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玻璃鋼工業發展概況和發展趨勢

文章來源:新意玻璃鋼 已有次個人瀏覽并咨詢 打印 發表時間:2014-08-11 08:57

1.國外玻璃鋼發展概況
玻璃鋼是多種復合材料中的一種。玻璃鋼是玻璃纖維增強塑料的俗稱,是目前技術比較成熟且應用最為廣泛的一類復合材料。玻璃鋼于1932年在美國出現,1940年以手糊成型制成了玻璃纖維增強聚酯的軍用飛機的雷達罩,其后不久,美國萊特空軍發展中心設計制造了一架以玻璃鋼為機身和機翼的飛機,并于1944年3月在萊特一帕特空軍基地試飛成功。從此纖維增強復合材料開始受到軍界和工程界的注意。第二次世界大戰以后這種材料迅速擴展到民用,風靡一時,發展很快,1946年纖維纏繞成型技術在美國出現,為纖維纏繞壓力容器的制造提供了技術貯備。1949年研究成功玻璃纖維預混料并制出了表面光潔,尺寸、形狀準確的玻璃鋼模壓件。1950年真空袋和壓力袋成型工藝研究成功,并制成直升機的螺旋漿。60年代在美國利用纖維纏繞技術,制造出北極星、土星等大型固體火箭發動機的殼體,為航天技術開辟了輕質高強結構的最佳途徑。在此期間,玻璃纖維-聚酯樹脂噴射成型技術得到了應用,使手糊工藝的質量和生產效率大為提高。1961年,片狀模塑料(簡稱SMC)在法國問世,利用這種技術可制出大幅面表面光潔,尺寸、形狀穩定的制品,如汽車、船的殼體以及衛生潔具等大型制作,從而更擴大了玻璃鋼的應用領域。1963年前后在美、法、日等國先后開發了高產量、大幅寬、連續生產的玻璃鋼板材生產線,使玻璃鋼制品形成了規模化生產。拉擠成型工藝的研究始于50年代,60年代中期實現了連續化生產,在70年代拉擠技術又有了重大的突破,近年來發展更快。除圓棒狀制品外,還能生產管、箱形、槽形、工字形等復雜截面的型材,并帶有環向纏繞纖維以增加型材的側向強度。在70年代樹脂反應注射成型(簡稱RIM)和增強樹脂反應注射成型(簡稱RRIM)兩種成型技術研究成功,進一步改善了手糊工藝,使產品兩面光潔,現已大量用于衛生潔具和汽車的零件生產。1972年美國PPG公司研究成功熱塑性片狀模型料成型技術,1975年投入生產。這種玻璃鋼最大的特點改變了熱固性基體復合材料生產周期長、廢料不能回收的問題,并能充分利用塑料加工的技術和設備,因而發展快。制造管狀構件的工藝除纏繞成型外,80年代又發展了離心澆鑄成型法,英國曾使用這種工藝生產10m長的復合材料電線桿、大口徑受外壓的管道等。從上述可知,新生產工藝的不斷出現推動著玻璃鋼工業的發展。
進入20世紀70年代,對玻璃鋼的研究改變了僅僅采用玻璃纖維增強樹脂的局面,人們一方面不斷開辟玻纖—樹脂復合材料的新用途,同時也發現,這類復合材料的比剛度、比強度不夠理想,滿足不了對重量敏感,強度和剛度要求很高的尖端技術要求,因而開發了一批如碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、芳綸纖維、高密度聚乙烯纖維等高性能增強材料,并使用高性能樹脂、金屬與陶瓷為基體,制成先進復合材料(簡稱ACM)。這種先進復合材料具有比玻璃纖維復合材料更好的性能,是用于飛機、火箭、衛星、飛船等航空航天飛行器的理想材料。
在飛機上培育的碳纖維技術的應用逐漸擴大到體育用品(網球拍、高爾夫桿、釣魚桿、比賽用汽車、比賽用快艇等)、由于地震而引進的道路或橋梁的修建。碳纖維增強塑料需求量逐年增長,目前世界上碳纖維的需求量大約在4萬噸左右。現在,研究開發汽車、高速鐵路車輛、舟船、風力發電機、高速轉動的制紙機、機器人、高層建筑、大橋、開采深海石油等方向的應用取得了進步。今天,在地球方面必須解決的一個問題是如何防止地球環境的惡化。人口的增長和產業的發展,化學燃料的使用量的增大,這些都導致空氣中的二氧化碳的含量增高及氣溫上升,為了有效地利用石油、煤炭、天燃氣,需要移動的器械必須輕量化。玻璃鋼/復合材料可以使重量變輕,高性能玻璃鋼/復合材料的應用將越來越廣泛。
