玻璃钢复合材料应用渐入佳境

    开通不久的京广高铁线让人们耳目一新：全新“火箭式”车头，通过隔音地板、高防声车窗、高隔声内风档、车地板结构等多种新材料、新技术应用，其中包括玻璃钢复合材料，不仅实现了轻量化，而且实现了时速300公里车内噪声水平不超过66分贝的目标，远低于飞机舱内噪声。
    为什么会有这么神奇的效果？“玻璃钢复合材料最大的优势是可优化设计每个特定要求的产品，最大限度保证产品的可靠性和降低成本；除此外，玻璃钢复合材料具有耐磨、导电、屏蔽、吸波、透波、绝缘、防腐、透光等各类优异性能。”中国复合材料学会科技发展与咨询委员会委员、中国不饱和聚酯树脂行业协会副秘书长赵鸿汉说。
    据悉，在电子信息材料中，环氧基玻璃钢复合材料占据绝对优势；游艇、渔船、救生艇、各类高速工作艇等，环氧乙烯基和不饱和树脂基玻璃钢复合材料占了绝对优势；在城乡给排水工程、海水淡化工程、反渗透膜水处理和化工防腐工程，大口径玻璃钢管道和储罐占了绝对优势；当今低碳经济中突出轻量化装备的汽车工业、高速铁路和轻轨地铁产业，玻纤增强热塑性塑料、酚醛基、环氧基、不饱和树脂基玻璃钢复合材料占有了绝对优势；当今建筑节能中外墙保温材料，工业脱硫、脱氮，废水、废气、粉尘等处理，玻璃纤维和玻璃棉各类制品在与其它新材料竞争中占有一定的优势；新能源风力发电配套的各类叶片，环氧基和不饱和树脂基玻璃钢复合材料占有绝对优势，业界已在5MW、6MW风电叶片中尝试制造了70多米的风机叶片。
    赵鸿汉表示，近10年来，各类高性能玻璃纤维的开发，高性能玻纤表面处理技术的突破，高性能基体树脂和塑料新品种的出现，各类玻璃钢复合材料黏结用结构胶的层出不穷，使玻璃钢复合材料突现新的飞跃。近几年，玻璃钢复合材料在加工装备领域取得了一系列重要进展，如预浸机、铺带机、复合材料全自动液压机、LFTD生产线、高压注浆机、LRTM抽真空灌注机、多层复合机等，值得一提的是CAD等（计算机辅助设计工具）的介入和先进加工技术的开发，使得玻璃钢复合材料的竞争力不断增加，应用领域不断扩大，除用于结构材料外，扩展到功能材料领域。
    数据显示，改革开放前，我国热固性树脂产量不足10万吨，玻纤增强塑料的应用寥寥无几。30年后，我国热固性树脂应用需求量达到了250万吨左右，玻璃纤维国内需求量达到200万吨左右，其中用于增强热塑性树脂的玻纤用量超过了20万吨。全球高性能纤维如碳纤维、开芙拉纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维等也从高端军事、航天航空领域向民用领域进发，但这些高性能纤维的全球需用量目前仅在8万吨左右，与全球玻璃纤维需用量相比是1/60；在我国的比例是1/200。赵鸿汉认为：“从这些数据中得出两个结论，玻璃钢复合材料在与其他新材料的市场竞争和角逐中，依然支撑和配套着当代制造业的转型升级；玻璃钢复合材料的持续创新是未来与其他新材料性价比竞争的关键。”
    业内人士普遍的观点是，当前，在玻璃钢复合材料的深入应用中，困扰企业的是产品设计的滞后。多少年来，使其打入其他常规材料的领域，试图代替其他材料而一争高低的所谓代“钢代木”，造成产品的功能性发挥不足，材料堆积和浪费，特别是对次承重和承重结构的产品“依样画葫芦”，这一现象将会被当前普遍采用的抽真空灌注成型工艺所“击破”。一件大型异型玻璃钢制品经过3D造型设计、模具设计、制品厚度和芯材设计、流道布控设计及玻纤铺成受力设计后，通过抽真空灌注达到了“一气呵成”，制品真正达到了轻质、高强、高附加值。就树脂用量来讲，将近要减少原来的四分之一。解剖抽真空成型工艺，从材料的角度来看，低黏度、高强度、耐疲劳低放热峰的树脂成为今后开发的课题，玻纤及多轴向织物成为承重负荷的主体而获得优异性能的结构，而高强度、高模量、耐疲劳的高性能玻纤成为重要选择。这样的材料和结构组成的玻璃钢制品，才能认为是先进玻璃钢复合材料，才能去迎击传统市场的节能减排和新兴市场的开发，从根本上避开了无序竞争，以质取胜，实现从制造价格优势到制造价值优势的转变。要实现这个转变，就是要通过设计提高制品的高技术含量。
    赵鸿汉等业内专家认为，在当前，要看到现代市场上的价格竞争，已经是建立在非价格竞争优势基础之上的。这种竞争是针对满足消费者在产品质量、品牌、技术水平、售后服务、企业形象等差异化消费需求的基础上进行的价格竞争。这与市场上所进行的不计成本的价格战有着天壤之别。当前，在与高性能材料的市场竞争中，要立足自身创新，又要“东张西望”，把脉各种新材料市场走势，实现与高性能复合材料互动优势，互为补充，推进玻璃钢复合材料成为当代工业重要的轻量化功能化材料之一，又不失为一种战略性新材料。