國內(nèi)FRP復(fù)合材料新興市場開始啟動
2009-11-25 來源:中國聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞:玻璃鋼復(fù)合材料 碳纖維 玻璃纖維
面臨國內(nèi)FRP復(fù)合材料新興市場,并不是我們“一家爭鳴”。從已知的這一市場中,高性能纖維材料(碳纖維、開芙拉纖維、高密度聚乙烯纖維、陶瓷纖維、玄武巖纖維、金屬纖維),工程塑料、環(huán)氧樹脂等熱塑性熱固性基體材料求得自身發(fā)展中,也在新興市場進行創(chuàng)新和擴張。因此,我們面臨的挑戰(zhàn)和競爭更為激烈,由市場啟動來考慮采用玻璃鋼復(fù)合材料的必要性和經(jīng)濟性,玻璃鋼產(chǎn)品必須進行設(shè)計。已故著名力學專家朱頤令教授曾多次提到“人類在使用材料上必然王國向自由王國邁進了一步,過去是為特定的結(jié)構(gòu)物選擇材料,現(xiàn)在可能為特定的結(jié)構(gòu)物設(shè)計材料”。他又提到“復(fù)合材料不僅是個材料,更恰切地說是個結(jié)構(gòu)”。朱教授這些結(jié)論發(fā)表后十年,美國國會技術(shù)評價局的專題報告中提到了”先進復(fù)合材料,與其看作是材料,確實更應(yīng)該看作是結(jié)構(gòu)“,F(xiàn)任上海玻璃鋼設(shè)計研究院張汝光教授在近幾年復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的各種會議上呼吁企業(yè)要”認識復(fù)合材料,用好復(fù)合材料“。其提出的背景是,如果我們不認認真真去研究這個問題,我們某些產(chǎn)品可能在新興市場淘汰出局。十多年前,全國各地“一窩風”掀起玻璃鋼門窗產(chǎn)業(yè)到今天的“萎縮”,是深刻沉痛的教訓(xùn)。
為什么幾十年呼吁的設(shè)計理念和觀念離我們那么遠,長期又走不進中小企業(yè)?而且只是“束之”在大專院校、科研院所、大型企業(yè)的“高閣”。多少年來,系統(tǒng)的復(fù)合材料設(shè)計制造專業(yè)并沒有足夠引起大專院校的重視;人才缺乏、專業(yè)人材不足、系統(tǒng)復(fù)合專業(yè)人材的匱乏是國內(nèi)中、小玻璃鋼企業(yè)普遍存在的現(xiàn)象,一方面企業(yè)缺少制度和環(huán)境留住科技人員,另方面一批年輕的科技人員也不愿去鄉(xiāng)鎮(zhèn)個體企業(yè)扎根。處于這樣現(xiàn)狀,我們覺得,象德州、棗強、安邱、武進、宜興、沁陽等地,有幾十家玻璃鋼企業(yè)結(jié)聚的地方可以聯(lián)合起來,先走一步。由政府牽頭、企業(yè)出資,建立民辦的自負盈虧的玻璃鋼復(fù)合材料研究設(shè)計所。這個所職能為成員單位設(shè)計產(chǎn)品、審議產(chǎn)品;為企業(yè)選材和產(chǎn)品性能進行預(yù)測試測定及咨詢;為企業(yè)申報科技新產(chǎn)品、新技術(shù),爭取政府科研資金支持;為企業(yè)架起與大專院校、科研院所的產(chǎn)學研聯(lián)系;與企業(yè)一起參與市場調(diào)查、信息發(fā)布、名優(yōu)產(chǎn)品的入市;為企業(yè)傳播新技術(shù)、新材料、新設(shè)備和培訓(xùn)企業(yè)技術(shù)和管理骨干。殷切希望這些地區(qū)的政府和企業(yè)積極動起來,籌集資金,招募有志的科技人員,老中青三結(jié)合模式開展設(shè)計創(chuàng)新,使我們玻璃鋼中小企業(yè)的“產(chǎn)品真正成為充滿設(shè)計行為的理想結(jié)構(gòu)物”。
