更好发展我国玻纤增强基材

1、更好发展我国玻纤增强基材姜肇中 一、形势要求我们更好发展玻纤增强基材 、我国玻纤工业正处在由大变强的形势下1.我国玻纤工业处在快速发展中 过去五年取得迅速发展2002年至2006年我国玻纤工业发展情况表单位：（万吨）2002年2003年2004年2005年2006年国际连续玻纤总量220250300320360我国连续玻纤总产量35.9347.2765.395116其中池窑法总产量1627.841.26689.12我国玻纤及制品出口量16.7928.342.6456.8879我国玻纤及制品进口量12.7318.1117.9718.921.5 现在仍处在高速发展之中从可以查到的上半年统计数字足以

2、说明这一点，玻纤总产量82万吨，同比增长27.3%，销售率99.5%，其中池窑法产量51万吨，同比增长28.9%，销售率102.4%。出口创汇7.5亿美元。同比增长30.4%，出口单价有所上升。上半年玻纤及增强塑料，营业收入242亿元，同比增长35.6%，实现利润21亿，同比增长47.3%。基于以上统计，今年我国玻纤总产量肯定会超过150万吨，成为名副其实的世界玻纤生产和出口第一大国。 2.我国玻纤工业和发达国家相比，现在还不强。主要表现： 整体技术水平还不如先进国家。技术上引进、仿制多，自主产权少。整个行业企业数众多，之间差别甚大。多数企业技术装备相对低下，从而整体生产效率比较低。产品中低档

3、多，一些高档产品还需进口。新产品开发力不强。整体产品质量亦还不如人。虽有成本优势，但综合技术、装备、经营、管理，国际竞争力还不强。3.预测较高速发展还会持续一段。其于以下分析：玻纤的发展是以国内外市场需求为背景的，列表看一下国民经济持续发展下的玻纤下游工业的发展。20022006年玻纤下游工业发展情况表单位：（万吨）2002年2003年2004年2005年2006年2010年（预）我国gdp（万亿元）10.811.712.518.820.4frsp5460105120140200frtp172230404870ccl（玻基）9.914.322.8283550gdp 玻纤 出口 frspfrtp

4、 ccl（玻基） 从上表图看出，我国玻纤下游工业发展速度均高于gdp，和玻纤发展速度相应。出口（国外市场）和玻璃基ccl增速还超过玻纤发展。当前玻纤仍供不应求。这种供不应求从很高的产销率得以反应。最近复合材料工业协会提出在缠绕和smc等frsp产品主要生产中玻纤缺口量在20%左右。增强塑料由于国际上增速很快和国际工程塑料知名企业纷纷落户我国，外力和制品市场推动着我国frtp快速发展。工程塑料协会更强烈的反应玻纤供应不足。复铜板协会更是反应从我国电子工业高速发展而使复铜板工业持续快速发展。同样我国已成为世界ccl制造基地，所以亦积极要求玻纤基材的快速发展。我国成功的接受了世界玻纤制造基地的转移，

5、所以不但前几年出口增长率很高，而且玻纤及制品高比例的出口率还会持续相当多年。国家节能减排的战略决策，会推动玻纤复合材料更快发展。这不但是玻纤增强复合材料制品各工业协会的共识，而且已经显示了一些强劲势头和市场潜能。例如：a.能源方面：风能中frp叶片和机罩发展迅速，frp在沼气池中应用得以推广。b.节能方面。交通领域车船的轻量化，加工工艺好、耐腐蚀好的frp件的扩大应用已经成为热点。发达国家每辆汽车平均用复合材料70kg，而我国只有10kg，这种差距亦使人感到巨大潜力。 建筑节能的强化执行，一些保温隔热的轻质建材的增强和接缝、遮阳、均光、耐候、防火为玻璃纤维提供了巨大市场。c.防腐和三废治理，燃

