玻璃纤维增强材料的发展简史

    在玻璃纤维的总产量中,约有70%用作复合材料的增强材料,其中主要用于塑料增强。自70多年前塑料开始使用增强材料以来,玻璃纤维就一直伴随着塑料工业发展。玻璃纤维与各种树脂的结合衍生了多种优异性能,开辟了数不清的终用途,使玻璃纤维增强塑料(简称玻璃钢)获得广泛公认和迅速增长,成为玻璃纤维的主要市场。与之相对应,玻璃纤维生产企业大多数都制造用作玻璃钢增强基材的产品。
    早的玻璃纤维是大自然的杰作。当强风吹到流动的玻璃态火山熔岩的浪峰上时,风把熔岩牵伸成细纤维状,并把它们刮到树上。这些细纤维被鸟类用来加固它们构筑的巢。这种现象在上很多地方都有所发现,显著的是1906年在夏威夷地区的基拉韦厄火山和维苏维斯山所观察到的景象。
    后来,古代叙利亚人、希腊人、埃及人等陆续尝试了用加热的玻璃棒来拉制玻璃纤维。但这些玻璃纤维都只被当作稀奇物和装饰品,产量极少。直到1937年美国成立了OwensComing玻纤公司,才开始了玻璃纤维的商品化生产。其中连续玻璃纤维被织成布,浸渍清漆,用作电工层压板。后来玻璃纤维与1935年问世的聚酯树脂开始了结合,从此诞生了“增强塑料”。
    第二次大战刺激了玻璃纤维增强塑料的发展。一些玻璃钢产品获得成功应用,并迅速开发了与之相应的成型方法。因为战争需要,批玻璃钢产品包括防击穿气体贮罐、雷达罩、人体恺甲、军用飞机和陆地运输用轻重量部件等。
    战后,研发重点从军用转到了民用,钓鱼竿是批消费产品之一,汽车、船艇产品也陆续占领市场。玻璃纤维、树脂和成型技术都随着时代的进步而不断改进和革新,使玻璃钢工业得以迅速发展。从20世纪60年代到新千年的开始,美国玻璃钢平均年增长率为7%(美国的玻璃钢用量接近总用量的一半),其他大多数地区的年增长率为3%以上。但在几十年的发展过程中,玻璃钢工业也随着总的经济形势的变化而变化,经历了上升和下降的循环。近一次的高峰是在2000年,紧接着在2001年经历一次严重滑坡,随后在2002年逐渐回升。这种循环是玻璃纤维和玻璃钢市场的固有现象,与很多产品市场相似,并不会影响此行业的根基。
    玻璃钢的持续发展归因于它卓越的综合性能。玻璃钢具有优良的比强度、刚度、耐气候性、耐腐蚀性和耐用性;几乎可设计和塑造成任何所需形状,可达到任何美学要求;可实现部件整体成型,大大减少组装零件数量,节省模具费用;同时其制造技术容易掌握,所需投资较小。这些优点吸引了成千上万的“低技术”入门厂商进入这一领域,共同演绎和推进这一富有生命力的行业。通过不断创新,玻璃钢用作工程材料的地位日益稳固,在取代传统材料,发挥减轻重量、节省能量、集中功能、提高设计灵活性之作用方面成效卓著,成为材料科学的重要分支。