玻璃鋼產(chǎn)品設(shè)計,包括材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和造型設(shè)計。由于玻璃鋼具有材料設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計同時進行的特點,因此盡可能在設(shè)計選擇材料性能時大幅度減輕玻璃鋼制品重量。材料設(shè)計中首先是根據(jù)產(chǎn)品性能要求合理選擇樹脂和玻纖織物。選擇不同性能的樹脂及纖維織物,能組成各種不同性能的玻璃鋼,由于原材料和工藝等多種原因,玻璃鋼性能的分散性較大,所以必須考慮材料性能的可信度,把玻璃鋼的材料標準值定在可靠的程度上,制定合適的安全系數(shù),如果可能,原材料本身的離散系數(shù),也應(yīng)包含在強度標準中。目前玻璃鋼制品的設(shè)計方法,一般企業(yè)沿用等代設(shè)計,即在結(jié)構(gòu)物形狀、荷載、使用環(huán)境等都不變的條件下,用玻璃鋼代替其它材料制作另件,通用材料的設(shè)計方法對玻璃鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計仍是值得借鑒的,但在進行結(jié)構(gòu)分析時,要考慮玻璃鋼的彈性模量低、剪切強度差以及各向異性等特點。造型設(shè)計要充分利用玻璃鋼易成型的特點,選擇合適的結(jié)構(gòu)形狀來彌補玻璃鋼剛性差的缺點;或者改變傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式,充分發(fā)揮玻璃鋼的特性。和過去的常規(guī)材料相比較,玻璃鋼制品設(shè)計的自由度很大。
在考慮玻璃鋼復(fù)合材料設(shè)計的同時,引入夾層結(jié)構(gòu)是重要的形式。當前,玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于造船工業(yè),建筑業(yè)、航空航天工業(yè)。采用玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)使玻璃鋼產(chǎn)品體現(xiàn)在更低重量的條件下的高強度、高剛度,更富有市場競爭力。近幾年,順應(yīng)風電業(yè)發(fā)展,國內(nèi)外制造夾層結(jié)構(gòu)的企業(yè)云集市場。目前有四種結(jié)構(gòu)材料:3D結(jié)構(gòu)玻纖記憶織物、鋁質(zhì)或紙質(zhì)蜂窩結(jié)構(gòu)、輕木、有機或無機泡沫塑料。玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)制造主要是面板和夾層面的粘合,這一方面,DIAB(昆山)公司先后在國內(nèi)舉辦多次培訓(xùn)班,從理論和實踐結(jié)合上系統(tǒng)推進了夾層結(jié)構(gòu)在葉片和造船上的應(yīng)用。
我國玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了四十多年的發(fā)展歷程,今天,全球金融危機正好為我們追趕國際先進水平贏來了時間和機遇。由于國內(nèi)UPR下游應(yīng)用大量于國內(nèi)玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)業(yè),使這一行業(yè)回避了全球金融危機直面帶來的影響;發(fā)達國家和地區(qū)目前仍然處于危機沖擊,促使了這些國家的企業(yè)和人才向我國或發(fā)展中國家的傾斜和轉(zhuǎn)移。我們可以講,世界玻纖,我們最大;世界樹脂,我們最多,但是我們的技術(shù)品牌離世界還有很大距離。因此,我們要搶時間,找差距,集人材,重創(chuàng)新,加快產(chǎn)業(yè)從傳統(tǒng)市場向新興市場轉(zhuǎn)移和開拓。在我國,在亞洲、在中東,玻璃鋼復(fù)合材料正迅速成為主流技術(shù)和首選材料。這正如歐洲JEC集團董事會主席F.Mntel所說,“復(fù)合材料市場無處不在地進行著擴展。中國目前已是世界上最大的復(fù)合材料市場之一”。
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(苒兒)