玻璃鋼復(fù)合材料應(yīng)用漸入佳境

開通不久的京廣高鐵線讓廣大乘客耳目一新：全新“火箭式”車頭，通過隔音地板、高防聲車窗、高隔聲內(nèi)風(fēng)檔、車地板結(jié)構(gòu)等多種新材料、新技術(shù)應(yīng)用，其中包括玻璃鋼復(fù)合材料，不僅實現(xiàn)了輕量化，而且實現(xiàn)了時速300公里車內(nèi)噪聲水平不超過66分貝的目標(biāo)，遠(yuǎn)低于飛機(jī)艙內(nèi)噪聲。

為什么會有這么神奇的效果？“玻璃鋼復(fù)合材料最大的優(yōu)勢是可優(yōu)化設(shè)計每個特定要求的產(chǎn)品，最大限度保證產(chǎn)品的可靠性和降低成本；除此外，玻璃鋼復(fù)合材料具有耐磨、導(dǎo)電、屏蔽、吸波、透波、絕緣、防腐、透光等各類優(yōu)異性能。”中國復(fù)合材料學(xué)會科技發(fā)展與咨詢委員會委員、中國不飽和聚酯樹脂行業(yè)協(xié)會副秘書長趙鴻漢說。

據(jù)悉，在電子信息材料中，環(huán)氧基玻璃鋼復(fù)合材料占據(jù)絕對優(yōu)勢；游艇、漁船、救生艇、各類高速工作艇等，環(huán)氧乙烯基和不飽和樹脂基玻璃鋼復(fù)合材料占了絕對優(yōu)勢；在城鄉(xiāng)給排水工程、海水淡化工程、反滲透膜水處理和化工防腐工程，大口徑玻璃鋼管道和儲罐占了絕對優(yōu)勢；當(dāng)今低碳經(jīng)濟(jì)中突出輕量化裝備的汽車工業(yè)、高速鐵路和輕軌地鐵產(chǎn)業(yè)，玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料、酚醛基、環(huán)氧基、不飽和樹脂基玻璃鋼復(fù)合材料占有了絕對優(yōu)勢；當(dāng)今建筑節(jié)能中外墻保溫材料，工業(yè)脫硫、脫氮，廢水、廢氣、粉塵等處理，玻璃纖維和玻璃棉各類制品在與其它新材料競爭中占有一定的優(yōu)勢；新能源風(fēng)力發(fā)電配套的各類葉片，環(huán)氧基和不飽和樹脂基玻璃鋼復(fù)合材料占有絕對優(yōu)勢，業(yè)界已在5MW、6MW風(fēng)電葉片中嘗試制造了70多米的風(fēng)機(jī)葉片。

趙鴻漢表示，近10年來，各類高性能玻璃纖維的開發(fā)，高性能玻纖表面處理技術(shù)的突破，高性能基體樹脂和塑料新品種的出現(xiàn)，各類玻璃鋼復(fù)合材料黏結(jié)用結(jié)構(gòu)膠的層出不窮，使玻璃鋼復(fù)合材料突現(xiàn)新的飛躍。近幾年，玻璃鋼復(fù)合材料在加工裝備領(lǐng)域取得了一系列重要進(jìn)展，如預(yù)浸機(jī)、鋪帶機(jī)、復(fù)合材料全自動液壓機(jī)、LFTD生產(chǎn)線、高壓注漿機(jī)、LRTM抽真空灌注機(jī)、多層復(fù)合機(jī)等，值得一提的是CAD等（計算機(jī)輔助設(shè)計工具）的介入和先進(jìn)加工技術(shù)的開發(fā)，使得玻璃鋼復(fù)合材料的競爭力不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除用于結(jié)構(gòu)材料外，擴(kuò)展到功能材料領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)顯示，改革開放前，我國熱固性樹脂產(chǎn)量不足10萬噸，玻纖增強(qiáng)塑料的應(yīng)用寥寥無幾。30年后，我國熱固性樹脂應(yīng)用需求量達(dá)到了250萬噸左右，玻璃纖維國內(nèi)需求量達(dá)到200萬噸左右，其中用于增強(qiáng)熱塑性樹脂的玻纖用量超過了20萬噸。全球高性能纖維如碳纖維、開芙拉纖維、超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維等也從高端軍事、航天航空領(lǐng)域向民用領(lǐng)域進(jìn)發(fā)，但這些高性能纖維的全球需用量目前僅在8萬噸左右，與全球玻璃纖維需用量相比是1/60；在我國的比例是1/200。趙鴻漢認(rèn)為：“從這些數(shù)據(jù)中得出兩個結(jié)論，玻璃鋼復(fù)合材料在與其他新材料的市場競爭和角逐中，依然支撐和配套著當(dāng)代制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級；玻璃鋼復(fù)合材料的持續(xù)創(chuàng)新是未來與其他新材料性價比競爭的關(guān)鍵。”

