淺析玻璃鋼發(fā)展概述

蒲明花 南洋

摘 要：玻璃鋼產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于中國(guó)軍事工業(yè)，民用工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。作為一種新型的復(fù)合材料，玻璃鋼產(chǎn)品具有材料特性無(wú)法與其他材料媲美的優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)對(duì)玻璃鋼行業(yè)技術(shù)的早期引進(jìn)一直在不斷發(fā)展和壯大。全球最大的玻璃鋼生產(chǎn)基地。

關(guān)鍵詞：FRP;復(fù)合材料;玻璃鋼

中圖分類(lèi)號(hào)：F416.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）23-0075-02

0 引言

中國(guó)的FRP行業(yè)始于1958年。在時(shí)代背景下，它最初得到了國(guó)防部的支持。1978年之后，從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)社會(huì)化以及國(guó)家建設(shè)和人民生活所需的FRP/CM的轉(zhuǎn)變正在增長(zhǎng)。在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的強(qiáng)力領(lǐng)導(dǎo)下，原建筑材料工業(yè)部（局）在中國(guó)玻璃鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中起到了決定性的作用。在上世紀(jì)六十年代中期，中國(guó)開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼、導(dǎo)彈頭、火箭發(fā)射器、槍托、炮彈引信、高壓氣瓶、飛機(jī)螺旋槳、儲(chǔ)油罐、風(fēng)扇葉片、農(nóng)用噴霧器、桿、弓、各種玻璃鋼產(chǎn)品，例如潛水板和滑翔機(jī)尾巴。1965年10月，國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)，國(guó)防科學(xué)技術(shù)委員會(huì)和建筑材料部共同召開(kāi)了全國(guó)范圍的玻璃鋼行業(yè)工作會(huì)議并舉行了產(chǎn)品展覽，期間中共中央領(lǐng)導(dǎo)人朱德，鄧小平來(lái)訪(fǎng)。與此同時(shí)，中國(guó)此時(shí)的UPR及其玻璃鋼生產(chǎn)的技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步與發(fā)展離不開(kāi)當(dāng)時(shí)引進(jìn)的英國(guó)UPR（不飽和聚酯樹(shù)脂）生產(chǎn)線(xiàn)，該生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)中國(guó)復(fù)合材料的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

1 玻璃鋼原材料介紹

1.1 增強(qiáng)材料玻璃纖維

在1980年代，中國(guó)大陸仍在拉制玻璃球，其能耗高，產(chǎn)量低，質(zhì)量均勻性差。它無(wú)法產(chǎn)生高德克斯直紋粗紗，毛氈或切碎的氈墊，以及幾乎所有的格子毛。1986年，中國(guó)的玻璃纖維窯爐拉絲生產(chǎn)線(xiàn)在重慶投產(chǎn)。1997年，中國(guó)的第一座玻璃纖維拉絲池窯是1.5萬(wàn)噸的。直至2007年年底，中國(guó)共有56個(gè)窯爐在生產(chǎn)，其年生產(chǎn)能力為162萬(wàn)噸以上。2006年，世界上最大的窯爐，年生產(chǎn)能力為100000噸的無(wú)堿玻璃纖維窯和年生產(chǎn)能力為40000噸的中堿玻璃纖維窯投入生產(chǎn)。ECR（耐酸，高強(qiáng)度，高強(qiáng)度，耐堿，免費(fèi)玻璃纖維）已在重慶和成都推出。除傳統(tǒng)的中等堿度外，還開(kāi)發(fā)了無(wú)堿，高強(qiáng)度，高模量，高氧化硅，耐堿玻璃纖維，（低介電）金屬化的玻璃纖維和D玻璃纖維?，F(xiàn)在能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的品種有：直/粗紗、短切紗、縫紉氈、短切氈、連續(xù)氈、多軸織物、SMC/BMC、連續(xù)片材、FW、拉擠、增強(qiáng)熱塑性、多用途紡織品和電子布等。其中生產(chǎn)能力占世界第一位的是電子布電生產(chǎn)，能做到獨(dú)立開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品是單層、多層三維織物的核心材料。全球有150個(gè)多軸向經(jīng)編機(jī)，中國(guó)能占有1/5。我國(guó)的泰山玻璃纖維有限公司在玻璃纖維增強(qiáng)塑料生產(chǎn)工藝方面取得了重大突破，在玻璃纖維的熱塑性樹(shù)脂復(fù)合紗線(xiàn)品類(lèi)的研發(fā)上也表現(xiàn)突出。截止到2007年，中國(guó)在玻璃纖維生產(chǎn)方面已經(jīng)成為了世界最大生產(chǎn)國(guó)，并且電子布的生產(chǎn)也居于世界首位。

