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1、第2 期 2 嘲年6 月 纤维复合材料 F I B E RC o I P o S I T E S 、o 2 4 3 J ，瑚8 l 前言 国内不饱和聚酯树脂基( U P R ) 玻璃钢用玻璃纤维市场分析 赵鸿汉 ( 常州天马集团有限公司) 2 0 0 0 年以来，我国不饱和聚酯树脂( U P R ) 年产 量保持持续增长的发展，0 3 0 7 年五年间，平均增 长率达到1 7 8 ，2 0 0 7 年全国产量达到了1 3 5 万 吨。u P R 除了用作工艺品、人造石、涂料( 包括地 坪) 、纽扣以外，6 0 以上是用作制造玻璃钢产品。 2 2 0 c r 7 年，玻璃钢用U P R 达到7
2、5 万吨，增强玻璃纤维 用量达到9 0 万吨，U P R 基F R P 总量达到1 7 0 多万吨 ( 表l 、表2 ) 。 表l2 0 0 3 年- 2 0 0 r 7 年国内u ，R 产量 表22 0 0 7 年国内F R P 用L 1 ) R 和玻璃纤维的比例 篡蒹 缠绕拉挤毗眦 连续透光板 装饰板蓑嚣 手期工艺总用量 U 瑕f j 量 ( 万吨) 玻纤用量 ( 万吨) 玻纤用域 比例 2 5 3 0 7 0 4 4 6 6 2 I 3 3 0 3 3一2 54 0 24 I 35 0 5 5 6 0 7 5 静 一篓茎鲨：登堕篓鲨= 竺篓鲨兰塑二 我国U P R 基F R P 产品主要
3、应用 领域和成型工艺 近十年来，我国咿的发展已进入一个全新的 时期，应用门类广泛，品种繁多，体现了轻质高强多 功能材料F R P 在市场竞争中的优势。( 附表3 ) 表3 国内嗽基F R P 应用领域和成型 2 期赵鸿汉：国内不饱和聚酯树脂基( u P R ) 玻璃钢用玻璃纤维市场分析 4 5 浸润剂中其它重要组分，粘结成膜剂对F R P 制 品起决定性影响，还有降低玻纤粘度及消除静电产 生的润滑剂、抗静电剂等，组成一个完整的增强玻璃 纤维的浸润系统。由于F R P 成型工艺的多元化，又 可分为软质型浸润剂和硬质型浸润剂。通过对浸润 剂系统中各种粘结剂、偶联剂和其它化工助剂的优 化组合，处理出
4、满足缠绕、拉挤、S M C B M C 、短切喷 射成型工艺等的各类玻璃纤维纱及制品。 表8 不同玻璃纤维结构形式增强的玻璃钢力学性能 ( 4 ) 玻璃纤维的强度还与玻纤结构形成有着密 切关系，不同玻纤结构形式增强的F R P ，其力学性能 不一样。 ( 5 ) 玻璃纤维强度与成型温度有密切的关系。 不同生产方法拉制的玻璃纤维，对纤维强度的影响 较大，当拉制相同的纤维直径，温度从1 2 0 0 升高 到1 3 7 0 ，纤维强度可以提高约一倍。据有关资料 透露，目前，国外先进的改进型E 玻璃纤维及其织 物大量进入我国风电行业，用作兆瓦级叶片增强材 料( 表9 ) 。资料提示我们，国内企业是否可
5、以对现 有E 玻璃配方进行微调及提高拉丝温度来研制出 满足风电叶片用的高强高模量玻璃纤维呢? 表9 国外兆瓦级叶片用玻纤的性能与 传统E 玻纤强度和模量对比 国内风电业发展迅猛，每年新增容量达 1 5 0 0 M W ，配套的风叶片在4 5 0 0 支左右，按每支叶片 6 吨重，F R P 总量达2 7 万吨。叶片采用抽真空灌注 工艺，其玻纤用量达7 0 ，计2 万吨，如包括大型叶 片模具制造，玻纤总用量需要在2 5 万吨左右。 ( 6 ) 玻璃纤维作为增强材料与其密度有密切关 系。玻璃纤维与钢相比其比强度和比强度弹性模量 都有明显的优势，这为玻璃钢设计提供了理想的结 构材料。 表l O 玻纤
6、与钢比强度、比弹性模量对比 玻璃成份国外E国内E国内C钢 密度( 2 5 )2 5 7 2 6 比强度( 咂 a )1 4 2 1 0 3 比弹性模量( h ) a ) 3 0 4 l o 2 5 42 5 l7 2 5 1 2 2 l 妒1 0 4 l 矿O 5 3 xl 护 3 0 2 I o I 2 9 l l o I 2 6 0 l o 4 多元化F R P 成型工艺对增强用玻纤的 使用要求 国内多元化F R P 成型工艺对玻璃纤维的要求 不一，具体到一个产品来讲，除了采用玻纤增强树脂 后保证其足够的强度外，还要满足其工艺成型，这里 简略各种F R P 成型工艺用纱的要求。 国内拉挤F