2.我國玻璃鋼/復合材料行業基本概況
2.1 玻璃鋼概況
我國玻璃鋼/復合材料工業起步于1958年,歷經50多年。特別是改革開放以來,通過國內外玻璃鋼/復合材料同行的交流、合作及設備、技術水平、裝備制造技術和成型工藝技術得到了長足發展與技術進步,形成了較完整的研發體系及工業生產體系。
目前,我國玻璃鋼/復合材料總產量居世界前列,2009年我國熱固性玻璃鋼/復合材料197萬噸,熱塑性復合材料達73萬噸,玻纖基覆銅板達53萬噸,復合材料總量達323萬噸,較上年增長約11.4%。
2.2 原輔材料發展情況
2.2.1 增強材料
⑴ 玻璃纖維
自1997年建立了我國第一個玻璃纖維拉絲池窯,至今我國在線池窯共56座,年產能逾200萬t。ECR(耐酸、高強度、高電阻無堿玻璃纖維)于2005年在重慶問世。
除傳統的中堿、無堿、高強度、高模量、高硅氧、耐堿玻璃纖維外,還開發了D(低介電)玻璃纖維、鍍金屬玻璃纖維。
2009年我國玻璃纖維產量達205萬噸,比上年同期下降5.17%。2009年我國下班纖維進口量為19.14萬噸,比上年同期下降8.89%。2009年我國玻纖消耗量為126.48萬噸。
⑵ 玄武巖連續纖維及其復合材料
玄武巖纖維自2003年起步,現采用純天然玄武巖可拉制單絲直徑為5.5 m、長度5萬m不斷頭的連續纖維; 已研發成功混凝土用筋材、建筑結構補強材料、高溫過濾氈、多軸向織物等,并已出口到發達國家與地區,其生產工藝與產品質量達到國際先進水平。
2009年我國上海、浙江橫店、四川成都、遼寧營口等地生產的玄武巖連續纖維,年產量達1萬多噸,預計2010年我國玄武巖纖維的產量可以達到24000噸/年以上。目前,我國玄武巖纖維的產量占世界總產量80%,產量居第一。
我國大陸地區玄武巖纖維及制品已出口歐美、日本等國及臺灣地區。
玄武巖纖維具有綜合性能好、性價比好的產品特點。這是其它纖維所難以比擬的,堪稱是21世紀無污染的“綠色工業材料”。
2.2.2 基體材料
⑴ UPR(不飽和聚酯樹脂)
我國從1986年開始引進美國、日本、英國、意大利、挪威、芬蘭、德國、荷蘭等國的不飽和樹脂生產技術開始。不飽和聚酯樹脂產能、產量逐年遞增。到今天,我國已超美國成為世界上不飽和聚酯樹脂產量與用量最大的國家。
目前國內已經有不飽和樹脂生產企業約160家,并且隨著中國市場需求的增加,除國內樹脂企業亞邦、天和、福田、華迅等都在擴產外,外資企業包括帝斯曼、華日、亞什蘭等也已經進行了擴能增產的布局,美國AOC、法國克雷威利、日本UPAK、美國雷可德、意大利郎基爾和德國紀曼佐利也紛紛登陸中國建廠。
2009年據中國UPR行業協會初步統計,總產量達到153萬噸,比上年增長了5.5%,其中環氧乙烯基酯樹脂達到3.3萬噸,增長11%。2009年進口樹脂3.69萬噸,市場總需求量達158萬噸。
⑵ 環氧樹脂
我國現在已經是環氧樹脂產量、進口量、消費量最大的國家。上世紀8O年代后期,我國岳陽、無錫分別自日本東都化成、德國巴克利特(bakelite)引進年產能3 000 t的生產設備,大陸環氧樹脂開始了規模化生產。目前環氧樹脂年生產能力逾120萬t。2008年,產量約7O萬t。2004年,我國自行研發成功環氧膠衣。
⑶ 酚醛樹脂
1986年,我國研發成功酚醛發泡技術;1994年,研發成功現場發泡技術;1996年,可用于接觸成型、拉擠、纏繞、RTM等工藝的 新型酚醛樹脂 項目通過國家驗收。
我國生產酚醛樹脂已有6O年歷史,由于其耐溫、阻燃、低煙密度等特點,至今在復合材料(含紙基覆銅板)方面仍應用廣泛。
2006年,我國酚醛樹脂產量約40萬t,約為日本年產量的1.4倍。同年,酚醛樹脂膠衣研發成功,性能優于英國水平

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