復合材料玻纖產業增長點：玻纖織物

    隨著各種纖維材料和紡織工業的不斷發展，紡織行業在滿足了人們對服裝和家裝的普遍需求后，發展重點轉向產業紡織品，以更好滿足人類社會現代工業和現代經濟對紡織品的新需求。玻纖產業紡織品也成為繼功能玻纖、玻纖增強基材之后，玻纖產業新的經濟增長點。
    玻璃纖維是普遍使用的產業用纖維之一?；仡櫜ＡЮw維工業的發展歷史，開發越來越多的產業紡織品是擴大玻璃纖維應用的必經之路。在我國經濟持續高速發展帶動下，經過我國玻纖業界的努力，我國連續玻璃纖維高速發展，每年玻纖紗的生產量已超過200萬噸，出口量100萬噸左右，使用量已達130萬噸，產量出口和使用量均為，各種玻纖紡織品產量也達100萬噸。在這種形勢下，更好發展玻纖產業紡織品是實現我國玻纖工業調整結構，科學發展，推進我國整體經濟發展所必須思考和實現的目標。
    要發展好玻纖紡織品，必須注重玻璃纖維的特性，根據相關產業部門特別是基礎產業部門的應用要求，選擇或開發合適的玻璃纖維品種，經紡織加工成能滿足需求和發揮玻纖性能的結構形式的紡織品，經過改性涂層處理解決應用技術，以取得有性價比優勢的使用效果。玻纖產業紡織品按應用特征主要有以下幾大類。
    一、增強基材
    玻纖及其織物作為增強基材是其主要應用。這時它以復合材料形態在使用，這類應用已相當廣泛。隨著現代經濟的發展，對新材料的要求越來越多，復合材料的應用也越來越多，相應對增強基材的要求也越來越高。玻纖主要用來對以下基體進行增強：
    1、對樹脂增強，形成增強熱固性樹脂（FRSP）制品。其輕質高強、良好的耐腐蝕性已得到廣泛運用，如交通運輸：包括航空、汽車、軌道交通、船舶及海洋工程等；建筑及基礎設施工程：包括供排水，氣、液燃料輸送，涵洞橋梁工程等；環境工程：煙氣及污水處理設施；可再生能源建設：風能、沼氣及太陽能設施；工業及休閑、辦公設施。
    近幾年人們重視可持續發展和綠色低碳經濟目標，加大了對FRSP的用量和發展，年增率達10%以上，突出有代表性的是：
    我國風電新裝機容量，連續3年翻番，2009年新增裝機1400萬千瓦，推動我國復材和增強基材的發展。
    我國煙氣脫硫（FGD）裝置持續高速增長，預測未來10年，將從36.5萬兆瓦提升至72.3萬兆瓦。實踐證明，在這一應用領域FRP是高性價比材料，近年年增率在50%左右，FGD新建和替換是FRP的一大應用市場。
    我們注意到FRSP的發展對玻纖增強基材的新要求，主要是在質的提高上。
    a.玻纖本身性能的提高。更高的強度和模量，更好的耐酸蝕性能，以及與增強基體更好的相容性等。
    b.紡織品結構的提高。更好的可設計性―――多種方向性選擇，以更充分發揮玻纖增強效果。
    c.更好的FRSP閉模成型適應性，以提高制品尺寸精確和穩定性，并提高生產效率。因此除提高玻纖傳統增強基材，如紗、氈、方格布、增強基布等質量外，要著重發展更利于環向增強的編織物，更利于方向選擇、無折皺、復合化的多向針織物和復合織物，以及更具有立體強度的多維織物和預成型體。
    2、增強塑料（熱塑），形成增強熱塑性塑料（FRTP）制品。塑料是高分子材料的主體，占70%左右。隨著技術的發展，其品種越來越多，性能也不斷提高。玻纖的加入能明顯提高其力學等性能。其增強效果與玻纖含量和狀態有關。由于塑料的高粘滯性，玻纖難以均勻、多量進入塑料并保持較佳增強狀態，所以FRTP制品的應用滯后于FRSP。經過不斷努力，加之其可回用性和較好的韌性。國際上從上世紀80年代，我國從上世紀90年代，FRTP的增率超過了FRSP。當前我國FRTP已占FRP總量的1/4以上，增強塑料用玻纖量已達20萬噸/年。FRTP的規?；瘧茫_始于對PA增強用于防腐耐油機械零件，增強PBT用于電器，以及對量大價低PP增強用于一些工程件。當前FRTP的熱點市場為：增強PPS、PEEK高性能工程塑料用于航空和高性能工程件；增強PP用于汽車圍護和裝飾件。
