国内FRP复合材料新兴市场开始启动

    2008年我国UPR总产量并没有因为金融危机的波及受到影响，相反，这一年各地的UPR企业生产逆势而上，总量达到145万吨，比2007年增长了7%，2009年以来，加大对基础工业的投入及能源结构重大调整的影响，国内UPR产业行情继续看好，特别是江苏、上海、天津等，内外资企业逐月增产，中高档树脂需求上升。可以预测，2009年，UPR总量将会突破150万吨。这一市场信息，反映了UPR下游产业的需求进一步扩大，反映了我国玻璃钢复合材料产业坚实的市场基础，反映了玻璃钢复合材料进入新兴市场的活力。
    国内FRP复合材料产业在金融危机下保持持续增长的势头，是产业政策的及时引导和支持，十大行业的调整振兴，启动了FRP复合材料的新兴市场。这个市场围绕着传统能源节能减排下的低碳经济、环境保护，能源结构调整下的风能大面积开发和利用，出现了玻璃钢复合材料应用的新的经济增长点。这些增长点包括：高铁、轻轨、公路、机场基础工程，水处理技术、水资源循环利用、城市建设给水排水、海水淡化等工程，新一轮的车船节能减排和新能源工程，电力燃煤燃油、冶金冶炼等脱硫工程，沿海、近海持续风电开发工程，建筑节能工程，电力电器改造工程，高铁、轻轨、长客等车体工程等。
    在国内新兴市场启动下，国外市场也不断向我们释放了新的信息，DSM公司和FCE公司将其在欧洲研发成功的FRP人行桥转移到，长×宽：13.4×2.3m/m、桥身重3.5吨的人行桥，作为超越钢铁、混凝土结构的高等级要求的桥梁将于明年架起在上海张江或南京。美国亚什兰公司将向风电市场全方位提供其在本土完成的用环氧乙烯基酯树脂制造的长达40m的FRP叶片应用案例。德国拜尔公司开发的轻质PU复合材料，以减轻60%汽车零部件质量，进入国内汽车零部件市场。日本积水株式会社将成功应用于日本新干线的玻纤增强PU枕木推向高铁工程。美国雷可德公司将成功应用于美国地下双壁、多壁贮油罐材料和技术，开展与国内企业合作。欧、美、日等发达的复合材料企业向新兴市场还展示了热固性PU-FRP电杆、多轴向抽真空高压管道、潜水救生艇、大型高压贮气罐站、燃料电池SMC/BMC双极板等。
    国内新兴市场开发同时，伴随了传统市场的更新变化。SMC片材所涉及新的应用领域要求提供各类性能的高强度、低密度、低收缩、阻燃、A级表面等片材。中、高压电器级BMC材料，多轴向缠绕制管、加砂、离心抽真空制管等技术，先进挤拉技术、拉缠技术等得到不断的提升。新兴市场与传统市场的互相影响，互相渗透，预示着国内敞开式手糊成型工艺向闭模抽真空成型工艺转移的趋向。山东德州双一、华冀、株丕特公司已成为国内制造机仓罩的创新和出口基地，抽真空成型大型机仓罩在先走一步。这种工艺改善了操作环境，实现了产品的轻质高强和精度要求，降低了综合生产成本。
    国内新兴市场的开发，带来一系列新颖玻璃钢产品的面市，加速拉动玻璃钢原材料的研发和创新。原材料品质和性能的提高，不仅是玻璃钢复合材料新兴市场创新的根本保证，并且为其与新材料、传统材料在强重比和性价比方面赢得优势和市场。兆瓦级风机叶片是UPR基玻璃钢典型的受力结构耐疲劳产品。国内叶片制造业前几年大都从荷兰、德国转让全套技术，基体材料大部采用环氧树脂。在多大兆瓦级叶片上采用碳纤维增强，仍在争论和实践中考验。玻璃纤维和UPR能否用于2兆瓦、2.5兆瓦级叶片制造上？丹麦LM公司在3兆瓦叶片上采用UPR和玻纤，充分证明了其可行性。所以，近几年，亚什兰、DSM、雷可德、上纬、长兴、华昌、OCV、PPG、重庆国际、巨石等内外资企业相继开发了兆瓦级叶片用原材料。这些企业群体围绕叶片性能要求，进行了玻璃纤维成分和熔制温度的改变，树脂组分、粘度、强度的调整，玻璃纤维表面处理技术和纺编织技术改进等一系列技术的实施，推进了国内集成创新兆瓦级叶片制造技术的完善。实践证明，市场无止境，创新是根本。围绕兆瓦级叶片开发的新颖高性能玻璃纤维和高强低粘树脂，对整个玻璃钢传统市场是极大的变革，将使高性能船艇、航天航空零配件、汽车零配件，从传统的FRP原材料中脱胎换骨，变得更轻、更强、功能更多，为玻璃钢新兴市场提供新的空间。