6、煤烟气脱硫，使耐酸性很好的frp的塔、筒迅速推广应用。同样亦被应用于酸性污水输送和处理装置中。 一些企业从自己的实践和调研中，感觉到了玻纤发展的潜力。所以果断做出不失时机持续发展的行动。全国已经动建的池窑拉丝生产的能力，今明两年的增量仍会超过60万吨。这里面多来自三大池窑生产基地企业。他们的产能今年均会超过30万吨并努力向着世界前五位的目标努力。巨石集团更是不断提高目标，向着150万吨/年产能，占世界市场1/3的第一位宏伟目标努力。 我们整个玻纤行业都要抓紧利用当前机遇，在大的基础上千方百计艰苦努力使自己变得更强，走好由大变强之路。、更好发展玻纤增强基材是我国玻纤工业由大变强的关键之一之所以这

7、样讲是从玻纤特性和市场需求两方面决定的：1.玻璃纤维作为一种工业材料，由于它的性能决定了它很少直接使用。它的工业化和发展主要是做为塑料增强基材。后来它还发展用来增强一些其它材料。所以某种意义上讲玻璃纤维就是一种增强基材。亦就是说玻纤增强基材发展好了，整个玻纤工业亦发展好了。人工合成高分子材料塑料的工业化，是现代工业材料发展的阶段标志。现在还向更多更好性能的高分子材料方向发展。用玻璃纤维增强塑料，可以对塑料进行改性。提高它们的性能，扩大它们的应用。特别在机械性能方向，提高显著。壁如作为普通塑料的聚丙稀（pp），经玻璃纤维增强就可作为工程塑料使用。我们可从下列“pp与增强pp的性能表中看到增强效果

8、。性能pp20%gf-pp30%gf-pp相对密度成型收缩率拉伸强度mpa0.9-291.040.004521.130.00355断裂伸长率%弯曲强度mpa剪切强度mpa20070050-2.29834.52.112041.3压缩强度mpa弹性模量mpa缺口冲击强度kj/m241.31378-44.85768748.262019强度热变形温度1.8mpa/张胀系数×10-5 k-1r80-1001026-10r1071492.4r1101522.4玻璃纤维有80%左右用于各种形式增强高分子材料方面。在树脂基材基复合材料中，新近亦在发展天然纤维，碳纤维和芳纶纤维等一些化学纤维作为增强基

9、材，但玻璃纤维仍占有85%的绝对优势份额。这亦就成为我们玻纤增强基材的开发重点。2.复合材料作为现代工业材料发展新阶段的标志，当前迅速发展着。这种发展一方面是量和品种的增加，另一方面则是性能要求的提高。我国国民经济经济多年的持续发展，逐渐提出了更高发展质量的要求。因此这几年我国复合材料增长率中世界最高的。这就从需求角度提高了对玻纤增强基材的要求。性能要求提高重点表现在：更高的比强高；，更好的工艺性（适应闭模、规模化生产和更精细的产品等）；更好的环保性；更好的功能性；（电、光、智能等）；更好的耐热性等等。复合材料的发展要求和推动着玻纤增强基材的更好发展。 某种意义上说抓好玻纤增强基材的发展，是抓

10、好我国玻纤工业发展的主要途径。、复合材料发展要求更好发展玻纤增强基材 本节想相对广义地看一下与玻纤有关的复合材料发展，以加大我们对推进这些复合材料发展的责任。1.对于主流的frsp、frtp和玻纤基ccl，本文上面已列到它们发展的历史、现状和预测。这三个行业国内对玻纤的年总需量已在75万吨以上。这是我们玻纤行业首先要满足的需求，不但要满足当前需求，还要满足它们发展在量和质各方面的需求。2.另个一类，包括玻纤增强橡胶等弹性体和涂复pvc、丙烯酸酯、聚氨酯、硅橡胶、聚四氟乙烯等高分子体。使这些高分子材料得以增强和改性，用于耐热、耐湿、耐候、耐磨等场合，用量亦在扩大和增加，亦需注意满足。3.建筑领域

