玻纤增强基材的创新与发展
一、形势要求加快我国玻纤增强基材的创新与发展
1、增强基材是玻纤及其制品的主要用途
玻璃纤维的特有本性和玻纤工业七十年的实践都告诉我们，玻璃纤维产品主要用做增强基材。用于增强树脂、塑料等高分子聚合物和增强石膏、菱镁、水泥等无机胶凝物。用来增强形成复合材料的玻纤产品占到玻纤总产品的85%左右。从另一角度讲，上述两大类复合材料做为增强基材也有多种纤维材料。但是当前工业性复合材料中，玻璃纤维仍是主体增强基材，而全部增强纤维材料中玻璃纤维也占85%。两个85%就说明了玻纤增强基材的发展对玻纤工业本身和玻纤增强复合材料的发展的关健作用。玻纤增强基材的发展取决于玻纤产品更好的满足复合材料的拓展和性能提高的要求。也就是要通过不断创新提高玻纤制品的产品质量，扩大产品品种和开发应用技术并不断提高性价比，以巩固扩大玻纤产品市场，以求得玻纤工业的更好发展。同时推动复合材料工业更大领域的应用和发展，在国民经济发展中发挥更大的作用。
2、当前形势更需注重玻纤增强基材的创新与发展
进入二十一世纪，我国玻纤工业高速发展，年产是从2000年21.6万吨到去年的160万吨已居位。这期间不但满足了我国玻璃钢、工程塑料、电子电气、新型建材等下游复合材料的工业需求，求得了共同快速发展。还不断提高产品出口，年出口量从2000年的8.19万吨到去年的108.5万吨，出口产品比例超过60%，形似出口型行业。满足了国际上对玻纤增强基材部分需求。
今年以来，我国玻纤工业顺着原有发展势头，更强化了增产力度，三季度前就有六十万吨新生产能力投入。但是美国次贷危机，逐步发展为金融危机并影响到经济发展滑坡。出口比例很大的我国玻纤工业必然受到影响。二季度开始有滞销现象，上半年对美国玻纤出口比去年同期下降15%，情况还在逐月加重，截止八月末池窑企业玻纤纱库存量达13万吨。
在当前国际经济环境下，我国经济发展也会受到影响，但持续发展的总体格局没有改变。我们应该很快紧跟，迅速把着眼点放到满足增加内需上来。爱尔兰研究与市场公司《2006－2010玻纤工业报告》预测我国内玻纤需求，5年将平均18%增长，到2010年达159万吨。不久前玻纤市场论坛上，下游工业提出的需求和这个预测相当，热固增强为80万吨，热塑增强为21万吨，电子电器为35万吨，增强菱镁20万吨，建筑装饰、耐热、磨擦等10～15万吨。我国每年进口玻纤制品在20万吨左右，是其中较高档次的市场需求。我们必须有一种责任感，千方百计来设法尽快满足国内对玻纤的各种需求。
要扩大国内玻纤市场，在玻纤产品的生产技术、经营模式、售后服务和应用技术等方面都需做些创新和改进。加大淘汰低劣高耗产品力度。对仍需进口的高档次产品要努力加快开发。对原出口较多的中档增强基材要进一步提高效率和产品质量并针对我国各类复合材料生产的实际情况进行解决方案式配套服务。要下大气力积极参与热点及规模较大的新复合材料产品的产业链的联合攻关和服务。总之，在产品供大于求，总体经济发展不旺情况下，要付出更多的精力在产品应用、市场开发上。
3、玻纤增强基材基本要求和创新重点
玻纤增强基材的发展要紧紧围绕满足相关复合材料的要求和发展。当前主要要强调品种和质量方面的满足。这种满足从复合材料的共同规律看来，复合材料的力学、功能及特殊性都与增强基材密切相关。玻纤增强基材提高主要以下几个方面：
⑴稳定并提高玻纤增强基材的基本性能。这是巩固扩大玻纤在和其它纤维材料竞争中，作为主导增强基材的主要方面。开发具有更好力学性能和功能的玻纤是比较有效的办法。
⑵开发多种稳定力学特性的玻纤制品并能较好适应组合和配套，给复合材料可设计性更多的结构选择，是玻纤增强基材制品开发要注意的方向。
⑶要注意满足复合材料各种成型工艺，特别闭模、规模化、自动化、连续性高效生产工艺对玻纤增强基材的要求，根据不同工艺在浸透速度、结构形式等方面满足要求。
⑷高度重视浸润剂和粘结剂的开发和改进，提高玻纤与被增强基体的互浸能力和偶联作用，大限度地发挥玻纤的增强作用，体现复合材料的耦合效应。
⑸努力提高玻纤增强基材的生产效率及生产的可持续性。并从积极推进整个经济可持续发展中找发展方向，其中节能降耗、环境友好是要重点考虑的因素。