    面临国内FRP复合材料新兴市场，并不是我们“一家争鸣”。从已知的这一市场中，高性能纤维材料（碳纤维、开芙拉纤维、高密度聚乙烯纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、金属纤维），工程塑料、环氧树脂等热塑性热固性基体材料求得自身发展中，也在新兴市场进行创新和扩张。因此，我们面临的挑战和竞争更为激烈，由市场启动来考虑采用玻璃钢复合材料的必要性和经济性，玻璃钢产品必须进行设计。已故著名力学专家朱颐令教授曾多次提到“人类在使用材料上必然王国向自由王国迈进了一步，过去是为特定的结构物选择材料，现在可能为特定的结构物设计材料”。他又提到“复合材料不仅是个材料，更恰切地说是个结构”。朱教授这些结论发表后十年，美国国会技术评价局的专题报告中提到了”先进复合材料，与其看作是材料，确实更应该看作是结构“。现任上海玻璃钢设计研究院张汝光教授在近几年复合材料产业的各种会议上呼吁企业要”认识复合材料，用好复合材料“。其提出的背景是，如果我们不认认真真去研究这个问题，我们某些产品可能在新兴市场淘汰出局。十多年前，各地“一窝风”掀起玻璃钢门窗产业到今天的“萎缩”，是深刻沉痛的教训。
    为什么几十年呼吁的设计理念和观念离我们那么远，长期又走不进中小企业？而且只是“束之”在大专院校、科研院所、大型企业的“高阁”。多少年来，系统的复合材料设计制造专业并没有足够引起大专院校的重视；人才缺乏、专业人材不足、系统复合专业人材的匮乏是国内中、小玻璃钢企业普遍存在的现象，一方面企业缺少制度和环境留住科技人员，另方面一批年轻的科技人员也不愿去乡镇个体企业扎根。处于这样现状，我们觉得，象德州、枣强、安邱、武进、宜兴、沁阳等地，有几十家玻璃钢企业结聚的地方可以联合起来，先走一步。由政府牵头、企业出资，建立民办的自负盈亏的玻璃钢复合材料研究设计所。这个所职能为成员单位设计产品、审议产品；为企业选材和产品性能进行预测试测定及咨询；为企业申报科技新产品、新技术，争取政府科研资金支持；为企业架起与大专院校、科研院所的产学研联系；与企业一起参与市场调查、信息发布、名优产品的入市；为企业传播新技术、新材料、新设备和培训企业技术和管理骨干。殷切希望这些地区的政府和企业积极动起来，筹集资金，招募有志的科技人员，老中青三结合模式开展设计创新，使我们玻璃钢中小企业的“产品真正成为充满设计行为的理想结构物”。
    玻璃钢产品设计，包括材料设计、结构设计和造型设计。由于玻璃钢具有材料设计和结构设计同时进行的特点，因此尽可能在设计选择材料性能时大幅度减轻玻璃钢制品重量。材料设计中先是根据产品性能要求合理选择树脂和玻纤织物。选择不同性能的树脂及纤维织物，能组成各种不同性能的玻璃钢，由于原材料和工艺等多种原因，玻璃钢性能的分散性较大，所以必须考虑材料性能的可信度，把玻璃钢的材料标准值定在可靠的程度上，制定合适的安全系数，如果可能，原材料本身的离散系数，也应包含在强度标准中。目前玻璃钢制品的设计方法，一般企业沿用等代设计，即在结构物形状、荷载、使用环境等都不变的条件下，用玻璃钢代替其它材料制作另件，通用材料的设计方法对玻璃钢结构设计仍是值得借鉴的，但在进行结构分析时，要考虑玻璃钢的弹性模量低、剪切强度差以及各向异性等特点。造型设计要充分利用玻璃钢易成型的特点，选择合适的结构形状来弥补玻璃钢刚性差的缺点；或者改变传统的结构形式，充分发挥玻璃钢的特性。和过去的常规材料相比较，玻璃钢制品设计的自由度很大。
    在考虑玻璃钢复合材料设计的同时，引入夹层结构是重要的形式。当前，玻璃钢夹层结构广泛应用于造船工业，建筑业、航空航天工业。采用玻璃钢夹层结构使玻璃钢产品体现在更低重量的条件下的高强度、高刚度，更富有市场竞争力。近几年，顺应风电业发展，国内外制造夹层结构的企业云集市场。目前有四种结构材料：3D结构玻纤记忆织物、铝质或纸质蜂窝结构、轻木、有机或无机泡沫塑料。玻璃钢夹层结构制造主要是面板和夹层面的粘合，这一方面，DIAB（昆山）公司先后在国内举办多次培训班，从理论和实践结合上系统推进了夹层结构在叶片和造船上的应用。
    我国玻璃钢复合材料产业经历了四十多年的发展历程，今天，金融危机正好为我们追赶国际先进水平赢来了时间和机遇。由于国内UPR下游应用大量于国内玻璃钢复合材料产业，使这一行业回避了金融危机直面带来的影响；发达和地区目前仍然处于危机冲击，促使了这些的企业和人才向我国或发展中的倾斜和转移。我们可以讲，玻纤，我们大；树脂，我们多，但是我们的技术品牌离还有很大距离。因此，我们要抢时间，找差距，集人材，重创新，加快产业从传统市场向新兴市场转移和开拓。在我国，在亚洲、在中东，玻璃钢复合材料正迅速成为主流技术和选材料。这正如欧洲JEC集团董事会主席F.Mntel所说，“复合材料市场无处不在地进行着扩展。目前已是上大的复合材料市场之一”。