全球高性能玻璃纤维的持续开发　为我国玻璃钢复合材料创新升级提供新的发展空间

　　国内高性能玻纤开发主要面向风叶市场，完成一件风机叶片涉及到一系列解决方案：①高性能玻璃纤维 ②高性能玻璃纤维表面处理 ③高性能玻璃纤维多轴向织物 ④与高性能玻纤维匹配的合成树脂 ⑤结构泡沫在夹层结构的应用 ⑥RTM抽真空灌注成型工艺 ⑦叶片模具制造。这里着重阐述多轴向织物、高性能树脂和成型工艺。
　　大型兆瓦级叶片制造技术采用的主要增强材料为多轴向经编织物，这种织物的纱线层能按照特定方向伸直取向，故每根纤维力学理论值的利用率几乎能达到100%。多轴向织物实质上是一种多层织物，纤维铺设在面内不同方向（衬纱系统）及沿度方向（绑缚系统），从而形成由纤维束构成的三维网络整体结构。这种结构空隙率小，纤维含量高，适合加工复杂曲面；此外，织物纤维中容易形成通道，减小了浸润渗透压力，起到了树脂渗透速度快、分布均匀。多轴向在经编织物改革上因有极大的灵活性和各向同性的适应性，所以，在纵、横、斜方向都能承受极强的抗力。风机叶片在经受风的大小和方向、温差变化大的极不稳定的苛刻自然环境，选择多轴向织物是最理想的增强材料。
　　作为叶片用合成树脂，主要有环氧树脂、环氧乙烯基酯树脂和高性能不饱和聚酯树脂。由于我国风机叶片制造起步全部沿用国外设计技术，因此，前几年国内叶片制造业90%采用环氧树脂调和液，全球叶片领头羊丹麦LM公司，通过自主独立设计，在不同长度兆瓦级叶片上采用了环氧乙烯基酯树脂和不饱和聚酯树脂，其在欧美和中国的合作伙伴为亚什兰和DSM公司。随着整机的制造成本下降，叶片材料也面临低成本的材料选择。台湾上纬、台湾长兴、上海华昌先后推出了用于叶片制造的环氧乙烯基酯树脂。据有关信息，欧洲DSM公司与经过选择的重要合作伙伴叶片设计公司GlobalBladeTechnology进行了应用试验合作，开发了可用于制造500千瓦甚至5MW和6MW，长度超过60M风机叶片的高性能不饱和聚酯树脂　　SynoliteTM1790-G-3。这一类树脂的市场化，必将改变单一用环氧树脂的依赖性，引起整个叶片制造业的降本增效。据DSM公司透露，实践已证明可用来制造3.5兆瓦，超过45M的风机叶片。
　　大型兆瓦级叶片成型是采用抽真空灌注成型工艺。这个工艺是从最早的RTM（对模）工艺发展起来的，适合于大型制件制作。采用这种工艺，孔隙率低，纤维含量高和良好的玻璃钢强度和刚性。抽真空灌注成型工艺与传统敞开式手糊成型相比，铺放简单，节省时间50%，树脂浪费率低于5%，加工过程中，苯乙烯挥发物逸出降低90%；与手糊玻璃钢相比，制品刚强度大大提高，纤维体积比可高达60%。在一些叶片制造业和船艇制造业，已开始由湿法灌注向预浸料工艺进展，这种工艺，对制品质量、均匀的力学性能更有保证，制程的时间更短。在国内，高性能玻纤以软质和硬质纱的形式，机械成型玻璃钢压力容器、管道、海洋工程平台等，因各类工程的需求，用高性能玻纤置换E玻维的市场悄悄走来。
　　三、高性能玻璃纤维持续开发任重道远
　　高性能玻璃纤维的开发与传统玻璃纤维相比具有更好的技术效益、经济效益和环境效益。技术效益主要指高性能玻纤的出现，带来更高、更多的发展空间，带来各行各业采用高新玻璃钢复合材料而实现低碳经济。例如，重化工防腐、烟气脱硫、脱氮领域、轨道交通、智能电力电器、节能建筑、航天航空及军工等。例如，我国目前高性能玻纤增强挤拉桥面板出口到欧洲，用高性能玻纤增强的SMC道路井盖出口到欧洲、用高性能纤维开发的电杆、灯杆出口海外，光缆增强芯用高性能纤维已成为成熟产品走向海外。此外，我国舰艇市场将蕴伏着对高性能纤维的巨大需求，一批功能型工作船艇如交通执法艇、快艇、边防巡逻艇、小型潜水艇、豪华游艇、赛艇、救生艇等的制造将全面采用抽真空灌注工艺，从而使玻璃钢船艇的自重更轻、强度更高、航速更快、更经济、更低碳。
　　高性能玻纤的开发，带来的经济效益是巨大的，从自身来讲，玻璃熔制采用纯氧燃烧，不仅节约燃料和用电，而且大大减少氮氧化物的排放和对环境的污染。据河北金牛公司提供数据，纯氧助燃比空气助燃节约燃料50%以上，节省用电101万千瓦时/年，原丝总产量由4.5万吨/年提高到5.5万吨/年。
　　高性能玻纤持续开发获得的环境效益是多方面的，据OCV对40座全氧燃烧的玻璃熔窑测试数据来看，由于玻璃成分中不含硼、氟材料，玻璃熔制中硼化物挥发得以避免，也减轻了对耐火材料的侵蚀；窑炉采用纯氧燃烧技术，使废气排放中的氮氧化物可降低85%以上，铝硼硅酸盐玻璃配合料粉尘可降低30-50%，而且综合设备投资及生产维修费用相对较低。
　　科学无止境，实践出真知。我们在现有不断创新的基础上，通过玻璃成分、表面处理、炉窑结构、漏板结构的一系列技术设计，加快推进高性能玻璃纤维向多功能、多品种发展大有奔头，并以此赢来更多的高端市场。高性能玻璃纤维的持续开发，缩短了与当前高的性能纤维性能差距，并在玻璃纤维的特性得到了更大的发挥；此外，还具有与高性能纤维性价比的优势，使我们继续保持民用产品领域的巨大市场。据有有关信息了解，2010年我国内需玻璃钢复合材料用玻璃纤维产量达到160多万吨；高性能玻纤需求达到24万吨左右。（本刊收集编写）