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1．國外玻璃鋼發(fā)展概況
玻璃鋼是多種復(fù)合材料中的一種。玻璃鋼是玻璃纖維增強(qiáng)塑料的俗稱，是目前技術(shù)比較成熟且應(yīng)用*為廣泛的一類復(fù)合材料。玻璃鋼于1932年在美國出現(xiàn)，1940年以手糊成型制成了玻璃纖維增強(qiáng)聚酯的軍用飛機(jī)的雷達(dá)罩，其后不久，美國萊特空軍發(fā)展中心設(shè)計制造了一架以玻璃鋼為機(jī)身和機(jī)翼的飛機(jī)，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(qiáng)復(fù)合材料開始受到軍界和工程界的注意。第二次世界大戰(zhàn)以后這種材料迅速擴(kuò)展到民用，風(fēng)靡一時，發(fā)展很快，1946年纖維纏繞成型技術(shù)在美國出現(xiàn)，為纖維纏繞壓力容器的制造提供了技術(shù)貯備。1949年研究成功玻璃纖維預(yù)混料并制出了表面光潔，尺寸、形狀準(zhǔn)確的玻璃鋼模壓件。
河北威美環(huán)保生產(chǎn)制作的玻璃鋼除霧器陽極系統(tǒng)
1950年真空袋和壓力袋成型工藝研究成功，并制成直升機(jī)的螺旋漿。60年代在美國利用纖維纏繞技術(shù)，制造出北極星、土星等大型固體火箭發(fā)動機(jī)的殼體，為航天技術(shù)開辟了輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)的*佳途徑。在此期間，玻璃纖維-聚酯樹脂噴射成型技術(shù)得到了應(yīng)用，使手糊工藝的質(zhì)量和生產(chǎn)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(shù)可制出大幅面表面光潔，尺寸、形狀穩(wěn)定的制品，如汽車、船的殼體以及衛(wèi)生潔具等大型制作，從而更擴(kuò)大了玻璃鋼的應(yīng)用領(lǐng)域。1963年前后在美、法、日等國先后開發(fā)了高產(chǎn)量、大幅寬、連續(xù)生產(chǎn)的玻璃鋼板材生產(chǎn)線，使玻璃鋼制品形成了規(guī)模化生產(chǎn)。拉擠成型工藝的研究始于50年代，60年代中期實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，在70年代拉擠技術(shù)又有了重大的突破，近年來發(fā)展更快。除圓棒狀制品外，還能生產(chǎn)管、箱形、槽形、工字形等復(fù)雜截面的型材，并帶有環(huán)向纏繞纖維以增加型材的側(cè)向強(qiáng)度。在70年代樹脂反應(yīng)注射成型（簡稱RIM）和增強(qiáng)樹脂反應(yīng)注射成型（簡稱RRIM）兩種成型技術(shù)研究成功，進(jìn)一步改善了手糊工藝，使產(chǎn)品兩面光潔，現(xiàn)已大量用于衛(wèi)生潔具和汽車的零件生產(chǎn)。1972年美國PPG公司研究成功熱塑性片狀模型料成型技術(shù)，1975年投入生產(chǎn)。這種玻璃鋼*大的特點(diǎn)改變了熱固性基體復(fù)合材料生產(chǎn)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(shù)和設(shè)備，因而發(fā)展快。制造管狀構(gòu)件的工藝除纏繞成型外，80年代又發(fā)展了離心澆鑄成型法，英國曾使用這種工藝生產(chǎn)10m長的復(fù)合材料電線桿、大口徑受外壓的管道等。從上述可知，新生產(chǎn)工藝的不斷出現(xiàn)推動著玻璃鋼工業(yè)的發(fā)展。
進(jìn)入20世紀(jì)70年代，對玻璃鋼的研究改變了僅僅采用玻璃纖維增強(qiáng)樹脂的局面，人們一方面不斷開辟玻纖—樹脂復(fù)合材料的新用途，同時也發(fā)現(xiàn)，這類復(fù)合材料的比剛度、比強(qiáng)度不夠理想，滿足不了對重量敏感，強(qiáng)度和剛度要求很高的尖端技術(shù)要求，因而開發(fā)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(qiáng)材料，并使用高性能樹脂、金屬與陶瓷為基體，制成先進(jìn)復(fù)合材料（簡稱ACM）。這種先進(jìn)復(fù)合材料具有比玻璃纖維復(fù)合材料更好的性能，是用于飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、飛船等航空航天飛行器的理想材料。
在飛機(jī)上培育的碳纖維技術(shù)的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大到體育用品（網(wǎng)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(jìn)的道路或橋梁的修建。碳纖維增強(qiáng)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(xiàn)在，研究開發(fā)汽車、高速鐵路車輛、舟船、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、高速轉(zhuǎn)動的制紙機(jī)、機(jī)器人、高層建筑、大橋、開采深海石油等方向的應(yīng)用取得了進(jìn)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(huán)境的惡化。人口的增長和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，化學(xué)燃料的使用量的增大，這些都導(dǎo)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?xì)猓枰苿拥钠餍当仨気p量化。玻璃鋼/復(fù)合材料可以使重量變輕，高性能玻璃鋼／復(fù)合材料的應(yīng)用將越來越廣泛。