我国玻纤增强基本材已经有了很大发展。已经成为玻璃纤维的主导产品。玻纤纱的质量得到稳定提高，不少特种玻纤均实现了产业化。增强玻纤制品的基本品种都能工业化生产，传统的无捻粗纱、方格布、短切纤维毡迅速提高质量，扩大生产规格，成为出口主流产品。同时开发了一些新的增强基材，如连续纤维毡、针刺毡、连续单丝毡等。玻纤针织物、缝编毡、多轴向织物和复合毡等也已可批量供货。增强型浸润剂已得到普遍使用，基本实现了按制品不同的分类。一些产品已经达到了国际先进水平。同时我们应该看到，我国玻纤增强基材整体状况离国际先进水平还有差距，主要是玻纤制品综合技术开发能力还不够强，满足复合材料新发展方面还现滞后。所以本文想重点就当前热点和前沿的风电叶片和增强热塑性用玻纤基材提供一些信息和大家交流，以便大家在确定玻纤增强制品创新发展重点时参考。
二、风电叶片用玻纤增强基材
1、需要进一步重视
⑴风电作为一种可再生能源，人们共识和实践会得到较快发展，全范围2003-2007年均增长率为24.7%，2007年累计装机容量达94112兆瓦，今后五年预计年均增长为20.6%。 我国奋起在追，2004年以来每年总容量都翻一番。2007年新增3449兆瓦，累计装机达6050兆瓦，规划2010年达10000兆瓦。
⑵风电FRP叶片用玻纤增强基材在设计中要求大限度发挥玻纤的增强作用，从而使叶片自重尽量轻。而且电机功率越大，叶片越长这种要求越高。叶片的结构形状及尺寸精度的保证；叶片制造效率的提高及相应工艺方法的改进均需要多种玻纤制品形式。目前40M以内的叶片主体增强基材仍是玻璃纤维。虽然每MW风电用玻纤5－8吨，量不算很大但它对玻纤基材的高要求，代表了基材发展方向。满足了它也就提高了FRP船舶、运动器具以及其它闭模成型FRP制品所需的玻纤增强基材的水平，也就是提高了玻纤增强基材的整体水平。
⑶为发展我国风电市场，在政府引导下，一些地区和企业积极投身于风电事业，国际知名企业也纷纷落户，已经建设和建成了一些风电设备和叶片制造基地，甚至已有兆瓦级叶片出口。现在是玻纤基材跟不上这种形式，特别兆瓦级的叶片主要还用的进口玻纤制品。我国不少玻纤企业也在努力开发风电叶片用玻纤制品，一些品种也得到认可，但总体质量达不到要求，还没能达到兆瓦级叶片用玻纤制品的高质量是配套供应。这对我们这个玻纤制品出口大国就要急速解决风电叶片用玻纤制品的国产化问题。
2、基材种类及前沿
⑴玻纤纱
针对风电叶片对玻纤纱的高要求，国外玻纤知名企业有两个做法：
其一，在原有玻纤无捻纱的系列中（如OCV的TYPe30、PPG的Hybon），开辟专用品种，使强度稳定在较高水平并适合增强环氧等多种树脂，在中Tex范围有多规格选择。我国大型玻纤企业也有些品种达到了要求，但占的比例不高。
其二，专门开发性能更好的玻纤纱，例如OCV专为风电开发的Hiper-tex的玻纤纱比已较大规模使用的advantex和E玻纤纱性能有较大提高，见下两表：
Hiper-tex用在风电叶片上和E-glass相比，叶片重量减少10%，如相同重量的叶片长度可增强6%。
风电叶片用玻纤纱要注意模量的提高。也有在试用S玻纤和玄武岩纤维。
⑵技术织物
这里主要指针织物暨经编织物。玻纤经编织物，玻纤纱多在有机纤维线圈中以衬经衬纬形态构成。这种织物做增强基材，相对于机织物有以下特点：
a.有更好的纱线方向选择，特别适合有离轴强度要求的场合，能更好适应叶片运行受力的多个方向性。
b.玻纤纱处无褶皱状态，减少了弯曲对玻纤的损伤并改进了机织物节点对树脂的浸透，能更好发挥玻纤的增强作用。同样重量增强的复合材料的强刚度更高。
c.比机织物更容易增厚和实现复合，从而更易适合复合材料制品的结构需求。
因为经编织物有以上特点，比机织物更适合做增强基材。经过一段开发，上世纪九十年代后快速发展，现在占到增强基材的30%左右。产品有单轴向、双轴向和多轴向几类（见图）。开始由一些专业经编织物厂开发生产。当前几乎所有较大的玻纤厂都有此产品，已成为一大类通用玻纤制品。如OCV的针织技术织物就有：单向纤维织物（0°/90°），WR编织方格布（0°/90°）；ELTM双轴向纤维织物（0°/90°）；EBXM双轴向织物（±45°）；ETLXM三轴向纤维织物（0°/±45°或90°/±45°）；E2xM四轴向纤维织物（0°/90°/±45°）7个系列。
⑶复合织物（毡）
a.包括玻纤不同结构织物的复合和玻纤与其它纤维织和的复合。
b.复合毡可以从增强基材的角度来更好满足复合材料制品不同层的要求：分别侧重承力；富树脂；增厚增刚度，便于成型时树脂流动等功能。
