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中国玻璃钢、复合材料行业技术进步撷英
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  2008年,我国热固性玻璃钢产量已达179万吨,接近美国2006年水平(181万吨).唯热塑性玻璃钢产量差距太大,不足美国(140万吨)的1/2.然而最大的差距仍然是技术水平和产品质量的差距。   回顾过去的一年,我行业在中央树立科学发展观精神指引下,在自主创新与市场向高端化发展方面,取得了令人欣慰的进步。   1.  原材料生产技术发展喜人   我国已综合多项先进技术进行创新,建立了世界上迄今最大的年产能10万吨的玻纤池窑。采用了纯氧助燃技术,通道纯氧助燃为国际首创。空气中含氧20%,含氮79%.在燃烧过程中,只有纯氧参与燃烧反应,氮仅作为稀释剂,它吸收大量燃烧反应放出的热,从烟道排走,造成能耗浪费。对窑炉、燃烧设备、熔制工艺等关键技术进行创新后,能耗降低5%.尤其是从源头上杜绝氮氧化物的产生,大大减少了对空气的污染。巨石集团有限公司在其生产线上采用电脑控制,实现生产全线物流自动化,整体达到国际领先水平。   自主研发的三维立体织物已用于生产风力发电机叶片。纤维织物整体穿刺技术生产的产品已用于单晶硅、航天等领域,并出口到发达国家。   玄武岩连续纤维及其制品生产技术我国已居世界前列。可连续生产5.7微米的连续玄武岩纤维。已自主开发工业用高温过滤毡、汽车尾气过滤材料、刹车片、多轴向织物、3D织物、建筑结构补强材料、光纤套管等高技术含量产品。浙江石金玄武岩纤维有限公司在浙江横店建成了年产能2000吨的高端玄武岩纤维生产厂(迄今全世界玄武岩连续纤维产量不足4000吨),该生产线采用有自主知识产权的全电熔炉生产技术。该项目已经于2008年12月被国家发展和改革委员会列入新增的产业化投资计划。此外,该公司还为加拿大提供了汽车制造用SMC无捻粗纱。   2008年有两家千吨级碳纤维生产线投产。国产碳纤维已用于航空航天领域。   高分子材料工程国家重点实验室(四川大学高分子科学与工程学院内)开发的苯并恶嗪树脂玻璃化温度与力学性能优于通用的酚醛、环氧、不饱和聚酯这三大树脂,唯其粘度高、工艺性高待提高。已用于工业化生产电机和变压器电绝缘材料、真空泵旋片。其不同系列技术已转让给美国和我国台湾省。   2.  能源、环保产品制作技术与产品质量显著提升   风能发电用复合材料叶片和机仓罩2008年发展迅猛。据估计其玻璃钢/复合材料用量逾8万吨,相当于我国1989年全年的玻璃钢产量和印度2006年全年产量。   在大功率风力机叶片生产中,研发成功根端一次灌注成型;叶片根部缠绕、叶片胶板、翼板预制;叶根预成型后再将其置入叶片中整体灌注树脂等新工艺,提高了生产效率与产品质量。有的由单片占模时间由72小时缩短到48小时。   制造2.0MW风力机叶片(长39.15m,重5.9吨)采用了碳纤/玻纤混杂技术。采用碳纤作主梁,具有甚佳的疲劳强度与力学性能,使叶片向大型化与轻量化发展。   除手工积层、拉挤、预浸料法外,真空导流已成为制作兆瓦级叶片的主流工艺,其有机挥发物低于50PPM,较符合环保要求。我已自主开发真空导流制作机仓罩技术,西班牙Gemsa公司以真空导流法制造机仓罩的技术就是东华大学纺织学院指导开发的。此法产品质量好、污染小,但因辅助工艺材料价昂,成本较手糊法高10%以上,故尚未普遍推广。   企业自主创新,研发成功SMC(Sheet Molding Compound-片状模塑料)高密度复合材料沼气池,并已投产,为惠及农民、开发可再生资源、保护绿色环境、建设社会主义新农村作出了贡献。   