需求。

    4.2玻璃鋼復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展趨勢探討

    為了促進(jìn)國內(nèi)復(fù)合材料行業(yè)的健康有序發(fā)展，國內(nèi)已經(jīng)形成共識(shí)，國家的引導(dǎo)措施也會(huì)相繼出臺(tái)，未來的行業(yè)發(fā)展趨勢表現(xiàn)為：

  4 21材料高性能化

  以碳纖維為代表的高性能材料應(yīng)用將推動(dòng)整個(gè)復(fù)合材料行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品升級、裝備提升。2013年11月7日國家工信印印發(fā)關(guān)于《加快推進(jìn)碳纖維行業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，在3年時(shí)間里初步建立碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)體系，工業(yè)應(yīng)用市場初具規(guī)模。到2020年我國碳纖維品種規(guī)格齊全，基本滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防科技工業(yè)對各類碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)品的需求，形成幾家具有國際責(zé)爭力的大型碳纖維企業(yè)集團(tuán)及若干創(chuàng)新能力強(qiáng)、特色鮮明、產(chǎn)業(yè)鏈完善的碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。

4 2 2應(yīng)用高端化和產(chǎn)品化

以航空航天為主要方向，包括通用航空飛機(jī)和新能源汽車，有可能爆發(fā)式增長，接替2005年開始的風(fēng)力發(fā)電葉片領(lǐng)域增長勢頭。德國BMW公司發(fā)布的第一輛純電動(dòng)汽車，車身大量使用碳纖維復(fù)合材料，采用樹脂傳遞模塑工藝，比傳統(tǒng)同類汽車質(zhì)量減輕約3000廳，且生產(chǎn)周期降低一半，制造和原材料成本也降低了近30% -40%。

4 2 3設(shè)計(jì)先行，制造自動(dòng)化和綠色復(fù)合材料成為行業(yè)發(fā)展必然趨勢

復(fù)合材料是材料結(jié)構(gòu)體化產(chǎn)物。由于復(fù)合材料的優(yōu)異性能必須通過優(yōu)化設(shè)計(jì)才能制造出來，復(fù)合材料的設(shè)計(jì)將更加專業(yè)化、職業(yè)化和市場化。制造自動(dòng)化是高性能復(fù)合材料的必由之路，預(yù)浸料、自動(dòng)鋪放、高溫高壓固化一起一直是航空復(fù)合材料的標(biāo)準(zhǔn)工藝，通過自動(dòng)化可有效提高質(zhì)量和效益，降低成本。

  4 2 4科技創(chuàng)新能力持續(xù)提高，知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)增強(qiáng)

  目前我國已成為復(fù)合材料大國，擁有強(qiáng)大的制造能力。在技術(shù)引進(jìn)方面，或者購買代價(jià)不菲，或者很難買到適用技術(shù)。通過建立市場引導(dǎo)的創(chuàng)新能力體系，產(chǎn)、學(xué)、研密切合作已成為共識(shí)，合作會(huì)取得良好效果。

我國FRP行業(yè)存在有輕原材料、重產(chǎn)品、重學(xué)術(shù)研究、輕商品化的傾向，這是極不利于行業(yè)健康發(fā)展的。現(xiàn)在原輔材料的重要性已為世界逐漸認(rèn)識(shí)，國家提倡產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，即企業(yè)、學(xué)校、研究單位相結(jié)合發(fā)展產(chǎn)業(yè)，有的企業(yè)因此而取得了顯著的成功。中國FRP業(yè)界是世界FRP行業(yè)大家庭的員，在一個(gè)開放的社會(huì)里，順應(yīng)行業(yè)發(fā)展的共同規(guī)律，發(fā)揚(yáng)我中華民蔟勤勞智彗的傳統(tǒng)，才能使我國FRP行業(yè)健康發(fā)展。