淺析玻璃鋼發(fā)展概述

蒲明花 南洋

摘 要：玻璃鋼產(chǎn)品已廣泛應用于中國軍事工業(yè)，民用工業(yè)等各個領域。作為一種新型的復合材料，玻璃鋼產(chǎn)品具有材料特性無法與其他材料媲美的優(yōu)點。中國對玻璃鋼行業(yè)技術的早期引進一直在不斷發(fā)展和壯大。全球最大的玻璃鋼生產(chǎn)基地。

關鍵詞：FRP;復合材料;玻璃鋼

中圖分類號：F416.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）23-0075-02

0 引言

中國的FRP行業(yè)始于1958年。在時代背景下，它最初得到了國防部的支持。1978年之后，從計劃經(jīng)濟向以市場需求為導向進行轉變，生產(chǎn)社會化以及國家建設和人民生活所需的FRP/CM的轉變正在增長。在各級領導的強力領導下，原建筑材料工業(yè)部（局）在中國玻璃鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中起到了決定性的作用。在上世紀六十年代中期，中國開發(fā)并生產(chǎn)了火箭發(fā)動機機殼、導彈頭、火箭發(fā)射器、槍托、炮彈引信、高壓氣瓶、飛機螺旋槳、儲油罐、風扇葉片、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尾巴。1965年10月，國家科學技術委員會，國防科學技術委員會和建筑材料部共同召開了全國范圍的玻璃鋼行業(yè)工作會議并舉行了產(chǎn)品展覽，期間中共中央領導人朱德，鄧小平來訪。與此同時，中國此時的UPR及其玻璃鋼生產(chǎn)的技術的長足進步與發(fā)展離不開當時引進的英國UPR（不飽和聚酯樹脂）生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線對中國復合材料的發(fā)展起到了至關重要的作用。

1 玻璃鋼原材料介紹

1.1 增強材料玻璃纖維

在1980年代，中國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，中國的玻璃纖維窯爐拉絲生產(chǎn)線在重慶投產(chǎn)。1997年，中國的第一座玻璃纖維拉絲池窯是1.5萬噸的。直至2007年年底，中國共有56個窯爐在生產(chǎn)，其年生產(chǎn)能力為162萬噸以上。2006年，世界上最大的窯爐，年生產(chǎn)能力為100000噸的無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，高強度，高強度，耐堿，免費玻璃纖維）已在重慶和成都推出。除傳統(tǒng)的中等堿度外，還開發(fā)了無堿，高強度，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。現(xiàn)在能滿足市場需求的品種有：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)，能做到獨立開發(fā)的產(chǎn)品是單層、多層三維織物的核心材料。全球有150個多軸向經(jīng)編機，中國能占有1/5。我國的泰山玻璃纖維有限公司在玻璃纖維增強塑料生產(chǎn)工藝方面取得了重大突破，在玻璃纖維的熱塑性樹脂復合紗線品類的研發(fā)上也表現(xiàn)突出。截止到2007年，中國在玻璃纖維生產(chǎn)方面已經(jīng)成為了世界最大生產(chǎn)國，并且電子布的生產(chǎn)也居于世界首位。

為了響應我的玻璃纖維行業(yè)的大幅增長，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 不飽和聚酯樹脂（UPR）

自1986年以來，中國引進樹脂和橡膠樹脂生產(chǎn)技術，來自美國、日本、英國、意大利、挪威、芬蘭、德國、荷蘭等國家。為了促進技術進步，臺灣公司也在大陸設立了工廠。空氣干燥膠水涂層就是中國成功開發(fā)出的產(chǎn)品，高韌性模具凝膠涂層，UV固化樹脂和凝膠涂層等。中國不飽和聚酯樹脂的生產(chǎn)和消費已超過美國。中國現(xiàn)年產(chǎn)量超過兩萬噸的產(chǎn)品就有不飽和聚酯樹脂固化劑過氧化甲乙酮。在30多年前，環(huán)己酮生產(chǎn)過氧化氫（HCH）的銷售量低于1千噸。液態(tài)六氯環(huán)己烷是我國自行研發(fā)的產(chǎn)品，可用于對固化要求較高的地方，例如鋼琴表面涂料上需要的樹脂。引發(fā)劑的綜合應用（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，中國的普遍定期審議年產(chǎn)量為125萬噸。全球最大的UPR能力（50萬噸/年）由美國雷克德公司（RC）在天津建立，該公司年產(chǎn)5萬噸生產(chǎn)基地。除了產(chǎn)品出口外，中國的普遍定期審議還轉移了技術和生產(chǎn)線。

1.2.2 環(huán)氧樹脂

中國現(xiàn)在生產(chǎn)環(huán)氧樹脂的水平、進口量和消費水平三項指標均排在世界第一位。八十年代后期，岳陽市和無錫市從日本的東都化學公司和膠木廠把年產(chǎn)3000噸的環(huán)氧裝置引進入場后，中國大陸就在這時起開始進行規(guī)模巨大，批量生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂。

從美國，韓國，日本和其他國家從國外引進了先進技術（或外資工廠）后，中國大陸環(huán)氧樹脂的年生產(chǎn)能力約為70萬噸。其中，臺灣公司有年產(chǎn)13萬噸的南亞（昆山）公司，在當時屬于一流企業(yè)。2007年，中國把環(huán)氧膠衣研發(fā)成功。就在同年，中國已經(jīng)能把環(huán)氧樹脂的產(chǎn)量做到60萬噸。產(chǎn)量達到世界第一。而在第二年也就是2008年，環(huán)氧樹脂的產(chǎn)量已經(jīng)能達到65-70萬噸。就在7、8年前，中國的環(huán)氧樹脂產(chǎn)量還是供小于求。自從2001年開始，這種情況發(fā)生了變化。不過就在07、08年間，中國的環(huán)氧樹脂進口量還是世界第一。進口量還相當于日本一年的產(chǎn)量，要知道當時的日本他的環(huán)氧樹脂年年產(chǎn)量為21萬噸。2008年秋天，天津成立了風電材料有限公司成立，該企業(yè)為總部為臺灣上緯精細化工有限公司，一期的環(huán)氧樹脂年產(chǎn)能就達到30000噸。普通液態(tài)環(huán)氧樹脂如圖1所示。

