玻璃纤维发展和应用概况

 

　　玻璃纤维作为一种新兴工业，自20世纪30年代末期诞生以来，70年来有了很大发展。它的发展史是本身生产技术不断提高和产品应用领域不断扩大两大因素始终相互促进的过程。这个互动过程推动了玻璃纤维的生产总量和品种的快速增长（始终高于GDP平均增长速度），以及劳动生产率和产品质量的不断提高。

 

　　我国玻璃纤维工业进入21世纪以来，努力贯彻改革开放和科学发展方针。伴随国民经济持续高速发展和大型池窑拉丝新技术的突破，发展速度更快，已成为世界第一生产大国。下表展示了我国及国际玻纤发展概况。

 

　　当然，玻纤总产量的增加包含着对不断提高着的需求的满足。截止到2007年，全世界的连续玻璃纤维总销量已达400多万吨。下图列表分别展示了国际、国内市场玻纤应用概况。

 

　　玻璃纤维应用开发的重点

 

　　玻璃纤维是一种人造无机纤维材料，其主要原料资源贮量大。它本身的表面积相当大，具有优越的比强度，还具有相当好的耐热性和物理化学稳定性，以及一定程度的功能可设计性，所以说它是不失为优良的功能材料和生态环境材料。本文拟从发挥玻纤特性、满足经济可持续发展角度，综合国内外发展趋势，对玻璃纤维应用开发做一概括介绍。

 

　　（一）在交通、工业等领域替代功能较差和有危害的传统材料。

 

　　1.充分发挥比强度高的特点，连续玻璃纤维70%以上用作增强基材和塑料构成复合材料。这一复合材料用于减轻自重的航天、航空、汽车、船舶等交通工具的结构和壳体器件，代替金属、纯塑料、木材等，以减轻它们所需的驱动力，求得高速度并延长寿命。

 

　　新型大型客机，如A340的复合材料用量上升到了占其总重量的20%左右。高等级的玻纤预渍料等也被选入其中。

 

　　对于汽车，资料介绍自重减轻100公斤，每行驶100公里可节油0.3公斤，所以发达国家每辆汽车用塑料超过100公斤，复合材料使用量平均约达70公斤。交通领域成为复合材料的最大用户之一。而我国每辆汽车平均复合材料用量才10公斤左右，足见其市场潜力。全世界约有200万辆汽车使用天然气，复合材料天然气瓶，也是有市场前景的产品。

 

　　有资料报道，北美近几年船用玻纤需求量以年均5%左右增长。

 

　　FRP（纤维增强塑料）的轻质高强的特性还在摩托、赛艇、滑冰、滑雪等体育器材和消费品上显示优势。

 

　　近些年玻纤复合材料也被人们用来开发新能源。在世界范围，风电容量以年均20%的速率增长。我国也在努力追赶，2006年新增风电容量为1347MW，为2005年的169%，总装容量已达2600MW（占世界风电总容量的3.5%）。2007年风电总装机容量进一步达到6000MW。这种增势还未见减弱，最近发布的《可再生能源发展“十一五”规划》中，2010年风电总装机容量将达到10000MW。每增长1MW风电，叶片及机罩等FRP件用玻纤近8吨。国外在开发FRP风电机支柱产业。另外，开发新能源方面，我国正在积极推广FRP沼气池。

FRP还被用于需要防腐耐久性的石油化工管道和容器，同样也用于排放液体的管道和设施，例如欧洲和日本新铺设的大中型输水管、污水管中，玻璃钢夹砂管占30%左右。中东地区FRP管罐用量也较大。近几年耐压FRP管道需求量在增加，我国FRP管罐年产量高达40万吨左右。 　　无碱玻纤稳定的电绝缘性和耐热性，被大量用于电气绝缘领域，例如在电气、电子产业做成云母布、漆布、层压板、覆铜板和绝缘带、套管，以及电、光缆材料等。我国是世界机电产品制造者基地，同时也是电绝缘材料制造基地。我国电绝缘材料年用玻纤量超过20万吨，近几年平均增长率在两位数。 　　随着热塑性塑料的发展和它的应用性能优势，玻纤增强热塑性塑料（FRTP）作为工程塑料在汽车、电气等领域扩大着应用。近年来增速大于玻纤增强热固的树脂（FRSP）。发达国家FRTP已占FRP总量的30%以上。 　　在工矿领域，玻璃纤维还被用来增强一些橡胶制品。在橡胶型材中加入并不算昂贵的玻纤帘线，可以提高制品的使用性能，减少废料，降低成本，例如制成传动用三角和同步齿形带、输水胶管、耐热传输带，以及矿井通风用的导风筒等增强橡胶制品。 　　2.代替石棉等对人身有一定危害性的材料。石棉是一种天然无机纤维材料，具有较好的热稳性，热导率低，隔热效果好，电阻高，绝缘性强，但是有些石棉粉尘被人吸收，会患石棉肺进而转化为肺癌。因此，国际上从控制危害出发，限制石棉使用和寻求代用品，近几年一些发达国家甚至开始禁用。玻璃纤维和石棉均为无机材料，在耐热性、隔热性、绝缘性、抗张力性等方面有类同的优良性能，而玻璃纤维都是人造的玻璃态微米级纤维。经多年的研究，前几年来自世界上11个国家的19名专家组成的科学工作组正式将玻璃纤维确定为不会致癌的第三类产品。这样，玻璃纤维在磨擦、隔热、增强、密封等方面，就不失为石棉的最佳代用材料之一。 　　玻纤基磨擦材料在印度、日本、巴西等国都有较好开发，用来制作离合器和制动器的磨擦片。近年我国也有企业专业化开发和批量生产磨擦材料用玻璃纤维，并打入韩国市场。 　　玻纤工业用做耐热、隔热制品，例如铝液过滤网、焊接毯、防火毯，热设备隔热套，以及高温气体的密封带、绳等，国内外市场都有稳定增长。可以选择不同玻纤成分，加以相应处理，获得300℃～1200℃不同档次的玻纤耐热制品。

 

　　3.玻璃纤维有足够的强度、硬度和耐热性，用它增强树脂粘结磨料做成砂轮，用以切割、去毛、抛光金属，不失为一种高效的磨削材料。我国玻纤砂轮网片年耗玻纤万吨以上，有30%左右出口。随着钢结构使用的增多和树脂砂轮在固结磨具中比例的提高，预计玻纤砂轮网片的年增率会在10%以上。