c.常用复合毡有两类：
①连续玻纤纱或织物与短切等毡的复合。
②夹心复合毡：面层是玻纤织物或短切毡。夹心层则是玻纤连续毡、玻纤织物或化纤无纺布。当然还可根据要求生产特殊的复合毡。
d.复合毡的生产可用针织一次完成或多层缝合而成，也有粘合而成。
图示多用的双轴纱和短切玻纤缝编复合毡和圣哥班集团的各种复合毡。
⑷预浸渍制品
系指玻纤纱和各种织物（含带、布机织物和单、多轴向针织物）经浸渍和覆膜，覆有半固化树脂的半成品。
预浸渍制品能更好适应各种闭模复合材料成型工艺：基体树脂和增强材料更均匀混，提高增强材料含量和增强效果，缩短制品固化时间。从而提高复合材料的生产质量和效率。
所以近些年赫氏（HEXCEL）固瑞特(Gurit)等不少企业都积极开发，推广应用预渍浸制品。赫氏产品为Hexply ○R固瑞特为SPRINTTM。图示赫氏公司介绍预浸料的制造和成型技术。
预浸渍制品已成为风电叶片的基本材料之一，如图示预浸料在叶片上的应用。
⑸预成型增强体
预成型增强体系将增强基材通过三维的机织、针织、编织或特定的裁、缝、粘等方法构成特定形状的整体件（图示各种预成型增强体）。
预成型增强体能更好满足一些形状较复杂的复合材料制品的闭模灌注成型工艺，而且能提高制品的整体性能。
美国BRM公司致力开发增强用新技术织物。他们生产的织物有：
a.在0°,90°,±45°方向交织纤维，织造3D预成型体
b.高性能编织物
c.先进的极向织物：用环向和经向两组纱线交织，织成圆形或螺旋形的织物。
图示BRM的各种预成型制品。
3、新型增强基材发展经验的借鉴
⑴做深做细自己的环节，进行专业性开发，玻纤厂要努力开发性能更好的纱线，玻纤制品厂则力求产品多样化、系列化、高质量。例如针织品，德国saertex、挪威Devold、芬兰ahlstrom等企业都认定方向,经多年坚持努力取得很好发展。
⑵为复合材料制品制作不断延伸方案式服务。这方面美国赫氏公司就做得很好，该公司是复合材料界的知名企业。它是以生产复合材料直接使用的各种专用材料为主的企业。今年正值该公司六十周年，在这六十年里他们在这个领域里创造过多个：碳纤维生产、玻纤电子布、结构织物、蜂窝结构、预浸料、胶模、夹心板材等。正是通过这些服务有效的推动复合材料向更高水平发展。当然它自己亦已成为终复合材料部件和结构的大牌制造商。它的产品有以下几类：
①玻纤织物，包含各种涂层织物和贴层织物。即用玻纤来增强金属箔、塑料膜和涂层。产品实例有防护罩、隔气帘、遮阳织物和窗帘、银幕、包装带、遮篷、防护衣、密封垫、贴墙布、输送带等；
②HEX TOW碳纤维
③HEX FORCE玻纤、碳纤和KEVLAR纤维织物，多轴向织物等；
④REDUX高性能粘结剂；
⑤HEX PLY预浸渍料：玻纤、碳纤、芳纶纤维等；环氧、酚醛、双马酰亚胺、氰化酯等；
⑥HEX MC工业应用模材料；
⑦HEX TOOL复合材料工具材料；
⑧HEX WEB蜂窝结构。有热塑性塑料、玻纤、碳纤、铝、芳酰胺等材质；
⑨复合材料结构。
它们还不断向高端材料推进，它们的材料航空航天占20%左右，防弹和风能方面用各占18%上下。近将玻纤基电子和芳纶基防弹基材及特种工业基材出售给JPS工业公司，以便更好发展航空用先进材料。
⑶注意从复合材料制品的设计和成型工艺中了解对增强基材的要求，而且注意和基体材料乃至辅助材料（导流、夹心、粘结等）协调发展。这方面我们注意不够。联洋公司注意工艺和材料的协调很有意义。
⑷注意提高新型增强基材制作方法的改进和装备水平的提高。经编设备德国卡尔•迈耶•利巴公司我国润源公司都有专业开发，德国HERZOG公司开发有新型编织机。
三、增强热塑性塑料基材
1、增强热塑性塑料的发展
热塑性塑料占高分子材料70%左右，而且不断有新的工程塑料品种出现。玻纤对它们增强改性效果明显。譬如普通塑料的聚丙烯，经玻纤增强就可做为工程塑料。它们经热加工的复用性比热固性树脂，在环保方面又有显著优点。所以上世纪末期开始玻纤增强热塑性塑料（FRTP）比玻纤增强热固性树脂（FRSP）有更高的发展速度，已占到玻纤增强塑料的30%左右。我国FRTP2002年产量为17万吨，到2007年近60万吨，年均增率22.3%，预计今后五年的平均增率为15～18%。
玻纤在FRTP制品中的含量和保留长度影响着对塑料的改性效果，见下两表：