2．我國玻璃鋼/復(fù)合材料行業(yè)基本概況
2.1 玻璃鋼概況
我國玻璃鋼/復(fù)合材料工業(yè)起步于1958年，歷經(jīng)50多年。特別是改革開放以來，通過國內(nèi)外玻璃鋼/復(fù)合材料同行的交流、合作及設(shè)備、技術(shù)水平、裝備制造技術(shù)和成型工藝技術(shù)得到了長足發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，形成了較完整的研發(fā)體系及工業(yè)生產(chǎn)體系。
目前，我國玻璃鋼/復(fù)合材料總產(chǎn)量居世界前列，2009年我國熱固性玻璃鋼/復(fù)合材料197萬噸，熱塑性復(fù)合材料達(dá)73萬噸，玻纖基覆銅板達(dá)53萬噸，復(fù)合材料總量達(dá)323萬噸，較上年增長約11.4%。
2.2 原輔材料發(fā)展情況
2.2.1 增強(qiáng)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(chǎn)能逾200萬t。ECR(耐酸、高強(qiáng)度、高電阻無堿玻璃纖維)于2005年在重慶問世。
除傳統(tǒng)的中堿、無堿、高強(qiáng)度、高模量、高硅氧、耐堿玻璃纖維外，還開發(fā)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(chǎn)量達(dá)205萬噸，比上年同期下降5.17%。2009年我國下班纖維進(jìn)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(xù)纖維及其復(fù)合材料
玄武巖纖維自2003年起步，現(xiàn)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(xù)纖維； 已研發(fā)成功混凝土用筋材、建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料、高溫過濾氈、多軸向織物等，并已出口到發(fā)達(dá)國家與地區(qū)，其生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平。
2009年我國上海、浙江橫店、四川成都、遼寧營口等地生產(chǎn)的玄武巖連續(xù)纖維，年產(chǎn)量達(dá)1萬多噸，預(yù)計2010年我國玄武巖纖維的產(chǎn)量可以達(dá)到24000噸/年以上。目前，我國玄武巖纖維的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量80%。我國大陸地區(qū)玄武巖纖維及制品已出口歐美、日本等國及臺灣地區(qū)。
玄武巖纖維具有綜合性能好、性價比好的產(chǎn)品特點(diǎn)。這是其它纖維所難以比擬的，堪稱是21世紀(jì)無污染的“綠色工業(yè)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(jìn)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(chǎn)技術(shù)開始。不飽和聚酯樹脂產(chǎn)能、產(chǎn)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(chǎn)量與用量*大的國家。
目前國內(nèi)已經(jīng)有不飽和樹脂生產(chǎn)企業(yè)約160家，并且隨著中國市場需求的增加，除國內(nèi)樹脂企業(yè)亞邦、天和、福田、華迅等都在擴(kuò)產(chǎn)外，外資企業(yè)包括帝斯曼、華日、亞什蘭等也已經(jīng)進(jìn)行了擴(kuò)能增產(chǎn)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(jì)曼佐利也紛紛登陸中國建廠。
2009年據(jù)中國UPR行業(yè)協(xié)會初步統(tǒng)計，總產(chǎn)量達(dá)到153萬噸，比上年增長了5.5%，其中環(huán)氧乙烯基酯樹脂達(dá)到3.3萬噸，增長11%。2009年進(jìn)口樹脂3.69萬噸，市場總需求量達(dá)158萬噸。
⑵ 環(huán)氧樹脂
我國現(xiàn)在已經(jīng)是環(huán)氧樹脂產(chǎn)量、進(jìn)口量、消費(fèi)量*大的國家。上世紀(jì)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(jìn)年產(chǎn)能3 000 t的生產(chǎn)設(shè)備，大陸環(huán)氧樹脂開始了規(guī)模化生產(chǎn)。目前環(huán)氧樹脂年生產(chǎn)能力逾120萬t。2008年，產(chǎn)量約70萬t。2004年，我國自行研發(fā)成功環(huán)氧膠衣。
⑶ 酚醛樹脂
1986年，我國研發(fā)成功酚醛發(fā)泡技術(shù)；1994年，研發(fā)成功現(xiàn)場發(fā)泡技術(shù)；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(xiàng)目通過國家驗(yàn)收。
我國生產(chǎn)酚醛樹脂已有60年歷史，由于其耐溫、阻燃、低煙密度等特點(diǎn)，至今在復(fù)合材料(含紙基覆銅板)方面仍應(yīng)用廣泛。