7、 R P 产量在1 2 万吨，其中玻璃纤维 用量达到4 万吨。无碱无捻粗纱是一种最基本的拉 挤用增强材料，为拉挤产品提供了优异的纵向强度。 在生产时，它裹携着其它增强材料一同进入模腔，同 时向大部分增强材料如连续毡、缝编织物等提供浸 渍所需的树脂。 拉挤中常用的粗纱为4 8 0 0 7 I E x ，最好是单股纱， 这一点对生产大型材尤为重要。连续毡为拉挤产品 提供横向强度，它不能单独使用，在粗纱的帮助下才 能被拉过加热的模具。国内通常使用的为美国O C F 公司的连续原丝毡，还有南京天明公司连续毡和丹 阳中亚公司的连续单丝毡等。 复合毡是玻璃纤维多层复合物，在拉挤工艺中， 选择在O 。度方向
8、粗纱的基础上复合其他各可选方向 粗纱及复合毡，就可以得到预期力学性能的制品。 表面毡的使用可以提高制品的外观质量，还能提高 拉挤速度并降低模具损耗。表面毡根据用途可以选 玻纤毡，也可以是化纤表面毡。 S M C 是一种用树脂浸渍短切玻璃纤维、填料 及增稠剂组合的一种预成型材料。S M C 纱要有极好 的集束性、及低的溶解性和适当的浸透性。纱线集 束性好，溶解性低，在s M c 片材生产中能被树脂垂 直穿透；此外，浸润剂膜的硬度和强度高，提高s M c 纱的硬挺性，硬挺度一般要大于1 6 0 咖。在s M C 片 材压制中常常出现白丝，主要是浸润剂中成膜剂不 可溶可溶比例低，造成纱的集束性低。克
9、服这种现 象是提高成膜剂中不可溶可溶的比例，要求一般在 8 5 1 5 。 在S M C 片材生产中，有时根据制品的要求，在 纤维复合材料 2 【) 【) 8 F 制作片材同时铺放单向纤维或无捻粗纱网格布，如 榔头柄、水箱板等。 国内2 0 0 7 年s M C 片材总! 遗达6 万吨，需用玻纤 达1 5 万吨。汽车零部件产超占S M C 制品总餐的 三分之一。 国内B M C 产品主要为低压电气开关匣、灯罩 及市政工程产品，其应用面广量大，产量达到1 8 万 吨左右，短切玻纤用量在5 万吨左右。B M C 用纱为 电气级短切纤维，非受力制品用C 短切纤维。要求 玻纤原始筒烘干后直接短切，原始
10、经短切后保持良 好集束性，不开纤、端面整齐、流动性好、抗静电。 B M c 用短切纱的纤维长度一般在3 一1 2 m m 范围内。 国内缠绕F R P 产品主要是化工管道、贮罐及 防腐T 程、地埋电缆管、给排水灾砂管等，其产鼙在 5 0 万吨，玻璃纤维用琏在2 5 万吨左右。缠绕纱用 软质纱，单纤维直径是( 1 7 2 4 ) 舢的直接纱，国内 合股纱高达1 6 j 堋。缠绕管道要求内表面光滑，在环 向缠绕同时提高纵向强度，所以在管芯模具t 喷射 短切纤维或铺设表面毡和单向编织布。为提高缠绕 纱的强度，特殊的缠绕纤维用纱采朋环氧乳液或P U 乳液。近年来，重庆国际开发的耐化学腐蚀的E C R
11、玻璃纤维，其耐酸、耐碱、耐水、耐盐、耐温和耐气候 性都比E 玻璃强，尤其是耐酸性随环境温度的升高 优势更明显，这为同内F R P 防腐工程提供了性能优 越的增强材料。 国内风电业和F R P 造船业的兴起，带动了玻 璃钢成型工艺的改革和提升，传统的敞开式手糊成 型工艺在向抽真空灌注成型工艺和低压力的R T M 工艺( I R T M ) 发展，从而带动了无卷曲的强化的玻璃 纤维T 程织物的产生，这种工程织物包括无粘合剂、 缝编短切连续原始毡、复合毡，单向、双轴、双偏、纵 向三轴、横向三轴、四轴等编织布等，是世界纤维设 计提出的结构性玻璃纤维增强材料。编织物将各平 行的纤维层安置在各无件设计需求
12、的负载方向上； 同时短切毡，纤维带或其它材料也可加入各层平行 纤维之间或其表面，各层的纤维精密编织之后就被 固定于同一布匹。这种简单的技术带来了极大的益 处，可以满足F R P 结构设汁最佳性能的要求。国内 航天材料及工艺所、维特克斯复合材料( 常州) 公司、 常卅 良春集团、重庆国际、台湾蘑亿、常州天乌公司 等组织r 这种工程材料的编织和供应。 表l I 双轴向编织布与w R C s M 的物性比较 * 据台湾重亿股份公司提供数骷 5 把玻璃纤维作为增强材料设计到F f u P 结构中去 我国F R P 复合材料诞生五十年来，真正把玻璃 纤维作为结构材料设计到玻璃钢产品中，只足航天 航空、军
13、工行业和F R P 复合材料研究设计的科研院 所、大型企业才集中一批材料力学、高分子化工、机 械电子的专业人员从事玻璃钢的结构设计、材料设 计、工艺设计。整个复合材料( 玻璃钢) 设汁，从认识 材料到用好材料的理念理论、实践和经验，没有普及 和走进广大中小玻璃钢企业中。 表1 2 国外各种形式的复合毡品种 国内不饱和聚酯树脂基(UPR)玻璃钢用玻璃纤维市场分析国内不饱和聚酯树脂基(UPR)玻璃钢用玻璃纤维市场分析 作者：赵鸿汉 作者单位：常州天马集团有限公司 刊名： 纤维复合材料 英文刊名：FIBER COMPOSITES 年，卷(期)：2008，25(2) 引用次数：0次 本文链接： 下载时间：2010年1月13日