玻璃纤维对塑料的增强通常在塑料合成后进行。而不是象增强树脂一样先和粘度低的单体混合，复合制品成型过程和树脂聚合过程同时完成。尽管通过加热、加压，大分子链的塑料的高粘度，使玻纤难以在塑料基体中均匀掺加并很好结合。所以人们一直围绕这个难题，在塑料基体改性、增强基材和复合工艺上不断想办法。进入本世纪，一些新的技术得以突破，例如LFT：长纤维增强塑料，GMT：玻纤毡增强热塑片材。这两种产品得以较快增长，2004年总产量为168736T，到了2008年会达293474T，四年接近翻番。
2、玻纤增强热型塑料基材品种和发展
⑴短切纤维（CS）（包括以连续纤维形态进入、混合时被切短）
通常玻纤混入热态塑料做成6m/m左右长的增强料粒，再将料粒注射或挤塑成制品。这是玻纤增强塑料的传统方法，在技术和用量上还在发展，仍占有FRTP总量的80%左右。国外还有新的专业生产厂诞生，例如2008年JEC展示的德国Lanxess公司。我国的发展情况可从进出口情况得以反映。
上表看出，我国大型玻纤厂和一些专业生产厂近年来努力以浸润剂为中心改进短切纤维生产质量，开始以增强对象分品，并扩大产量。满足了国内、外部分产品的需求，前年开始出口超过了进口。但我们的产品比国际上产品还有差距，满足不了国内高端需求，所以进口量还一直在增长。这种增强制品中玻纤保留长度在0.5mm左右。而且含量相对较低通常＜30%。所以增强效果不甚理想。
⑵混合纱
该种纱由玻纤与塑纤成型时直接混合或通过两种纱混纺而成。就是说玻纤和基体塑料纤维在纱态做了预混。混合纱可进一步制成料粒或织成布形成片材。用这种混合纱做成的增强制品，玻纤含量高，分布较均匀，从而增强效果好。例如OCV公司的Twintex经多年开发，取得了较好应用效果。见下表：
⑶LFT（长纤维增强料粒）
这是通过玻纤纱浸润剂和料粒成型的改进而制成。通常连续玻纤纱导入，料粒长度在15m/m左右长。使制品中玻纤保留长度＞1.5mm，好的可达4mm长。所以比原来短纤维增强（SFT）有更好的增强效果。见下表：
知名玻纤企业都专门开发LFT专用玻纤纱，如OC公司的petormax，PPG公司的putrov,JM公司的starrov。
我国已有11条LFT料粒生产线，多为外商投资建设。所用玻纤纱国内虽有少数企业能供（如CPIC等），但仍多用外国产品（PPG、OCV等）。
⑷GMT
由玻纤针刺毡两面热覆上改性PP等塑料形成的片材（其产品和工艺见。）
这种片材可供热层压各种制品，如汽车构件和砼模板等。GMT为制品进行了片层间预混，能更好适应增强尺寸较大制品。其性能如表；
GMT国际上较大的生产厂有瑞士QPC公司和韩国韩华（含AZDel）公司等，我国双良公司已有少批量生产和开发应用。
⑸玻纤增强热塑片材
将玻纤纱、带、布通过热挤、浸、沉积、复膜等方式覆上塑料形成复合片（板）。供进一步层叠热压成制品。在增强高耐热塑料制品时，多用此方法，以获得高性能增强制品，用于航空和精细制品。近些年国外不少专业厂商在进行这方面开发，有些已经开始规模化生产。例如邦德公司（Bond）其产品及应用见附图。
下列表归纳主要厂商和制品。
我国杰士杰公司也在积极开发，他们生产的TPAC Sheet―PP片（板）材性能如下表：
⑹玻纤增强热塑直接制品（GMT-D、LFT-D）
该项技术克服先制成片材和料粒半成品，再经加热压制成制品的二步工艺，而直接将玻纤和基体热混料马上送入压机模具中压制成制品。德国曲芬巴赫公司已售出40条这类的生产线，用于高效生产规模较大的FRTP制品。当然对其中的玻纤制品有更高的要求。
3、加快发展增强热塑性塑料玻纤基材
⑴必须更加重视这方面的发展。我国工程塑料对玻纤的需求还是很旺的。2007年的用量为14万T，预测2010年到21万T。上面所述我们也看出这方面的增强基材在品种、质量方面与国外先进水平还存在着较大差距，所以要下更大决心和力量去开发。
⑵对热塑料性塑料玻纤基材的发展，要着力解决提高玻纤与高粘滞塑料的均匀分散和结合力，所以要狠抓浸润剂这个重点环节，同时采取各种预混措施和更合理玻纤织物结构形式。
⑶要提高玻纤增强热塑性塑料的效果和扩大其应用，更需要注意产业链各环节的协调发展。所以欧洲成立有欧洲热塑性复合材料联盟。我们增强基材作为前端环节要主动了解基体性能的改进（降低混合粘度）和制品成型工艺的改进（合理的工艺参数，减少对玻纤基材损伤，增加复合料流动和充模等）。加强与科研、基体塑料和制品生产单位的合作，求得共同发展。