11、对材料要求量大面广，随着建筑节能、安全、美观的要求，新型轻质建筑材料被越来越多的应用。玻纤增强的一些材料，由于有性能方面的优势亦被越来越多采用。除frp制品外，主要还有：以玻纤毡和织物为增强的改性沥青防水材料。在美国玻纤基沥青瓦年使用量30亿m2左右，用去玻纤的1/3左右产量。我国防水材料大力推进产品结构调整，规划要使新型防水材料比例从50%左右，2010年达到85%左右，其中以玻纤毡为胎体的改性沥青瓦，每年施工面积，从2005年1700万m2占整个防水材料2.6 %,到2010年增到5000万m2，整个防水材料的6%，除此在防水卷材和防水现场施工中还要使用不少玻纤毡和织物以及与聚脂纤维的混织

12、物，玻纤增强石膏制品。在发达国家石膏板的应用已极其广泛，美国年用量已超过30亿m2，人均消费量达10 m2，平均每平方米建筑消耗纸面石膏板约4 m2。10%以上的石膏板用玻纤内混或玻纤毡、布代纸贴面增强。这样可以显著提高石膏板的强度和耐火性，所以这种趋势较迅速扩大。我国石膏贮量丰富，电厂废碴脱硫石膏的利用更扩大石膏资源。我国石膏板年产量已近10亿m2，近来不少地方还在扩建增产。所以玻纤增强石膏的潜在需求很大。增强菱镁材料。 我国菱镁矿储量已探明在30亿吨以上，居世界第一。玻纤增强氯氧镁胶凝材料，可制成玻镁装饰板。以改性氯氧镁水泥为胶凝材料，以中碱或无碱玻璃纤维布为增强材料，以绝热用模塑聚苯乙烯

13、泡沫塑料等为芯而制成的风管叫玻镁风管，它比铁皮风管有寿命长、重量轻、漏风率低、噪音小、用电省、防火性好等优点。前34年由于选材和制作的混乱，墙体或吊板用菱镁建筑材料被发改委下令限制。随着空调通风使用的普及化和菱镁行业管理的加强，生产工艺技术的改进，产品标准的修订和严格化，2005年底前国家发改委已去消了限制。出现并增加了一些规模化、稳定质量的玻镁板生产企业，不仅满足了国内增长的需求还有相当数量的出口。这就对玻纤有一定的需求量。增强水泥制品。 包括 a.用耐碱纤维短切增强水泥装饰品和非承重板材；b.织物表面涂覆塑料，增强或挂敷水泥纱浆；c.用frp筋形式在不能使用钢筋的环境下，增强混凝土。以上各

14、种形式玻纤增强水泥对玻纤亦有不少的需求量。二、玻璃纤维增强基材的发展技术重点、主导方向 综上所述玻纤增强基材的发展要紧紧围绕满足相关复合材料的要求和发展。为此要提高自己的生产效率，并不断扩大品种，提高质量。提高生产效率是为更好实现量的满足并尽力降低生产成本。要使我国玻纤增强基材更好发展，当前主要要强调品种和质量方面的满足。这种满足从复合材料的共同规律看来，复合材料的力学、功能及特殊性能都与增强基材密切相关。玻纤增强基材提高主要有以下几方面努力：1.稳定并提高玻纤增强基材的基本性能。这是巩固扩大玻纤在和其它纤维材料竞争中，作为主导增强基材的重要方面。开发具有更好功能性的玻纤是比较有效的方法。2.

15、开发多种稳定力学特性的玻纤制品并能较好适应组合和配套，给复合材料可设计性更多的结构选择，是玻纤增强基材制品开发要注意的方向。3.要充分考虑玻纤增强基材本身及复合材料生产的可持续性。并从积极推进整个经济可持续发展中找发展方向，包括节能降耗，环境友好是不可忽视技术因素。4.要注意满足复合材料各种成型工艺，特别闭模、规模化、自动化、连续性高效生产工艺对玻纤增强基材的要求，根据不同工艺在浸透速度，结构形式等方面满足要求。5.高度重视浸润剂和粘结剂的开发，提高玻纤与被增强基材的偶联作用，最大限度地发挥玻纤的增强作用，体现复合材料的耦合效应。、扩大玻纤种类。现代工业对复合材料功能要求越来越多样化，而且更加