為了響應(yīng)我的玻璃纖維行業(yè)的大幅增長(zhǎng)，DSM在荷蘭于2007年9月在上海建立了一家滲透工廠。

1.2 基體材料

1.2.1 不飽和聚酯樹(shù)脂（UPR）

自1986年以來(lái)，中國(guó)引進(jìn)樹(shù)脂和橡膠樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)，來(lái)自美國(guó)、日本、英國(guó)、意大利、挪威、芬蘭、德國(guó)、荷蘭等國(guó)家。為了促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，臺(tái)灣公司也在大陸設(shè)立了工廠?？諝飧稍锬z水涂層就是中國(guó)成功開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品，高韌性模具凝膠涂層，UV固化樹(shù)脂和凝膠涂層等。中國(guó)不飽和聚酯樹(shù)脂的生產(chǎn)和消費(fèi)已超過(guò)美國(guó)。中國(guó)現(xiàn)年產(chǎn)量超過(guò)兩萬(wàn)噸的產(chǎn)品就有不飽和聚酯樹(shù)脂固化劑過(guò)氧化甲乙酮。在30多年前，環(huán)己酮生產(chǎn)過(guò)氧化氫（HCH）的銷(xiāo)售量低于1千噸。液態(tài)六氯環(huán)己烷是我國(guó)自行研發(fā)的產(chǎn)品，可用于對(duì)固化要求較高的地方，例如鋼琴表面涂料上需要的樹(shù)脂。引發(fā)劑的綜合應(yīng)用（引發(fā)劑包括有TBPB、TBPO、TBHP、P16等）能夠高效的把生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量提高。身為促進(jìn)劑，它占60%異辛酸鈷，環(huán)烷酸鈷，和性能（CN）穩(wěn)定性差已逐漸被取代。2007年，中國(guó)的普遍定期審議年產(chǎn)量為125萬(wàn)噸。全球最大的UPR能力（50萬(wàn)噸/年）由美國(guó)雷克德公司（RC）在天津建立，該公司年產(chǎn)5萬(wàn)噸生產(chǎn)基地。除了產(chǎn)品出口外，中國(guó)的普遍定期審議還轉(zhuǎn)移了技術(shù)和生產(chǎn)線(xiàn)。

1.2.2 環(huán)氧樹(shù)脂

中國(guó)現(xiàn)在生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂的水平、進(jìn)口量和消費(fèi)水平三項(xiàng)指標(biāo)均排在世界第一位。八十年代后期，岳陽(yáng)市和無(wú)錫市從日本的東都化學(xué)公司和膠木廠把年產(chǎn)3000噸的環(huán)氧裝置引進(jìn)入場(chǎng)后，中國(guó)大陸就在這時(shí)起開(kāi)始進(jìn)行規(guī)模巨大，批量生產(chǎn)的環(huán)氧樹(shù)脂。

從美國(guó)，韓國(guó)，日本和其他國(guó)家從國(guó)外引進(jìn)了先進(jìn)技術(shù)（或外資工廠）后，中國(guó)大陸環(huán)氧樹(shù)脂的年生產(chǎn)能力約為70萬(wàn)噸。其中，臺(tái)灣公司有年產(chǎn)13萬(wàn)噸的南亞（昆山）公司，在當(dāng)時(shí)屬于一流企業(yè)。2007年，中國(guó)把環(huán)氧膠衣研發(fā)成功。就在同年，中國(guó)已經(jīng)能把環(huán)氧樹(shù)脂的產(chǎn)量做到60萬(wàn)噸。產(chǎn)量達(dá)到世界第一。而在第二年也就是2008年，環(huán)氧樹(shù)脂的產(chǎn)量已經(jīng)能達(dá)到65-70萬(wàn)噸。就在7、8年前，中國(guó)的環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)量還是供小于求。自從2001年開(kāi)始，這種情況發(fā)生了變化。不過(guò)就在07、08年間，中國(guó)的環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)口量還是世界第一。進(jìn)口量還相當(dāng)于日本一年的產(chǎn)量，要知道當(dāng)時(shí)的日本他的環(huán)氧樹(shù)脂年年產(chǎn)量為21萬(wàn)噸。2008年秋天，天津成立了風(fēng)電材料有限公司成立，該企業(yè)為總部為臺(tái)灣上緯精細(xì)化工有限公司，一期的環(huán)氧樹(shù)脂年產(chǎn)能就達(dá)到30000噸。普通液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂如圖1所示。

