门窗玻璃基材：树脂基复合材料发展概述

我国FRP/CM（玻璃钢/复合材料）工业肇始于1958年。处于当时的时代背景下，一开始是为国防配套的，1978年后，从计划经济转型为市场需求导向，生产社会化，国家建设与人民生活所需的FRP/CM日益发展。  

    在党中央、国务院的领导下，原国家建筑材料工业部（局）对我国玻璃钢／复合材料工业的发展起了先导性和基础性的作用。  

    上世纪60年代中叶，我国即已研发与生产火箭发动机壳体、 头部、火箭筒、枪托、炮弹引信、高压气瓶、飞机螺旋桨、贮罐、风机叶片、农用喷雾器、撑杆、弓、跳水板、滑翔机尾翼等多种玻璃钢制品。  

    1965年10月，国家科委、国防科委、建材部联合召开全国玻璃钢工作会议，并举办展览会。党和国家领导人朱德、 莅临参观。这期间，引进英国UPR（不饱和聚酯树脂）生产线，促进了我国UPR及其复合材料制品生产的技术进步与普及，对日后我国基体树脂及GRP的发展起了启蒙和基础性作用。  

    改革开发30年来，引进了纤维缠绕管道与罐生产线（包括工艺管、夹砂管、高压管、卧式与立式贮罐）、拉挤、SMC/BMC、RTM、连续采光板及LFT-D生产线等装备；引进了环氧树脂与不饱和聚酯生产软硬件。我国在吸收日、美技术之后，自行研发，建成了具有世界先进水平的玻纤工业。  

    基体材料与增强材料工业已为中国复合材料的进一步发展奠定了雄厚的基础。  

    我国玻璃钢产量跃居世界第二  

    历经50年、半个世纪，尤其是改革开发以来的30年，通过自主创新与吸收国际先进技术，FRP/CM在中国已成为朝阳产业。神舟飞船上天，其返回舱主承力结构，低密度SMC等FRP件荣获国家科技进步二等奖，标志着我国复合材料科学技术已臻世界先进水平。  

    1986年~2007年，我国玻璃钢（热固性）增长近160倍。总量在上世纪90年代末期超过德国，本世纪初超过日本，热固性玻璃钢已超过欧洲总和。如今，我国FRP/CM年产量已超过日本、西欧，仅次于美国，居世界第二。  

    打下丰厚的原辅材料基础  

    （一）增强材料  

    1.玻璃纤维  

    上世纪80年代我国大陆还是玻璃球坩埚拉丝，能耗高、产量低、质量均匀性差，不能生产高Tex的直接无捻粗纱，薄毡、短切毡均无，方格布手糊玻璃钢几乎一统天下。  

    1986年，我国玻纤窑拉丝生产线在重庆投产，1997年建立了我国第一个1.5万吨级玻璃纤维拉丝池窑。截至2007年年底，我国在线池窑共56座，年产能逾162万吨。世界上最大的无碱玻璃纤维池窑（10万吨/年）与中碱玻璃纤维池窑（4万吨/年）已于2006年投产。ECR（耐酸、高强度、高电阻无碱玻璃纤维）已在重庆与成都问世。  

    除传统的中碱、无碱、高强、高模、高硅氧、耐碱玻璃纤维外，还开发了D（低介电）玻璃纤维、镀金属玻璃纤维。   

    SMC/BMC、连续板材、FW、拉挤、增强热塑性塑料、纺织多种用途的直接/合股无捻粗纱、短切纱、缝编毡、短切原丝毡、连续毡、多轴向织物及电子纱、电子布等品种已能满足市场需求。电子布产能已跃居世界之首，单层和多层3D立体织物芯材已自主研发成功。全球多轴向经编机保有量150台，中国占1/5。  

    2007年，我国（大陆）已经成为全球最大的玻璃纤维生产国和最大的电子布生产国。巨石集团产能120吨,雄踞全球首位。  

    应对我玻璃纤维工业的大幅度成长，荷兰DSM公司2007年9月在上海建成浸润剂厂。  

    截至2008年10月底,新增池窑12座,产能64万吨。  

    2.玄武岩连续纤维及其复合材料  

    2003年起步，现已能采用纯天然玄武岩拉制单丝直径5.5微米、连续长度5万米不断头，已研发成功混凝土用筋材、建筑结构补强材、工业用高温过滤毡、汽车尾气过滤材料、刹车片、多轴向织物、3D织物、光纤芯套管等产品，其生产工艺与产品质量达国际领先水平。  