    為使玻纖和塑料很好均混，采用各種預混手段，制成料粒、片材、預漬織物等半成品，這就要求玻纖紗從浸潤劑這個關鍵環節解決與不同被增強塑料的共容親合，再根據不同制品探求合理工藝，提高玻纖在制品中的含量和佳受力狀態。綜合起來有六種，主要特征見附表。玻纖基材進而要根據不同工藝主動探求佳結構形式（紗、氈、織物）。
    3、增強高分子彈性體。高分子彈性體包括天然橡膠、合成橡膠和聚氨酯彈體等。這些是高分子材料的一類，有相當的資源量，這些材料有彈性，可減震，有較好的耐磨性和化學穩定性（耐油、耐水、耐溫）。但是強度模量低，用玻纖作為骨架材料來增強，力學性能有較大改善，還可穩定尺寸。因此可制作許多有價值的制品，如傳動帶、運輸帶、礦用導風管、輸油水膠管、輕質型材、鋪裝材料，以及磨擦片和耐熱密封帶等?；趶椥泽w的料性，作為骨架材料的玻纖，其浸潤劑要適宜和彈性體基體粘結，還要對紗和布做乳膠預處理，進而加工成簾線和簾布等結構形式，后經過硫化等制品成型。從事玻纖增強彈性體生產就要堅持這方面的專業積累，不斷提高增強效果，擴大制品應用范圍。
    4、增強無機膠凝材料。主要指氯氧鎂和石膏。我國此類產品資源豐富。按規范條件下生產的制品，比水泥制品質輕，防水耐熱性好，耗用能耗較低，有一定的力學性能，所以以板材為主要形式的產品，代磚代木，在建筑工程等領域得以迅速推廣應用。我國石膏板2009年產量已達13億平方米，玻鎂板年產量也超過6億平方米。用玻璃纖維對它們進行增強，可明顯提高制品的力學性能，特別是抗彎抗沖擊性能，同時也改善一些物理化學性能。這個領域年用玻纖量20多萬噸。還有石膏板貼面等新的增強形式要開發，潛在市場有40萬噸/年。增強氯氧鎂和石膏用玻纖基材，有短切原絲、氈和布（網）等。應該說，玻璃纖維增強無機膠凝材料有它的一些特殊規律，譬如：a.要經過制品成型的水化膠凝過程，又長期在低堿性（PH8-9）條件下，怎樣的成分玻纖更合理？b.面對硫酸鈣、氯氧鎂等結晶的膠體，玻纖用什么浸潤劑？要否對紗和織物作預處理才能更好親和？c.玻纖基材以怎樣的結構形式和配向，適應制品成型工藝，求得對制品的佳增強效果？過去限于成本要求，對無機膠凝的玻纖增強基材，往往借鑒已有的中堿產品。筆者認為，面對如此大的應用領域，應針對它的特色深入進行專業開發，以求得更好增強效果，進而推動玻纖增強膠凝材料制品的更廣泛應用。
   二、新型建筑材料
    建筑工程的輕量化、多樣化和更加安全性的發展，推動著新型建材快速增長和推廣使用?！凹徔椊ㄖ笔墙ㄖl展的一支。玻璃纖維憑借高強度、低伸長、不燃性和好的耐候性，其紡織品在新型建材中占有一席，在眾多場合顯示出優越性，得到規?；瘧?，并不斷擴大發展。例如，增強改性瀝青和其他高分子材料，用做屋面和地下防水；增強PVC、PU等塑料做地板材料；編成格柵并進一步處理復合，用做高等級公路路面增強等土工紡織品；制成各種美觀耐用的遮陽織物；做成防火、多樣、美觀、便于清潔的貼墻布、均光布和裝飾板；輕便、耐用、美觀、透光的建筑膜材；不同規格的防護、防水篷布等。
    新型建材使用玻纖紡織品也有它的規律性要求，要做專業性的開發。本文突出介紹兩個市場潛力較大的產品開發：
    a.濕法薄氈。它用途廣泛，如上述可用來增強樹脂、塑料、瀝青、飾墻等。在建材領域可用量非常大，所以在美國占全部玻纖產品的1/3以上，全平均也在10%以上。我國則不足3%，雖有生產但針對不同應用專業開發不夠，所以設備開工率不高。