1.2.3 酚醛樹(shù)脂

在1986年，中國(guó)掌握了酚醛發(fā)泡技術(shù)。1994年期間，中國(guó)還成功自主研發(fā)了現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡的技術(shù)。就在1996年，“新型酚醛樹(shù)脂”項(xiàng)目也通過(guò)了國(guó)家認(rèn)可，所謂“新型酚醛樹(shù)脂”項(xiàng)目是：可用于接觸成型，拉擠成型，纏繞，RTM等工藝。中國(guó)在生產(chǎn)酚醛樹(shù)脂方面經(jīng)驗(yàn)豐富，有著60年的歷史。鑒于產(chǎn)品的耐熱性，阻燃性和低煙密度，它被廣泛用于玻璃增強(qiáng)塑料（包括紙基覆銅板）中。2006年，中國(guó)成功研制出了性能優(yōu)于英國(guó)技術(shù)的酚醛樹(shù)脂膠衣技術(shù)。2007年，中國(guó)的酚醛樹(shù)脂產(chǎn)量已經(jīng)位列世界前列，年生產(chǎn)約為六十萬(wàn)噸，相當(dāng)于當(dāng)時(shí)兩倍以上的日本年產(chǎn)量。酚醛樹(shù)脂外觀如圖2所示。

1.3 輔料

在1991年，用于制作模具、反光標(biāo)志、浴缸、人造瑪瑙等產(chǎn)品的中空玻璃微球投入了量產(chǎn)。此產(chǎn)品能夠減重、增加剛度、降低成本。21世紀(jì)初，我國(guó)自產(chǎn)的酚醛中空微球也推向市場(chǎng)。晶纖礦物復(fù)合填料黏度增稠緩，能夠提高玻璃鋼的強(qiáng)度，也已用于纖維纏繞與接觸成型技術(shù)。

低收縮添加劑、觸變劑、消泡劑、潤(rùn)濕劑和其他添加劑可改善工藝性能，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)降低成本。在“第十個(gè)五年計(jì)劃”結(jié)束時(shí)，年消費(fèi)量是“九五年”結(jié)束時(shí)的三倍以上。此類(lèi)產(chǎn)品以德國(guó)BYK產(chǎn)品的用量最大，由此臺(tái)灣的公司在上海成立工廠，專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)這些產(chǎn)品，并且取得了重大的進(jìn)展。在1987年，把意大利FW管道和儲(chǔ)罐生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備引進(jìn)到中國(guó)。6年后，在1993年把玻璃鋼砂管生產(chǎn)線(xiàn)也引進(jìn)中國(guó)。用此前的技術(shù)鋪墊，產(chǎn)品引進(jìn)，進(jìn)一步促進(jìn)了玻璃纖維和樹(shù)脂（包括固化劑）或類(lèi)似的和大規(guī)模生產(chǎn)的原料的技術(shù)進(jìn)步。繼SMC/BMC，拉擠成型，RTM等之后，整個(gè)行業(yè)已經(jīng)辛勤工作了20年，與時(shí)俱進(jìn)，并取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。

2 玻璃鋼生產(chǎn)技術(shù)

2.1 壓力容器生產(chǎn)技術(shù)

自1986年以來(lái)，中國(guó)已經(jīng)生產(chǎn)了150000個(gè)FRP/CRP呼吸氣瓶、壓縮天然氣（CNG）氣瓶和燃料電池用氫氣瓶。1994年，中國(guó)開(kāi)始研制CNG氣瓶，并首次在北京公交車(chē)上使用（9個(gè)90升的氣瓶）。北京已成為世界上最具CNG動(dòng)力的公交城市。1997年，中國(guó)自行研制的環(huán)形壓力容器使用。2006年，我國(guó)引進(jìn)德國(guó)技術(shù)裝備（內(nèi)襯制造、纖維纏繞），在蘇州建立了年產(chǎn)11萬(wàn)只玻璃鋼氣瓶的生產(chǎn)基地。中?？律a(chǎn)的玻璃鋼瓶已成為世界四大品牌之一。