    我国（大陆）玄武岩纤维及制品已出口欧美、日本等国，并销售到我国台湾省。  

    2007年，我国上海、浙江横店、四川成都、辽宁营口等地生产玄武岩纤维及制品，产量700吨。  

    3.ACM（先进复合材料）用特种纤维  

    相比玻璃纤维，我国碳纤维、芳纶纤维的发展令人扼腕。  

    碳纤维是先进复合材料主要的增强材料，为国民经济与国防等行业所必需。我国与日本同时起步，时间已过去30余年，其间还引进过英国技术，国外对我国技术与贸易封锁，近年尤甚。水平与规模一直上不去，但我国台湾省碳纤维发展很快。  

    以民营企业为主体的碳纤维生产已初步形成规模化的生产线，T700碳纤维生产技术已取得突破。  

    超高分子量聚乙烯纤维已有15家企业生产，应用领域有待进一步开发。  

    “十五”期间自主研发的聚芳砜酰胺纤维（Polysulphonamidefiber）耐热性、阻燃性、染色性、稳定性均优于芳纶。  

    （二）基体材料  

    1.不饱和聚酯树脂（UPR）  

    1986年以来，我国从美国、日本、英国、意大利、挪威、芬兰、德国、荷兰等国引进树脂和胶衣树脂生产技术，台商也在内地设厂，促进了技术进步。我国自行开发成功乙烯基酯树脂、 树脂、双环戊二烯（DCPD）树脂、对苯树脂、气干性胶衣、高韧性模具胶衣、紫外光固化树脂与胶衣等品种。我国已超美国成为世界上不饱和聚酯树脂产量与用量最大的国家。不饱和聚酯树脂所用的固化剂过氧化甲乙酮年产量已逾两万吨。1986年以前主要用的过氧化环己酮（HCH）产销量不足千吨。自行研发的液体HCH用于要求较高的产品，如钢琴涂料用树脂的固化。TBPB、TBPO、TBHP、P16等引发剂的综合应用，有效地提高了生产效率，并可改善产品品质。作为促进剂的异辛酸钴已占到60%，已经逐步取代了性能、稳定性较逊的环烷酸钴（CN）。2007年，我国UPR年产量115万吨。预计2008年将逾125万吨。  

    世界上UPR产能最大(50万吨/年)的美国雷可德(RC)公司年产5万吨生产基地在天津奠基。  

    我国UPR除产品出口外,已对外转让技术和生产线。  

    2.环氧树脂  

    我国现在已经是环氧树脂产量、进口量、消费量最大的国家。上世纪80年代后期，岳阳、无锡分别自日本东都化成、德国巴克利特（bakelite）引进年产能3000吨的环氧装置，开始了中国大陆环氧树脂的规模化生产。从国外引进先进技术（或者外资建厂）的有美国、韩国、日本等国家。中国大陆环氧树脂年生产能力约70万吨，其中，台商有南亚（昆山）公司年产能13万吨，堪称世界级的企业。我国环氧胶衣于2004年自行开发成功。2007年我国产量60万吨，已居世界首位。2008年产量将达65万吨~70万吨。  

    2000年及之前几年，我国环氧树脂的进口量一直大于产量，从2001年起改变了这一局面，然而，进口之多仍是世界第一，相当于进口了日本一年的产量（2005年日本环氧树脂产量为21万吨）还要多。  

    2008年秋,台湾上纬精细化工有限公司在天津建立风电材料有限公司,一期工程年产能3万吨环氧树脂。  

    3.酚醛树脂  

    1986年，我国自行研发成功酚醛发泡技术；1994年，现场发泡技术自行研发成功；1996年，可用于接触成型、拉挤、缠绕、RTM等工艺的“新型酚醛树脂”项目通过国家验收。  

    我国生产酚醛树脂迄今已60年，由于其耐温、阻燃、烟密度低，在复合材料（含纸基覆铜版）方面广泛应用。  

    2006年，酚醛树脂胶衣研发成功，性能优于英国水平。  

    2007年，我国酚醛树脂产量约60万吨，为日本当年产量的两倍多。  

    （三）辅料  

    1.1991年，中空玻璃微球投入量产，用于制作模具、人造玛瑙、浴缸、反光标志等产品，可减重、增加刚度、降低成本。21世纪初，国产酚醛中空微球也已问世。晶纤矿物复合填料黏度增稠缓，且可提高玻璃钢强度，已用于纤维缠绕与接触成型。  

    2.消泡剂、低收缩添加剂、润湿剂、触变剂等助剂可改善工艺性能、提高产品质量、降低成本。“十五”末期年用量为“九五”末期的3倍多。现用量最大的是德国BYK产品，台商已在沪建厂。  

    技术与产品开发取得重大进步  

    1987年末引进意大利FW管道与贮罐生产技术与设备，1993年引进玻璃钢夹砂管生产线，以此二者为契机，带动了玻璃纤维、树脂（含固化剂）等原材料的技术进步与规模化生产，继之SMC/BMC、拉挤、RTM……整个行业在20年间风雨兼程、与时俱进，向高层次发展。  