1、增强基材是玻纤及其制品的主要用途
玻璃纤维的特有本性和玻纤工业七十年的实践都告诉我们，玻璃纤维产品主要用做增强基材。用于增强树脂、塑料等高分子聚合物和增强石膏、菱镁、水泥等无机胶凝物。用来增强形成复合材料的玻纤产品占到玻纤总产品的85%左右。从另一角度讲，上述两大类复合材料做为增强基材也有多种纤维材料。但是当前工业性复合材料中，玻璃纤维仍是主体增强基材，而全部增强纤维材料中玻璃纤维也占85%。两个85%就说明了玻纤增强基材的发展对玻纤工业本身和玻纤增强复合材料的发展的关健作用。玻纤增强基材的发展取决于玻纤产品更好的满足复合材料的拓展和性能提高的要求。也就是要通过不断创新提高玻纤制品的产品质量，扩大产品品种和开发应用技术并不断提高性价比，以巩固扩大玻纤产品市场，以求得玻纤工业的更好发展。同时推动复合材料工业更大领域的应用和发展，在国民经济发展中发挥更大的作用。
2、当前形势更需注重玻纤增强基材的创新与发展
进入二十一世纪，我国玻纤工业高速发展，年产是从2000年21.6万吨到去年的160万吨已居位。这期间不但满足了我国玻璃钢、工程塑料、电子电气、新型建材等下游复合材料的工业需求，求得了共同快速发展。还不断提高产品出口，年出口量从2000年的8.19万吨到去年的108.5万吨，出口产品比例超过60%，形似出口型行业。满足了国际上对玻纤增强基材部分需求。
今年以来，我国玻纤工业顺着原有发展势头，更强化了增产力度，三季度前就有六十万吨新生产能力投入。但是美国次贷危机，逐步发展为金融危机并影响到经济发展滑坡。出口比例很大的我国玻纤工业必然受到影响。二季度开始有滞销现象，上半年对美国玻纤出口比去年同期下降15%，情况还在逐月加重，截止八月末池窑企业玻纤纱库存量达13万吨。
在当前国际经济环境下，我国经济发展也会受到影响，但持续发展的总体格局没有改变。我们应该很快紧跟，迅速把着眼点放到满足增加内需上来。爱尔兰研究与市场公司《2006－2010玻纤工业报告》预测我国内玻纤需求，5年将平均18%增长，到2010年达159万吨。不久前玻纤市场论坛上，下游工业提出的需求和这个预测相当，热固增强为80万吨，热塑增强为21万吨，电子电器为35万吨，增强菱镁20万吨，建筑装饰、耐热、磨擦等10～15万吨。我国每年进口玻纤制品在20万吨左右，是其中较高档次的市场需求。我们必须有一种责任感，千方百计来设法尽快满足国内对玻纤的各种需求。
要扩大国内玻纤市场，在玻纤产品的生产技术、经营模式、售后服务和应用技术等方面都需做些创新和改进。加大淘汰低劣高耗产品力度。对仍需进口的高档次产品要努力加快开发。对原出口较多的中档增强基材要进一步提高效率和产品质量并针对我国各类复合材料生产的实际情况进行解决方案式配套服务。要下大气力积极参与热点及规模较大的新复合材料产品的产业链的联合攻关和服务。总之，在产品供大于求，总体经济发展不旺情况下，要付出更多的精力在产品应用、市场开发上。
3、玻纤增强基材基本要求和创新重点
玻纤增强基材的发展要紧紧围绕满足相关复合材料的要求和发展。当前主要要强调品种和质量方面的满足。这种满足从复合材料的共同规律看来，复合材料的力学、功能及特殊性都与增强基材密切相关。玻纤增强基材提高主要以下几个方面：
⑴稳定并提高玻纤增强基材的基本性能。这是巩固扩大玻纤在和其它纤维材料竞争中，作为主导增强基材的主要方面。开发具有更好力学性能和功能的玻纤是比较有效的办法。
⑵开发多种稳定力学特性的玻纤制品并能较好适应组合和配套，给复合材料可设计性更多的结构选择，是玻纤增强基材制品开发要注意的方向。
⑶要注意满足复合材料各种成型工艺，特别闭模、规模化、自动化、连续性高效生产工艺对玻纤增强基材的要求，根据不同工艺在浸透速度、结构形式等方面满足要求。
⑷高度重视浸润剂和粘结剂的开发和改进，提高玻纤与被增强基体的互浸能力和偶联作用，大限度地发挥玻纤的增强作用，体现复合材料的耦合效应。
⑸努力提高玻纤增强基材的生产效率及生产的可持续性。并从积极推进整个经济可持续发展中找发展方向，其中节能降耗、环境友好是要重点考虑的因素。
