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国内FRP复合材料新兴市场开始启动
2009-11-25 来源:中国聚合物网
关键词:玻璃钢复合材料 碳纤维 玻璃纤维

  面临国内FRP复合材料新兴市场,并不是我们“一家争鸣”。从已知的这一市场中,高性能纤维材料(碳纤维、开芙拉纤维、高密度聚乙烯纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、金属纤维),工程塑料、环氧树脂等热塑性热固性基体材料求得自身发展中,也在新兴市场进行创新和扩张。因此,我们面临的挑战和竞争更为激烈,由市场启动来考虑采用玻璃钢复合材料的必要性和经济性,玻璃钢产品必须进行设计。已故著名力学专家朱颐令教授曾多次提到“人类在使用材料上必然王国向自由王国迈进了一步,过去是为特定的结构物选择材料,现在可能为特定的结构物设计材料”。他又提到“复合材料不仅是个材料,更恰切地说是个结构”。朱教授这些结论发表后十年,美国国会技术评价局的专题报告中提到了”先进复合材料,与其看作是材料,确实更应该看作是结构“。现任上海玻璃钢设计研究院张汝光教授在近几年复合材料产业的各种会议上呼吁企业要”认识复合材料,用好复合材料“。其提出的背景是,如果我们不认认真真去研究这个问题,我们某些产品可能在新兴市场淘汰出局。十多年前,全国各地“一窝风”掀起玻璃钢门窗产业到今天的“萎缩”,是深刻沉痛的教训。
  为什么几十年呼吁的设计理念和观念离我们那么远,长期又走不进中小企业?而且只是“束之”在大专院校、科研院所、大型企业的“高阁”。多少年来,系统的复合材料设计制造专业并没有足够引起大专院校的重视;人才缺乏、专业人材不足、系统复合专业人材的匮乏是国内中、小玻璃钢企业普遍存在的现象,一方面企业缺少制度和环境留住科技人员,另方面一批年轻的科技人员也不愿去乡镇个体企业扎根。处于这样现状,我们觉得,象德州、枣强、安邱、武进、宜兴、沁阳等地,有几十家玻璃钢企业结聚的地方可以联合起来,先走一步。由政府牵头、企业出资,建立民办的自负盈亏的玻璃钢复合材料研究设计所。这个所职能为成员单位设计产品、审议产品;为企业选材和产品性能进行预测试测定及咨询;为企业申报科技新产品、新技术,争取政府科研资金支持;为企业架起与大专院校、科研院所的产学研联系;与企业一起参与市场调查、信息发布、名优产品的入市;为企业传播新技术、新材料、新设备和培训企业技术和管理骨干。殷切希望这些地区的政府和企业积极动起来,筹集资金,招募有志的科技人员,老中青三结合模式开展设计创新,使我们玻璃钢中小企业的“产品真正成为充满设计行为的理想结构物”。
  玻璃钢产品设计,包括材料设计、结构设计和造型设计。由于玻璃钢具有材料设计和结构设计同时进行的特点,因此尽可能在设计选择材料性能时大幅度减轻玻璃钢制品重量。材料设计中首先是根据产品性能要求合理选择树脂和玻纤织物。选择不同性能的树脂及纤维织物,能组成各种不同性能的玻璃钢,由于原材料和工艺等多种原因,玻璃钢性能的分散性较大,所以必须考虑材料性能的可信度,把玻璃钢的材料标准值定在可靠的程度上,制定合适的安全系数,如果可能,原材料本身的离散系数,也应包含在强度标准中。目前玻璃钢制品的设计方法,一般企业沿用等代设计,即在结构物形状、荷载、使用环境等都不变的条件下,用玻璃钢代替其它材料制作另件,通用材料的设计方法对玻璃钢结构设计仍是值得借鉴的,但在进行结构分析时,要考虑玻璃钢的弹性模量低、剪切强度差以及各向异性等特点。造型设计要充分利用玻璃钢易成型的特点,选择合适的结构形状来弥补玻璃钢刚性差的缺点;或者改变传统的结构形式,充分发挥玻璃钢的特性。和过去的常规材料相比较,玻璃钢制品设计的自由度很大。
  在考虑玻璃钢复合材料设计的同时,引入夹层结构是重要的形式。当前,玻璃钢夹层结构广泛应用于造船工业,建筑业、航空航天工业。采用玻璃钢夹层结构使玻璃钢产品体现在更低重量的条件下的高强度、高刚度,更富有市场竞争力。近几年,顺应风电业发展,国内外制造夹层结构的企业云集市场。目前有四种结构材料:3D结构玻纤记忆织物、铝质或纸质蜂窝结构、轻木、有机或无机泡沫塑料。玻璃钢夹层结构制造主要是面板和夹层面的粘合,这一方面,DIAB(昆山)公司先后在国内举办多次培训班,从理论和实践结合上系统推进了夹层结构在叶片和造船上的应用。
   我国玻璃钢复合材料产业经历了四十多年的发展历程,今天,全球金融危机正好为我们追赶国际先进水平赢来了时间和机遇。由于国内UPR下游应用大量于国内玻璃钢复合材料产业,使这一行业回避了全球金融危机直面带来的影响;发达国家和地区目前仍然处于危机冲击,促使了这些国家的企业和人才向我国或发展中国家的倾斜和转移。我们可以讲,世界玻纤,我们最大;世界树脂,我们最多,但是我们的技术品牌离世界还有很大距离。因此,我们要抢时间,找差距,集人材,重创新,加快产业从传统市场向新兴市场转移和开拓。在我国,在亚洲、在中东,玻璃钢复合材料正迅速成为主流技术和首选材料。这正如欧洲JEC集团董事会主席F.Mntel所说,“复合材料市场无处不在地进行着扩展。中国目前已是世界上最大的复合材料市场之一”。
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(苒儿)
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