16、专业化、高级别化。而玻纤工业发展到今天，熔制和成型技术亦达到新的高度。近些年来，加快了具有更好专项功能的玻璃纤维的工业化进程，而且相对于传统e玻纤的比例亦越来越高。主要为满足新型工业（航空航天、风电、环保等）和原有领域的复合材料的性能提高。围绕更好的力学（强度、模量）性能，更好的耐腐蚀（酸、碱）性能，更好的耐热性和更好的电（介电）性能而开发的玻璃纤维，为有特殊功能的复合材料制品提供更多的选择。下面列表显示一些已工业性生产的特种玻纤的性能。15各种玻纤主要性能对比表性能c玻纤e玻纤ecr玻纤玄武岩纤维ar玻纤advntex玻纤s玻纤高硅氧玻纤石英玻纤d玻纤ne玻纤密度（g/cm2）2512.54

17、2.712.82.72.622.482.32.22.112.3拉伸强度（mpa）26003000310038003300380030004240244824803100380047108003600588025002800弹性模量（cpa）65.372.573.5808179.393.178.680808189785167断裂强延伸率（%）2.74.74.83.12.53.64.65.64.64.8最高工作温度（）400500450700540580100011001mhz下介电性介电常数6.5755.23.73.84.14.6介电损耗0.0010.0020.0010.00150.00010.

18、00020.00080.0006酸浸失重1nhc1,3h38.9%2.2%10%hc1,24h42%5.4%10%h2so,24h39%6.2%0.25moih2so,3h49.22mg1063.9mg碱浸失重0.5moinaoh,3h543.8mg253mg2nnaoh,3h6%2.75%5%naoh,20 28d15.76g35.71g2.47g、增强热塑性塑料基材。在高分子材料中，热塑性塑料的比例大。它们可以通过热加工重复利用，而且用玻纤增强改性效果显著。所以近些年对玻纤的增强需求比热固性树酯增率更高。美国这一部分已占到玻纤增强塑料总量的40%左右。玻纤增强热塑性塑料，要解决玻纤混入塑料

19、过程中与高粘滞塑料混合均匀结合牢固的技术难点。要求得到好的增强效果更要提高玻纤含量和保持好的增强形态。市场驱动，使各玻纤生产企业都集中精力开发增塑专用玻纤产品。和工程塑料企业合作就纤维浸润剂、产品形态以及塑料改性、增塑工艺多方面不断改进。归纳起来可有四个方面：1.短切纤维方面，根据增强塑料（pp、pa、pet等）的不同和最终注、挤制品的不同，开发多系列、高性能产品。近几年又在致力开发lft专用产品如oc公司的performax和ppg公司的tufrov,jm公司的starrovtm lft plus等可使玻纤在增强塑料制品中的保留长度从原来的0.5m/m左右。增加到2.14m/m，大大提高了增

20、塑制品的性能。2.将被增强的塑料纤维和玻璃纤维先形成混合纱，如圣哥班公司的twintex和jm公司的gmfil-g和combitex。混合纱可直接用于缠绕和拉挤，还可将这种混合纱加工成复合纤维织物进而将这种复合织物加工成板材，再进一步做成玻纤增强塑料制品。这种制品玻纤含量高，增强效果好。3.将玻纤针刺短切毡、连续毡，两面热复改性pp薄片，形成称作gmt的热塑性片材，再用这种片材迭压成较大的汽车附件等制品。对于芯材的玻纤毡亦有做些增强或混入一些塑料纤维。进一步的发展，将gmt热态直接压成制品，称为gmt-d，以求得更高的生产效率。4.为增强一些高性能的塑料，还采用连续玻纤纱，单向布或玻纤织物，予

21、渍塑料形成增强带、片，再进一步热压成高性能增塑制品。已有批量生产的pps、peek等玻纤增强片（板）用于航空等高要求领域。美国pho enixx tpc公司，德国bond-laminates公司和krempel公司在开发予渍料方面取得了很好成效，国内亦开始有企业在做这方面的开发。、增强热固性树脂基材。增强热固性树脂是玻纤基材传统地最大市场，近些年的发展，有三个主要要求：体现更好的结构特性；适应闭模（如rtm，真空浇注等）和高效批量生产的工艺性；适应大型、精细frp制品的要求。因此，对玻纤基材的要求，一方面是传统产品提高质量，扩大产品系列，例如高质量smc和缠绕用纱，薄型优质短切毡等。另一方面则