我国玻纤增强基本材已经有了很大发展。已经成为玻璃纤维的主导产品。玻纤纱的质量得到稳定提高，不少特种玻纤均实现了产业化。增强玻纤制品的基本品种都能工业化生产，传统的无捻粗纱、方格布、短切纤维毡迅速提高质量，扩大生产规格，成为出口主流产品。同时开发了一些新的增强基材，如连续纤维毡、针刺毡、连续单丝毡等。玻纤针织物、缝编毡、多轴向织物和复合毡等也已可批量供货。增强型浸润剂已得到普遍使用，基本实现了按制品不同的分类。一些产品已经达到了国际先进水平。同时我们应该看到，我国玻纤增强基材整体状况离国际先进水平还有差距，主要是玻纤制品综合技术开发能力还不够强，满足复合材料新发展方面还现滞后。所以本文想重点就当前热点和前沿的风电叶片和增强热塑性用玻纤基材提供一些信息和大家交流，以便大家在确定玻纤增强制品创新发展重点时参考。
二、风电叶片用玻纤增强基材
1、需要进一步重视
⑴风电作为一种可再生能源，人们共识和实践会得到较快发展，全范围2003-2007年均增长率为24.7%，2007年累计装机容量达94112兆瓦，今后五年预计年均增长为20.6%。 我国奋起在追，2004年以来每年总容量都翻一番。2007年新增3449兆瓦，累计装机达6050兆瓦，规划2010年达10000兆瓦。
⑵风电FRP叶片用玻纤增强基材在设计中要求大限度发挥玻纤的增强作用，从而使叶片自重尽量轻。而且电机功率越大，叶片越长这种要求越高。叶片的结构形状及尺寸精度的保证；叶片制造效率的提高及相应工艺方法的改进均需要多种玻纤制品形式。目前40M以内的叶片主体增强基材仍是玻璃纤维。虽然每MW风电用玻纤5－8吨，量不算很大但它对玻纤基材的高要求，代表了基材发展方向。满足了它也就提高了FRP船舶、运动器具以及其它闭模成型FRP制品所需的玻纤增强基材的水平，也就是提高了玻纤增强基材的整体水平。
⑶为发展我国风电市场，在政府引导下，一些地区和企业积极投身于风电事业，国际知名企业也纷纷落户，已经建设和建成了一些风电设备和叶片制造基地，甚至已有兆瓦级叶片出口。现在是玻纤基材跟不上这种形式，特别兆瓦级的叶片主要还用的进口玻纤制品。我国不少玻纤企业也在努力开发风电叶片用玻纤制品，一些品种也得到认可，但总体质量达不到要求，还没能达到兆瓦级叶片用玻纤制品的高质量是配套供应。这对我们这个玻纤制品出口大国就要急速解决风电叶片用玻纤制品的国产化问题。
2、基材种类及前沿
⑴玻纤纱
针对风电叶片对玻纤纱的高要求，国外玻纤知名企业有两个做法：
其一，在原有玻纤无捻纱的系列中（如OCV的TYPe30、PPG的Hybon），开辟专用品种，使强度稳定在较高水平并适合增强环氧等多种树脂，在中Tex范围有多规格选择。我国大型玻纤企业也有些品种达到了要求，但占的比例不高。
其二，专门开发性能更好的玻纤纱，例如OCV专为风电开发的Hiper-tex的玻纤纱比已较大规模使用的advantex和E玻纤纱性能有较大提高，见下两表：
Hiper-tex用在风电叶片上和E-glass相比，叶片重量减少10%，如相同重量的叶片长度可增强6%。
风电叶片用玻纤纱要注意模量的提高。也有在试用S玻纤和玄武岩纤维。
⑵技术织物
这里主要指针织物暨经编织物。玻纤经编织物，玻纤纱多在有机纤维线圈中以衬经衬纬形态构成。这种织物做增强基材，相对于机织物有以下特点：
a.有更好的纱线方向选择，特别适合有离轴强度要求的场合，能更好适应叶片运行受力的多个方向性。
b.玻纤纱处无褶皱状态，减少了弯曲对玻纤的损伤并改进了机织物节点对树脂的浸透，能更好发挥玻纤的增强作用。同样重量增强的复合材料的强刚度更高。
c.比机织物更容易增厚和实现复合，从而更易适合复合材料制品的结构需求。
因为经编织物有以上特点，比机织物更适合做增强基材。经过一段开发，上世纪九十年代后快速发展，现在占到增强基材的30%左右。产品有单轴向、双轴向和多轴向几类（见图）。开始由一些专业经编织物厂开发生产。当前几乎所有较大的玻纤厂都有此产品，已成为一大类通用玻纤制品。如OCV的针织技术织物就有：单向纤维织物（0°/90°），WR编织方格布（0°/90°）；ELTM双轴向纤维织物（0°/90°）；EBXM双轴向织物（±45°）；ETLXM三轴向纤维织物（0°/±45°或90°/±45°）；E2xM四轴向纤维织物（0°/90°/±45°）7个系列。
⑶复合织物（毡）
a.包括玻纤不同结构织物的复合和玻纤与其它纤维织和的复合。
b.复合毡可以从增强基材的角度来更好满足复合材料制品不同层的要求：分别侧重承力；富树脂；增厚增刚度，便于成型时树脂流动等功能。
c.常用复合毡有两类：