業(yè)內(nèi)人士普遍的觀點是，當(dāng)前，在玻璃鋼復(fù)合材料的深入應(yīng)用中，困擾企業(yè)的是產(chǎn)品設(shè)計的滯后。多少年來，使其打入其他常規(guī)材料的領(lǐng)域，試圖代替其他材料而一爭高低的所謂代“鋼代木”，造成產(chǎn)品的功能性發(fā)揮不足，材料堆積和浪費，特別是對次承重和承重結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品“依樣畫葫蘆”，這一現(xiàn)象將會被當(dāng)前普遍采用的抽真空灌注成型工藝所“擊破”。一件大型異型玻璃鋼制品經(jīng)過3D造型設(shè)計、模具設(shè)計、制品厚度和芯材設(shè)計、流道布控設(shè)計及玻纖鋪成受力設(shè)計后，通過抽真空灌注達(dá)到了“一氣呵成”，制品真正達(dá)到了輕質(zhì)、高強(qiáng)、高附加值。就樹脂用量來講，將近要減少原來的四分之一。解剖抽真空成型工藝，從材料的角度來看，低黏度、高強(qiáng)度、耐疲勞低放熱峰的樹脂成為今后開發(fā)的課題，玻纖及多軸向織物成為承重負(fù)荷的主體而獲得優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)，而高強(qiáng)度、高模量、耐疲勞的高性能玻纖成為重要選擇。這樣的材料和結(jié)構(gòu)組成的玻璃鋼制品，才能認(rèn)為是先進(jìn)玻璃鋼復(fù)合材料，才能去迎擊傳統(tǒng)市場的節(jié)能減排和新興市場的開發(fā)，從根本上避開了無序競爭，以質(zhì)取勝，實現(xiàn)從制造價格優(yōu)勢到制造價值優(yōu)勢的轉(zhuǎn)變。要實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)變，就是要通過設(shè)計提高制品的高技術(shù)含量。

趙鴻漢等業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，在當(dāng)前，要看到現(xiàn)代市場上的價格競爭，已經(jīng)是建立在非價格競爭優(yōu)勢基礎(chǔ)之上的。這種競爭是針對滿足消費者在產(chǎn)品質(zhì)量、品牌、技術(shù)水平、售后服務(wù)、企業(yè)形象等差異化消費需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的價格競爭。這與市場上所進(jìn)行的不計成本的價格戰(zhàn)有著天壤之別。當(dāng)前，在與高性能材料的市場競爭中，要立足自身創(chuàng)新，又要“東張西望”，把脈各種新材料市場走勢，實現(xiàn)與高性能復(fù)合材料互動優(yōu)勢，互為補(bǔ)充，推進(jìn)玻璃鋼復(fù)合材料成為當(dāng)代工業(yè)重要的輕量化功能化材料之一，又不失為一種戰(zhàn)略性新材料。