    b.遮陽織物。近年來，日、美玻纖制品商都在積極開發。圍繞透光率、日照獲熱率、日照遮蔽系數等專業指標要求進行開發，一般用涂塑玻纖紗織造，織物組織有平紋、斜紋和集組條紋多種，還有不同顏色、花紋，制成卷簾等制品。采用遮陽織物有明顯節能效果，有檢測報告顯示，用得好可節省空調25%左右。
    建材用玻纖紡織品也有涂層處理問題，它要求有自己特色，而且具體用途不同要求也不同，不少功能是靠涂層來實現的。必須精細研究，還要注重合理的性價比。
    融入建筑工程是玻纖建材紡織應用開發的重點，包括與被增強基體的聯接，膜材篷布和遮陽織物的支撐，直到讓建筑師了解玻纖紡織品的特點和優勢所在，納入整體建筑設計等。[-page-] 
    三、耐高溫紡織品
    在200℃以上高溫條件連續使用不分解、主要物理性能不降低的，稱之為耐高溫紡織品。按此定義，玻璃纖維以它的高耐熱性和不燃性，成為耐高溫纖維的佼佼者。玻璃纖維紡織品被廣泛應用于耐高溫的多個領域，主要有：短、中程導彈護體用耐燒蝕材料；防火布、簾、服；鋁液過濾，焊接、窯爐火焰隔離用耐高溫制品；高溫煙氣過濾凈化和高溫氣體輸送材料；增強磨擦和高溫密封材料；使耐火等級達二級以上的增強保溫絕熱和外圍護材料。
    耐高溫玻纖紡織品要有好的使用效果，必須注重三個重要技術環節：
    a.根據使用溫度合理選擇玻纖種類。一般≤400℃，普通中、無堿即可；500℃～600℃，選用無堿無硼纖維；700℃左右，選用玄武巖纖維；900℃左右，選用高硅氧纖維；1000℃左右，選用石英玻璃纖維。
    b.耐高溫玻纖紡織品的結構形態。根據使用條件有繩、帶、布、氈、毯等多種。在這個領域混織技術用得較多，包括為改善紡織工藝性和織物特性，與棉及化纖的混紡混織；為提高織物厚實和嚴密、隔熱性，與變形玻纖紗、定長玻纖紗的混紡混織；為進一步提高耐熱和其他特性，與金屬纖維（銅、不銹鋼絲）和陶瓷纖織混紡混織。
    c.為在高溫條件仍保持織物的基本形態和必要功能性，又不降低使用溫度，必須下功夫對玻纖織物的耐高溫處理劑及其涂覆工藝進行不斷開發和改進。重點對硅橡膠、聚四氟乙烯和各種無機懸浮液三大類進行改性和研發。
    安全和節能將使耐高溫紡織品有越來越大的市場，玻纖紡織品在其中的市場占有率取決于它的特性和開發力度。國外許多企業長期堅持這方面的專業開發，不斷擴大應用。國內也有不少玻纖企業進入了這個領域，應堅持不懈，創新開發，更好推動玻纖耐高溫紡織品擴大應用。
    電氣化、信息化是現代化的重要標志之一。在改變發展方式的經濟戰略下，電力和電子產業會有更好的發展。無堿玻璃纖維憑借高而穩定的電絕緣性，成為新型電絕緣主體基材之一。在電機電器、電線電纜、層壓板、覆銅板等領域不斷擴大應用，年用量已達30多萬噸。近年還在探索一些新應用，例如高壓送電工程中復合材料桿塔橫擔和絕緣子的使用；玻璃鋼電桿的推廣；高性能復合材料雙極板在燃料電池中的開發應用，以及玻纖織物兩面鋪覆碳纖維和導電樹脂的“儲電裝置”等。電機電器的小型化、高效化（高壓、高頻）方向是明確的。玻纖電絕緣基材必須提高質量，不斷滿足電機電器發展的要求，才能不斷擴大應用。當前玻纖電絕緣基材有三個主要需求點：
    a.在E玻纖基礎上，希望有某些更好電性的玻纖。已經提上日程的是為減小高頻條件下PCB的介電損失，希望有1MHz條件下介電常數＜4.5的無堿玻纖，并能有更低的膨脹系數和更高的層壓板玻璃化溫度。
    b.用在電絕緣上的玻纖紡織品是多樣、多規格的，有紗、帶、套、布、氈等，其發展趨勢是細、薄，且在細、薄基礎上物理和電性能要更加均質、穩定。當然用途不同要求不同，其中覆銅板基布要求高。細者纖維要5μ，紗要2.75tex，甚至更細。其中氣泡含量要達到＜0.5個/g，不允許附有導電離子，薄度甚至要＜20μ，不但要求經緯張力均勻，還要采取措施進行平化，克服織物節點帶來的絕緣差異。