22、是扩大一些新的制品，主要有：1.针织（经编）产品。这种产品更能适合方向性和复合性的选择，玻纤可处无折趋状态而受到欢迎。国外一些专业厂家迅速发展如德国saertex公司几年间迅速扩充有七个工厂，大型玻纤企业亦都注意延伸这种产品，如alhstrom就有80余台设备。近几年国内各大玻纤企业亦开始注意这类产品，亦诞生了一些专业厂家，如联洋公司等。需求和开发使这类产品这些年增率在20%左右，品种亦不断增加。2.编织和狭幅织物。编织组织结构是由纱线进行对角线交叉而形成，其织物且有周边均恒的特点。这种基材国外被用来增强筒、管等复合材料制品，如飞机发动机的壳体，管道补漏，制造假肢和运动器具，美国的a&

23、p公司，德国的eurocarbon公司等在致力开发这种产品和应用，我国还开发不够。 所谓窄幅织物是指30cm以下的带、绳等。这类增强基材，有时单独使用，如缠绕和医用绷带等场合，有时和纱态及宽幅织物增强基材配套使用。这种织物的结构和加工方法不同构成多规格产品。随着复合材料结构优化的追求，窄幅玻纤增强基材已成为不可缺少的配套材料，国外有些企业专业化生产这类产品，最近国内亦有企业开始这类产品的专业化生产。3.多维织物。为克服平面玻纤织物增强复合材料后层间联接较弱的缺点，近二十来年人们就积极研究开发，两维半、三维等多维织物。一些专业技术开发单位根据需要提供多维织物的技术和装备，包括机织，编织和针织。用

24、多维玻纤织物可更好增强三维性复合材料。所增强的复合材料能承受多种方向的机械应力和热力。航天航空领域越来越多的采用多维织物增强基材。近年人们还采用双针床针织和三维机织技术开发了有联接的双层以上玻纤中空织物、可以用来直接增强空腹复合材料板材，国外、国内都有企业在积极开发中。4.复合织物。为使大型复合材料制品有优化的结构而且在成型过程中树脂流动通畅和迅速，玻纤企业开发了一些以化纤或泡沫塑料为芯的玻纤复合增强基材。如圣哥班公司的multimat-lite和multicore和chmaratw公司的rovicore等。、涂复玻纤织物 以玻纤织物为主体材料，在其上涂复高分子材料或无机材料，形成片、膜状平面

25、复合材料。这种复合材料中玻纤主要体现力学性能，而功能性特别表面性能主要由涂复料体现。 较多使用的涂复料有沥青、聚丙酸酯、聚氯乙稀、橡胶、聚氨酯、硅橡胶、聚四氟乙烯、蛭石、铝箔等。采用涂复方法根据涂复料的特性和涂复量的要求以及最终产品性能要求，有浸、轧、刮及复膜几种类型，往往还配有烘等热处理环节。 用于涂复的玻纤基材，由于各种涂复料的性能及最终的使用条件差异较大，就要针对性的满足需求，包括能满足涂复过程的要求。共性的要求有两个方面：1.无论基材形式是毡还是机织、编织、针织品，亦无论织物密度、宽度、厚度如何都必须力求织物平面力学，外观等各种性能的稳定性和均匀性。2.力求好的涂复牢度，有针对性的选择

26、对路浸润剂的玻纤纱和织物结构，并有合适的涂复工艺。必要时还要对玻纤织物进行予处理。达到两个要求就要提高织造和涂复工艺，并有较先进的设备得以保证。、增强无机胶凝基材 玻纤增强无机胶凝材料的机理在不断深化探讨中，实际上玻纤对上述的水泥，石膏和氯氧镁胶凝材料是有增强作用的，从下列三表可见：我国抗碱纤维增强低碱度水泥力学性指标性能项目水泥砂将性能指标grc性能指标铺网喷射抗弯极限强度（mpa）57212621抗拉极限强度（mpa）23578抗冲击强度（kj/m2）-1192326弹性模量（gpa）3034323324玻纤增强石膏力学性能纤维含量%纤维长度（mm）干容重（ib/ft3）弹性模量ex100