1.2.3 酚醛樹脂

在1986年，中國掌握了酚醛發(fā)泡技術。1994年期間，中國還成功自主研發(fā)了現(xiàn)場發(fā)泡的技術。就在1996年，“新型酚醛樹脂”項目也通過了國家認可，所謂“新型酚醛樹脂”項目是：可用于接觸成型，拉擠成型，纏繞，RTM等工藝。中國在生產(chǎn)酚醛樹脂方面經(jīng)驗豐富，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塑料（包括紙基覆銅板）中。2006年，中國成功研制出了性能優(yōu)于英國技術的酚醛樹脂膠衣技術。2007年，中國的酚醛樹脂產(chǎn)量已經(jīng)位列世界前列，年生產(chǎn)約為六十萬噸，相當于當時兩倍以上的日本年產(chǎn)量。酚醛樹脂外觀如圖2所示。

1.3 輔料

在1991年，用于制作模具、反光標志、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世紀初，我國自產(chǎn)的酚醛中空微球也推向市場。晶纖礦物復合填料黏度增稠緩，能夠提高玻璃鋼的強度，也已用于纖維纏繞與接觸成型技術。

低收縮添加劑、觸變劑、消泡劑、潤濕劑和其他添加劑可改善工藝性能，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低成本。在“第十個五年計劃”結束時，年消費量是“九五年”結束時的三倍以上。此類產(chǎn)品以德國BYK產(chǎn)品的用量最大，由此臺灣的公司在上海成立工廠，專項研發(fā)這些產(chǎn)品，并且取得了重大的進展。在1987年，把意大利FW管道和儲罐生產(chǎn)技術、設備引進到中國。6年后，在1993年把玻璃鋼砂管生產(chǎn)線也引進中國。用此前的技術鋪墊，產(chǎn)品引進，進一步促進了玻璃纖維和樹脂（包括固化劑）或類似的和大規(guī)模生產(chǎn)的原料的技術進步。繼SMC/BMC，拉擠成型，RTM等之后，整個行業(yè)已經(jīng)辛勤工作了20年，與時俱進，并取得了長足的發(fā)展。

2 玻璃鋼生產(chǎn)技術

2.1 壓力容器生產(chǎn)技術

自1986年以來，中國已經(jīng)生產(chǎn)了150000個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，中國開始研制CNG氣瓶，并首次在北京公交車上使用（9個90升的氣瓶）。北京已成為世界上最具CNG動力的公交城市。1997年，中國自行研制的環(huán)形壓力容器使用。2006年，我國引進德國技術裝備（內(nèi)襯制造、纖維纏繞），在蘇州建立了年產(chǎn)11萬只玻璃鋼氣瓶的生產(chǎn)基地。中福柯生產(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

自1980年代以來，中國從英國，美國，意大利和加拿大引進了30多臺拉擠機。引入拉擠成型技術之后，玻璃纖維作為黃埔軍校南京工程學院，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，中國從兩家加拿大公司引進了6條玻璃鋼門窗生產(chǎn)線。以前，公司還在1992年開發(fā)了拉擠型材組件門窗技術，現(xiàn)在可以提供更多先進的技術。玻璃纖維門由于其絕緣的，熱絕緣，隔音，耐老化性，重量輕，強度高，顏色優(yōu)雅和第五代被稱為窗口。中國現(xiàn)在有300多條國內(nèi)拉擠生產(chǎn)線。牽引方式有履帶式和液壓往復式，并發(fā)展了注射和浸漬樹脂技術。1998年，公司獨立開發(fā)了聚氨酯泡沫塑料共擠玻璃鋼保溫墻體型材。同年，中國成功使用國產(chǎn)酚醛樹脂拉制了FRP光柵輪廓。主門拉擠產(chǎn)品，網(wǎng)格輪廓，所述纖維增強芯，梯子，TATO冷卻支架，肋，移動通信基站天線罩，空調(diào)罩，錨，肋結構中，電纜槽，帳篷筏，釣魚竿。地鐵等的第三條鐵路防護罩也用于體育器材領域，例如打擊樂器和高低杠。我們的產(chǎn)品已出口到世界各地。整套技術和設備已出口到澳大利亞、南非和聯(lián)合王國。中國的的超過10萬噸拉擠型材輸出。除絕緣棒（最大直徑130mm）和環(huán)氧樹脂基管外，其余均以不飽和樹脂為主。中國的撤出設備已經(jīng)出口到美國、英國、澳大利亞和其他國家。

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

2.3 建筑應用

從1997年開始，中國引入了大型玻璃鋼冷卻塔技術標準，使大型的玻璃鋼冷卻塔得到了長足的發(fā)展。現(xiàn)單塔的發(fā)展已經(jīng)達到了每小時五千立方米。在1990年代，大陸和臺灣公司開發(fā)了一種無風扇冷卻塔，其有點在于一是結構簡單，成本低，二是無風扇噪音。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。臺灣商人，香港商人和美國商人陸續(xù)進入大陸市場。如果該行業(yè)不重視技術進步和提高質(zhì)量水平，其市場份額將越來越大。

3 結語

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