为发展我国运程电力输送技术,在武汉安装了7500KV特高压冲击实验用玻璃钢塔。塔体玻璃钢部分高26m,外接圆直径6m,由468块1×1m的SMC板块组装而成。此种结构运输安装便捷,成本低于传统的缠绕法。经计算,此塔能经受3.7m/S的风速与7级地震(0.15g)。   企业自行研制拉绕设备,生产的拉挤管材脚手架,已用于电力系统,品质优于舶来品。   哈尔滨玻璃钢研究院与辽宁电力公司研发的碳纤维复合材料架空导线已开发成功,并已用于电网至沈阳市奥运足球场的输电线路。   在热电厂烟气脱硫工程中,采用E-CR耐化学玻璃纤维无捻粗纱与单向布及乙烯基酯树脂, 摈弃传统的螺旋缠绕,轴向强度与径向强度均籍环向缠绕实现(轴向强度主要藉缠单向布)--避免了以往管道两端径向强度过大而轴向强度偏低的问题。此法已逐渐推广。   3.  生产工艺及装备硬软件日臻国际水平   玻璃纤维增强塑料夹纱管是我国复合材料的大宗。其生产设备主机改为下加砂后,经自主创新,将树脂、砂子分别加入螺杆挤出机,经混合后再落到运动中的兜砂布上,夹砂层树脂用量由原来的25%下降到13.5%,即可保证管道的“B水平”,满足管道质量要求,大大降低了成本。   采用滚珠丝杠,实现螺旋缠绕与环向缠绕的小车直线运动的纤维缠绕机已通过验收。此机专为生产电气绝缘管而设计,主轴与小车分别采用伺服电机驱动,由电脂保持内联系,传动精度高。   纤维缠绕管、罐软件水平明显提升,经改进后的软件驱动的缠绕机,管道品质(尤其是管承、插口)明显改进。我软件已得到广大企业采用,并出口到美国。   我国设计并在阿塞拜疆当地生产的玻璃纤维增强塑料夹砂管用于输水工程,直径2m,工作压力10-25kg/cm,总长265公里,管道与工程质量受到阿政府与德国监理的好评,提高了我国复合材料行业的声誉。   高等学校研发的缠绕机已达22轴,飞机部件、风电叶片、大型管道等可采用铺放工艺制作。   中材科技(苏州)公司的先进复合材料高压气瓶已成为全球四大复合材料气瓶品牌之一,其金属内衬封头曲面设计摈弃了传统的半球、扁椭球、等张力曲线,采用了碟形封头,使容积增加;缠绕过程张力递减技术;大丝束(50K)碳纤用于纤维缠绕,金属内衬外表面与复合材料界面处理技术;悬臂固定水平旋转连续固化装置。已取得6项发明专利,3项实用新型专利。   4.  为发展我国高科技和国防事业作贡献   北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一。自1988年迄今,我国科学  家利用此装置在世界高能物理领域占有一席之地。在对此装置的改造中,成功地采用了碳纤维复合材料内外筒(用在谱仪上).改造后的北京正负电子对撞机性能大幅度提升,成为国际上最先进的高能物理实验装置之一。   今年神舟七号飞船上,成功地应用了复合材料结构件与功能件。   5.  SMC/BMC   2008年春,天津开发成功了SMC模压电气控制框,并开发系列产品。   由中国科学院化学研究所与宁波奇乐电器实业有限公司共同研发的高性能纳米复合团状模塑料(BMC-Bulk Molding Compound),采用纳米材料改性等技术方案,其压制件机械性能、绝缘性能大幅度提高,制品成型收缩率大为缩小。经中国化工信息中心、宁波市科技信息研究院查询,具有新颖性。业内BMC资深专家匡伯铭教授悉其性能指标后,连声称赞:不容易!性能就是领先。尤其是作为低压电器所要求的弯曲强度提高70%,受到诸多用户的好评。施耐德电器、美国通用、罗格朗、上海电器科学研究所(集团)有限公司、上海电器等著名公司均为奇乐的用户。此BMC料经机械工业电工材料产品质量监督检测中心检测,各项性能大大优于国家标准。   
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