2006年，我國酚醛樹脂產(chǎn)量約40萬t，約為日本年產(chǎn)量的1.4倍。同年，酚醛樹脂膠衣研發(fā)成功，性能優(yōu)于英國水平
3．玻璃鋼/復(fù)合材料發(fā)展趨勢
我國玻璃鋼/復(fù)合材料生產(chǎn)總量居世界前列，玻璃鋼/復(fù)合材料已被廣泛地應(yīng)用于建筑工程、石油化工、交通運(yùn)輸、能源工業(yè)、機(jī)械制造、船艇、體育器械、航空航天等領(lǐng)域，為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。
由于玻璃鋼/復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、絕緣性好、耐疲勞、耐腐蝕、加工成型方便、易維護(hù)等特點(diǎn)，在電力行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。玻璃鋼/復(fù)合材料在電力行業(yè)的應(yīng)用除傳統(tǒng)輸變電設(shè)備、設(shè)施外，玻璃鋼桿塔和復(fù)合電纜芯成為行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。
2009年我國汽車產(chǎn)銷量達(dá)1300萬輛。隨著國家振興汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃出臺，將加速提升玻璃鋼/復(fù)合材料制品在汽車上的應(yīng)用總量。同時，國家節(jié)能減排政策和新能源電力汽車的發(fā)展，以及汽車材料輕量化的發(fā)展趨勢，也為玻璃鋼/復(fù)合材料制品在汽車上的應(yīng)用提供了更加廣闊的市場發(fā)展空間。
玻璃鋼/復(fù)合材料制品在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用除傳統(tǒng)產(chǎn)品，如冷卻塔、風(fēng)機(jī)、水箱、管道、門窗、采光瓦、裝飾裝修等和建筑材料外，建筑補(bǔ)強(qiáng)和玻璃鋼/復(fù)合材料在橋梁上的應(yīng)用成為新的關(guān)注點(diǎn)。
石油化工是玻璃鋼/復(fù)合材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。除傳統(tǒng)防腐工程外，玻璃鋼高壓管道、貯罐、塔器等產(chǎn)品持續(xù)增長，玻璃鋼/復(fù)合材料在地下貯油罐（雙壁罐）和海洋石油工程中的應(yīng)用成為關(guān)注熱點(diǎn)。
水處理一般分為純凈水處理、循環(huán)水處理和原水廢水處理。由于玻璃鋼/復(fù)合材料所具有的比強(qiáng)度高、優(yōu)良的耐腐蝕性能和無銹蝕等特點(diǎn)在水處理工程上得到廣泛的應(yīng)用。隨著國家環(huán)保節(jié)能減排政策和法律法規(guī)的出臺，國家會加大在這一領(lǐng)域的投資，玻璃鋼/復(fù)合材料在水處理設(shè)施上的應(yīng)用會有一個大的進(jìn)展。
環(huán)境保護(hù)和新農(nóng)村建設(shè)是國家重點(diǎn)關(guān)注和支持的項(xiàng)目，也是玻璃鋼/復(fù)合材料行業(yè)近年來關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域。玻璃鋼凈化（槽）池和玻璃鋼沼氣池是受到行業(yè)關(guān)注的項(xiàng)目，具有廣闊的市場發(fā)展空間。例如在新農(nóng)村建設(shè)中，玻璃鋼沼氣池因其材料耐腐蝕好、可工廠化生產(chǎn)、安裝方便、產(chǎn)氣快、壽命長、使用安全等優(yōu)異性能得到農(nóng)戶的歡迎，受到農(nóng)業(yè)部重視和大力推廣。據(jù)農(nóng)業(yè)部農(nóng)村新能源辦公室介紹，2010年將安排實(shí)施500萬個農(nóng)村戶用沼氣池的計劃。
全世界游艇擁有量約為1800余萬艘。在美國注冊和使用中的各種游艇總數(shù)已達(dá)1200萬艘。目前，世界各國大小各類游艇的年產(chǎn)量約為90萬艘。
隨著全球經(jīng)濟(jì)形勢的好轉(zhuǎn)，外資游艇企業(yè)向大陸遷移和我國高收入階層的需求，以及海南國際旅游島和沿海發(fā)達(dá)地區(qū)的游艇設(shè)施規(guī)劃建設(shè)，未來幾年我國游艇行業(yè)將有一個大的發(fā)展。
今后玻璃鋼/復(fù)合材料行業(yè)必須立足自主創(chuàng)新，重點(diǎn)開發(fā)環(huán)保、可再生能源、建筑、化工防腐、交通（含陸地車輛、船舶、航空航天）等領(lǐng)域的產(chǎn)品與市場。同時，新能源和電力等行業(yè)對玻璃鋼/復(fù)合材料的需求也將持續(xù)增長。玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（FRTP）越來越受到關(guān)注，F(xiàn)RTP市場有望在近幾年大幅度增長。
材料是人類賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著社會的進(jìn)步，玻璃鋼/復(fù)合材料工業(yè)必將通過創(chuàng)新鑄就更大的輝煌。
李彥春 建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所
河北威美環(huán)保設(shè)備科技有限公司
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