    c.玻纖電絕緣基材多數情況是和高分子材料復合使用。絕緣使用效果更多地決定于高分子材料。近些年這方面發展很快，不但對聚酯、酸醛、環氧、三聚氰胺進行改進，還要具有阻燃、磁性、防電暈等特性，并開始規模性地使用電性能更好的聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、聚苯醚和有機硅等高分子材料，所以必須注意玻纖基材與這些高分子材料的很好復合。
    五、其他功能玻纖應用開發
    1.導光功能：除專用通訊石英光纖外，玻璃光纖在普通和特種光源傳輸、設備內部和危險地域窺視領域也得到越來越多的應用。近年來開發熱點在把光纖埋入網絡監視工程安全，還開發出多種用于監測、控制和智能化的光纖傳導器。近還有制作硅線和硅粒的FRP支持體用來捕獲光線。
    2.電磁功能：用作接收電磁波的雷達罩和電磁干擾材料等。
    3.醫療方面應用：包括光剌激、內窺鏡；體液過濾；繃帶；醫療器具和醫療機械部件等。
    4.防御應用：做成復合材料頭盔；人和裝甲車用防彈片、板；防火、防輻射等專用防護服。
    六、發展玻纖產業織物的建議
    1.完善新產品開發機制。把重視新產品開發作為企業經營方針的重要內容來抓，注重建立完善新產品開發的長效機制。
    a.根據玻纖發展方向和市場要求，結合企業實際，確定長、短期目標加以落實。
    b.提高對市場新需求的敏感度，例如加強技術與銷售的人員和信息交流。
    c.建立行之有效的技術創新和新產品開發的責任制和激勵機制。
    d.注重產品應用性能的測試和評價。
    2.發揮玻纖特性，正確選材。發展玻纖產業織物必須注意發揮玻纖特點，不要盲目無優勢地代用其他紡織品和木、鋼等材料。當前更多功能性玻纖的開發給我們有更多的選擇。各種特性紗是織物特性的前提。要根據需要合理選擇，并通過改性處理和混紡混織來克服玻纖特性上的不足，賦予織物特定的表觀功能，以求擴大應用。
    3.著力提高裝備水平。產業紡織品的制成主要靠紡織機械。制品的穩定結構和較高的生產效率更賴于高度機電一體化的先進裝備。作為纖維材料的共性和相對量小的玻纖，必須注意依靠和借鑒通用紡織設備。但是玻纖的紡織工藝性差，如不耐折、不耐磨、低伸長等，又必須對紡織設備進行以張力均恒穩定為中心的改造，有些制品設備甚至要專門開發，注重紡織各道工序的設備配套，才能取得好的綜合效果。
    4.在發展玻纖產業織物過程中，企業要正確處理產品品種多而廣與專而特的關系。相對其他紡織品，玻纖產業織物應用差異化更大，用量又相對較小，所以品種規格系列多是一特點。同時它在不同領域應用又有不同特征要求，相應工藝裝置要求也有差別。一個玻纖制品企業在大限度滿足用戶需要指導思想下，要有重點供應領域和品牌特色產品，才能更具有競爭力。在此基礎上加強合作來滿足用戶的配套需求。不要不分領域，不分厚薄，不分有紡、無紡，不分針織、機織，某個產品短期有市場，就跟風添置設備生產，樣樣工藝不專，設備不精。這樣對行業、對企業都不利。
    5.加強應用開發和售后服務。加強服務是后工業時代對工業產品的要求。作為一種不明確應用方向就無法確定產品材料的玻璃纖維更應該加強。國際國內先進企業都開始了“解決方案”式服務。實際上售后服務不但利于產品銷售，而且會產生直接效益，有資料統計，80個大型企業，其服務所賺取的利潤，平均占到總利潤的25%。作為起步，我國玻纖企業要注意產業鏈上下游應用合作開發，根據應用要求提供配套產品，合作解決一些應用技術。還要注重產品售后跟蹤服務，不斷改進完善產品性能和應用技術。