①连续玻纤纱或织物与短切等毡的复合。
②夹心复合毡：面层是玻纤织物或短切毡。夹心层则是玻纤连续毡、玻纤织物或化纤无纺布。当然还可根据要求生产特殊的复合毡。
d.复合毡的生产可用针织一次完成或多层缝合而成，也有粘合而成。
图示多用的双轴纱和短切玻纤缝编复合毡和圣哥班集团的各种复合毡。
⑷预浸渍制品
系指玻纤纱和各种织物（含带、布机织物和单、多轴向针织物）经浸渍和覆膜，覆有半固化树脂的半成品。
预浸渍制品能更好适应各种闭模复合材料成型工艺：基体树脂和增强材料更均匀混，提高增强材料含量和增强效果，缩短制品固化时间。从而提高复合材料的生产质量和效率。
所以近些年赫氏（HEXCEL）固瑞特(Gurit)等不少企业都积极开发，推广应用预渍浸制品。赫氏产品为Hexply ○R固瑞特为SPRINTTM。图示赫氏公司介绍预浸料的制造和成型技术。
预浸渍制品已成为风电叶片的基本材料之一，如图示预浸料在叶片上的应用。
⑸预成型增强体
预成型增强体系将增强基材通过三维的机织、针织、编织或特定的裁、缝、粘等方法构成特定形状的整体件（图示各种预成型增强体）。
预成型增强体能更好满足一些形状较复杂的复合材料制品的闭模灌注成型工艺，而且能提高制品的整体性能。
美国BRM公司致力开发增强用新技术织物。他们生产的织物有：
a.在0°,90°,±45°方向交织纤维，织造3D预成型体
b.高性能编织物
c.先进的极向织物：用环向和经向两组纱线交织，织成圆形或螺旋形的织物。
图示BRM的各种预成型制品。
3、新型增强基材发展经验的借鉴
⑴做深做细自己的环节，进行专业性开发，玻纤厂要努力开发性能更好的纱线，玻纤制品厂则力求产品多样化、系列化、高质量。例如针织品，德国saertex、挪威Devold、芬兰ahlstrom等企业都认定方向,经多年坚持努力取得很好发展。
⑵为复合材料制品制作不断延伸方案式服务。这方面美国赫氏公司就做得很好，该公司是复合材料界的知名企业。它是以生产复合材料直接使用的各种专用材料为主的企业。今年正值该公司六十周年，在这六十年里他们在这个领域里创造过多个：碳纤维生产、玻纤电子布、结构织物、蜂窝结构、预浸料、胶模、夹心板材等。正是通过这些服务有效的推动复合材料向更高水平发展。当然它自己亦已成为终复合材料部件和结构的大牌制造商。它的产品有以下几类：
①玻纤织物，包含各种涂层织物和贴层织物。即用玻纤来增强金属箔、塑料膜和涂层。产品实例有防护罩、隔气帘、遮阳织物和窗帘、银幕、包装带、遮篷、防护衣、密封垫、贴墙布、输送带等；
②HEX TOW碳纤维
③HEX FORCE玻纤、碳纤和KEVLAR纤维织物，多轴向织物等；
④REDUX高性能粘结剂；
⑤HEX PLY预浸渍料：玻纤、碳纤、芳纶纤维等；环氧、酚醛、双马酰亚胺、氰化酯等；
⑥HEX MC工业应用模材料；
⑦HEX TOOL复合材料工具材料；
⑧HEX WEB蜂窝结构。有热塑性塑料、玻纤、碳纤、铝、芳酰胺等材质；
⑨复合材料结构。
它们还不断向高端材料推进，它们的材料航空航天占20%左右，防弹和风能方面用各占18%上下。近将玻纤基电子和芳纶基防弹基材及特种工业基材出售给JPS工业公司，以便更好发展航空用先进材料。
⑶注意从复合材料制品的设计和成型工艺中了解对增强基材的要求，而且注意和基体材料乃至辅助材料（导流、夹心、粘结等）协调发展。这方面我们注意不够。联洋公司注意工艺和材料的协调很有意义。
⑷注意提高新型增强基材制作方法的改进和装备水平的提高。经编设备德国卡尔•迈耶•利巴公司我国润源公司都有专业开发，德国HERZOG公司开发有新型编织机。
三、增强热塑性塑料基材
1、增强热塑性塑料的发展
热塑性塑料占高分子材料70%左右，而且不断有新的工程塑料品种出现。玻纤对它们增强改性效果明显。譬如普通塑料的聚丙烯，经玻纤增强就可做为工程塑料。它们经热加工的复用性比热固性树脂，在环保方面又有显著优点。所以上世纪末期开始玻纤增强热塑性塑料（FRTP）比玻纤增强热固性树脂（FRSP）有更高的发展速度，已占到玻纤增强塑料的30%左右。我国FRTP2002年产量为17万吨，到2007年近60万吨，年均增率22.3%，预计今后五年的平均增率为15～18%。
玻纤在FRTP制品中的含量和保留长度影响着对塑料的改性效果，见下两表：