2.2 拉擠工藝技術(shù)

自1980年代以來(lái)，中國(guó)從英國(guó)，美國(guó)，意大利和加拿大引進(jìn)了30多臺(tái)拉擠機(jī)。引入拉擠成型技術(shù)之后，玻璃纖維作為黃埔軍校南京工程學(xué)院，作為培養(yǎng)了許多人才的企業(yè)擠擠，和上海-南京建立了一批拉擠型材生產(chǎn)廠家。自2000年以來(lái)，中國(guó)從兩家加拿大公司引進(jìn)了6條玻璃鋼門(mén)窗生產(chǎn)線(xiàn)。以前，公司還在1992年開(kāi)發(fā)了拉擠型材組件門(mén)窗技術(shù)，現(xiàn)在可以提供更多先進(jìn)的技術(shù)。玻璃纖維門(mén)由于其絕緣的，熱絕緣，隔音，耐老化性，重量輕，強(qiáng)度高，顏色優(yōu)雅和第五代被稱(chēng)為窗口。中國(guó)現(xiàn)在有300多條國(guó)內(nèi)拉擠生產(chǎn)線(xiàn)。牽引方式有履帶式和液壓往復(fù)式，并發(fā)展了注射和浸漬樹(shù)脂技術(shù)。1998年，公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)了聚氨酯泡沫塑料共擠玻璃鋼保溫墻體型材。同年，中國(guó)成功使用國(guó)產(chǎn)酚醛樹(shù)脂拉制了FRP光柵輪廓。主門(mén)拉擠產(chǎn)品，網(wǎng)格輪廓，所述纖維增強(qiáng)芯，梯子，TATO冷卻支架，肋，移動(dòng)通信基站天線(xiàn)罩，空調(diào)罩，錨，肋結(jié)構(gòu)中，電纜槽，帳篷筏，釣魚(yú)竿。地鐵等的第三條鐵路防護(hù)罩也用于體育器材領(lǐng)域，例如打擊樂(lè)器和高低杠。我們的產(chǎn)品已出口到世界各地。整套技術(shù)和設(shè)備已出口到澳大利亞、南非和聯(lián)合王國(guó)。中國(guó)的的超過(guò)10萬(wàn)噸拉擠型材輸出。除絕緣棒（最大直徑130mm）和環(huán)氧樹(shù)脂基管外，其余均以不飽和樹(shù)脂為主。中國(guó)的撤出設(shè)備已經(jīng)出口到美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞和其他國(guó)家。

2006年，中國(guó)自主研發(fā)成功編織玻璃纖維管和直接拉擠環(huán)氧玻璃纖維增強(qiáng)塑料絕緣管。

2.3 建筑應(yīng)用

從1997年開(kāi)始，中國(guó)引入了大型玻璃鋼冷卻塔技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使大型的玻璃鋼冷卻塔得到了長(zhǎng)足的發(fā)展?，F(xiàn)單塔的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了每小時(shí)五千立方米。在1990年代，大陸和臺(tái)灣公司開(kāi)發(fā)了一種無(wú)風(fēng)扇冷卻塔，其有點(diǎn)在于一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，二是無(wú)風(fēng)扇噪音。許多制造商已將拉擠的FRP型材用作填充物托架和塔架托架，以代替鋼而不生銹。臺(tái)灣商人，香港商人和美國(guó)商人陸續(xù)進(jìn)入大陸市場(chǎng)。如果該行業(yè)不重視技術(shù)進(jìn)步和提高質(zhì)量水平，其市場(chǎng)份額將越來(lái)越大。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)的發(fā)展，復(fù)合材料玻璃鋼有很大的發(fā)展前景。中國(guó)是玻璃纖維增強(qiáng)塑料之鄉(xiāng)，努力工作、聰明的中國(guó)人利用創(chuàng)造性勞動(dòng)，使中國(guó)的玻璃纖維增強(qiáng)塑料科技水平和行業(yè)水平為世界國(guó)家森林感到自豪。