27、(ibf/in2)弹性极限应力(ibf/in2)破坏应力max(ibf/in2)冲击强度(ft.ibf/in2)01142.65134413440.473.7661071.77128837479.156991.48102530769.6玻纤增强氯氧镁水泥力学性能纤维长度（m/m）纤维含量（%）mgo:mcl2:h2o摩尔比抗弯强度（mpa）抗冲击强度（kj/m2）韧性指数（t1）0106：1：15.814.84.1415219.916.398.76640.728.0328.230216.68.998.46628.121.2920影响增强效果的因素很多，从基体材料方面讲，包括原料（成分、粒度），

28、配比（添加剂）和胶凝固化工艺过程等。从玻纤增强基材方面要注意：1.针对被增强基体材料和它的胶凝过程选择玻纤品种辟如水热合成过程就不能使用高碱玻纤，针对析出的大量ca（oh）2就要选用耐碱玻纤等。2.和增强胶凝材料制品单位共同探讨玻纤的加入量，长经比以及如何在凝固前的基体中分布均匀，形成合理增强网络。亦可考虑对玻纤表面做涂层处理，以提高玻纤耐蚀性和在这类多孔固体脆性材料中的“阻裂”作用。3.在板等制品中还要考虑玻纤增强基材的配向，包括选择玻纤基材的结构形式（如毡、网布）和在制品中的配位（表层或中层），以提高制品的整体性能。 笔者认为当前这类玻纤基材，首先要保证已在使用范围内的按规范要求稳定产品质

29、量，在此基础上稳步提高，防止自毁声誉。三、力求复合材料产业链的共同发展、力求科学发展 “产业链”“价值链”是总结现代经济协调发展提出的概念。不少经济专家和企业家做过阐述和宣传 复合材料有自己的特点，专家指出相对单一材料“复合材料是结构物”它的材料和制品一起制造的，有复合效应和合耦效应。“复合材料技术函盖设计、工艺、材料、设备、测试等5个方面”，当然还涉及制品的应用。复合材料的这种特点，更要重视“产业链”，所以听到过一些行业专家在复合材料的讲坛上，呼吁重视“产业链”、“价值链”的协调发展。欧盟玻纤制造者协会十周年之际，其秘书长就强调将玻纤作为复合材料链中的一环，用欧盟复合材料的整体优势来和中国低

30、价玻纤产品竞争。这亦给我们主要作为复合材料增强基材的玻纤工业的发展一个很好的启示。在力求复合材料产链的共同发展中，玻纤增强基材当前要做的几项重点工作有以下几点。 、加快创新，提质扩品要更好发展我国玻纤增强基材，我们必须加快科技创新，提质扩品，以满足复合材料发展的需求。每个企业以此为方向，注重创新机制的建立，营造创新氛围，拟定创新规划，落实创新措施。每个企业的技术进步，都要根据企业的具体情况和发展目标，要力求高标准有特色。在莫大的复合材料领域，选择有基础的某个具体领域和某类增强基材，具体化的确定技术进步方向，目标和步骤，很重要的一条充分发挥已有技术特长。专家指出核心竞争力往往来源于某专业领域的长期积累。要注意自己企业成功的专业积垫。切忌“跟风”“掰棒子”。技术进步的幅度能大更好，不能大则小，关键是做好，做精，做专，力求好的结果。每个企业的精、专汇集起来就是我国玻纤增强基材整体水平的提高。、下大气力满足国内市场对玻纤的需求1.当前国内的玻纤市场旺盛，最大限度的满足国内市场需求是我国发展玻纤工业主要目的之一，亦符合国家政策要求。关键是我们下更大气力去解决生产与市场对接的应用技术和国内市场运营中的问题（如市场分散和价格、欠款等问题）。2.狠抓以产顶进，现每年还有20万吨以上的进口，这是对国内玻纤需求量特别质不能满足要求的明显反映，我们大中型企业要多在以产顶进方面下功失。分析进口产品主