玻璃纤维对塑料的增强通常在塑料合成后进行。而不是象增强树脂一样先和粘度低的单体混合，复合制品成型过程和树脂聚合过程同时完成。尽管通过加热、加压，大分子链的塑料的高粘度，使玻纤难以在塑料基体中均匀掺加并很好结合。所以人们一直围绕这个难题，在塑料基体改性、增强基材和复合工艺上不断想办法。进入本世纪，一些新的技术得以突破，例如LFT：长纤维增强塑料，GMT：玻纤毡增强热塑片材。这两种产品得以较快增长，2004年总产量为168736T，到了2008年会达293474T，四年接近翻番。
2、玻纤增强热型塑料基材品种和发展
⑴短切纤维（CS）（包括以连续纤维形态进入、混合时被切短）
通常玻纤混入热态塑料做成6m/m左右长的增强料粒，再将料粒注射或挤塑成制品。这是玻纤增强塑料的传统方法，在技术和用量上还在发展，仍占有FRTP总量的80%左右。国外还有新的专业生产厂诞生，例如2008年JEC展示的德国Lanxess公司。我国的发展情况可从进出口情况得以反映。
上表看出，我国大型玻纤厂和一些专业生产厂近年来努力以浸润剂为中心改进短切纤维生产质量，开始以增强对象分品，并扩大产量。满足了国内、外部分产品的需求，前年开始出口超过了进口。但我们的产品比国际上产品还有差距，满足不了国内高端需求，所以进口量还一直在增长。这种增强制品中玻纤保留长度在0.5mm左右。而且含量相对较低通常＜30%。所以增强效果不甚理想。
⑵混合纱
该种纱由玻纤与塑纤成型时直接混合或通过两种纱混纺而成。就是说玻纤和基体塑料纤维在纱态做了预混。混合纱可进一步制成料粒或织成布形成片材。用这种混合纱做成的增强制品，玻纤含量高，分布较均匀，从而增强效果好。例如OCV公司的Twintex经多年开发，取得了较好应用效果。见下表：
⑶LFT（长纤维增强料粒）
这是通过玻纤纱浸润剂和料粒成型的改进而制成。通常连续玻纤纱导入，料粒长度在15m/m左右长。使制品中玻纤保留长度＞1.5mm，好的可达4mm长。所以比原来短纤维增强（SFT）有更好的增强效果。见下表：
知名玻纤企业都专门开发LFT专用玻纤纱，如OC公司的petormax，PPG公司的putrov,JM公司的starrov。
我国已有11条LFT料粒生产线，多为外商投资建设。所用玻纤纱国内虽有少数企业能供（如CPIC等），但仍多用外国产品（PPG、OCV等）。
⑷GMT
由玻纤针刺毡两面热覆上改性PP等塑料形成的片材（其产品和工艺见。）
这种片材可供热层压各种制品，如汽车构件和砼模板等。GMT为制品进行了片层间预混，能更好适应增强尺寸较大制品。其性能如表；
GMT国际上较大的生产厂有瑞士QPC公司和韩国韩华（含AZDel）公司等，我国双良公司已有少批量生产和开发应用。
⑸玻纤增强热塑片材
将玻纤纱、带、布通过热挤、浸、沉积、复膜等方式覆上塑料形成复合片（板）。供进一步层叠热压成制品。在增强高耐热塑料制品时，多用此方法，以获得高性能增强制品，用于航空和精细制品。近些年国外不少专业厂商在进行这方面开发，有些已经开始规模化生产。例如邦德公司（Bond）其产品及应用见附图。
下列表归纳主要厂商和制品。
我国杰士杰公司也在积极开发，他们生产的TPAC Sheet―PP片（板）材性能如下表：
⑹玻纤增强热塑直接制品（GMT-D、LFT-D）
该项技术克服先制成片材和料粒半成品，再经加热压制成制品的二步工艺，而直接将玻纤和基体热混料马上送入压机模具中压制成制品。德国曲芬巴赫公司已售出40条这类的生产线，用于高效生产规模较大的FRTP制品。当然对其中的玻纤制品有更高的要求。
3、加快发展增强热塑性塑料玻纤基材
⑴必须更加重视这方面的发展。我国工程塑料对玻纤的需求还是很旺的。2007年的用量为14万T，预测2010年到21万T。上面所述我们也看出这方面的增强基材在品种、质量方面与国外先进水平还存在着较大差距，所以要下更大决心和力量去开发。
⑵对热塑料性塑料玻纤基材的发展，要着力解决提高玻纤与高粘滞塑料的均匀分散和结合力，所以要狠抓浸润剂这个重点环节，同时采取各种预混措施和更合理玻纤织物结构形式。
⑶要提高玻纤增强热塑性塑料的效果和扩大其应用，更需要注意产业链各环节的协调发展。所以欧洲成立有欧洲热塑性复合材料联盟。我们增强基材作为前端环节要主动了解基体性能的改进（降低混合粘度）和制品成型工艺的改进（合理的工艺参数，减少对玻纤基材损伤，增加复合料流动和充模等）。加强与科研、基体塑料和制品生产单位的合作，求得共同发展。