    上世纪80年代末期，我国玻璃钢成型技术，接触（手糊）成型占85%以上，到“十五”末期，机械成型已跃升达60%。  

    1.纤维缠绕管道与贮罐生产技术达到世界先进水平  

    迄今自主开发的纤维缠绕管道制造方面的专利有30多项，我国已具备FW工艺管、夹砂管、高压管的全套生产技术。4000毫米玻璃钢管试制成功。 某输水重点工程成功地采用了3.1米玻璃钢管，单管长12米，重16吨。工程一次安装通水成功无泄漏，质量受到了国家发改委表彰。  

    在国家众多油田及西气东输工程，成功使用了玻璃钢高压管，玻璃钢管已出口巴基斯坦、马来西亚、越南、伊拉克、俄罗斯、哈萨克斯坦、阿联酋等国及我国台湾省。  

    玻璃钢贮罐实际已经做到单罐2500立方米，出口到我国香港地区及美国、印度尼西亚、叙利亚等国。  

    为适应城市改造的需要，高校与企业结合，成功开发了玻璃钢顶管制造关键技术与施工技术。在广州施工内径2.5米的玻璃钢顶管，日顶进长度达到69米，给排水业内专家称，达到国际领先水平。  

    玻璃钢夹砂管在“十五”期间，年用量逾1000公里。高压环氧玻璃钢管年用量逾3000公里，并已出口。  

    1996年，我国开始生产和使用玻璃钢电缆套管，现年用量逾5000公里。  

    我国缠绕技术及装备已出口日本、韩国、东南亚、伊朗，部件已出口美国。  

    2.压力容器生产技术  

    1986年至今，我国共生产玻璃钢/复合材料呼吸气瓶、CNG（压缩天然气）瓶、燃料电池用氢气瓶15万只。  

    1994年，我国开始开发CNG气瓶，并首先在北京公交车上装车使用（1辆车用90升气瓶9只）。北京已成为世界城市中以CNG为动力的公共汽车拥有量最多的城市。1997年，我国自主研发的环形压力容器投入使用。2006年，我国引进德国技术装备（内衬制造、纤维缠绕），在苏州建立年产能达11万只复合材料气瓶的生产基地。中材科技（苏州）公司生产的复合材料气瓶已成为全球四大品牌之一。  

    2008年，年产CNG气瓶17万只基地在沈阳奠基。  

    3.SMC/BMC生产技术  

    1986年，从日本引进SMC及模压SMC座椅生产线，推动了我国SMC座椅的生产与普及。1988年，引进美国SMC机组压机及模具，建立了我国首个研发与量产SMC汽车件的基地。迄今我国已自日本、美国、德国引进18条SMC生产线，引进4条BMC生产线；今年引进连续法BMC生产装置。BMC注射技术也已用于规模化生产，所用注射机近年已国产化，台商与日本也在内地设厂生产。  

    SMC主要产品为座椅、水箱、电表箱、卫星发射与接收碟形天线、汽车零部件、火车客车厢内饰件等。BMC主要产品为电器产品：开关、高压绝缘件、仪表箱、塑封电机、汽车前灯反射面等，产品已为美、日、德、法等国的知名企业配套。  

    近5年来，SMC开发成功低温固化快速成型技术、高阻燃A级表面技术，并用于汽车件与火车客车厢内饰件上。  

    2008年，SMC高密度复合材料沼汽池在河北枣强投产，SMC模压电器控制柜系列产品在天津开始规模化生产。  

    4.拉挤工艺技术  

    自上世纪80年代以来，我国引进英、美、意、加等国拉挤机30余台。南京玻璃纤维研究院引进拉挤技术后，犹如黄埔军校，培养了许多拉挤企业人才，在沪宁一带兴建了众多拉挤型材生产企业。  

    2000年以来，我国陆续引进加拿大两家公司共6条玻璃钢门窗生产线。此前于1992年国内也已开发拉挤型材组装门窗技术，现已可 较先进的成套技术。玻璃钢门窗由于隔热、保温、隔音、耐老化、轻质高强、色泽典雅，被誉为第五代门窗。  

    我国现拥有国产拉挤生产线300余条，牵引方式有履带与液压往复式，且开发了注射和浸渍树脂技术。1998年，企业自主研发成功PU发泡共挤玻璃钢保温墙体型材。同年，我国采用国产酚醛树脂拉挤玻璃钢格栅型材成功。  

    现主要拉挤产品有门窗、格栅型材、光纤增强芯、梯子、冷却塔支架、伞骨、手机通讯 天线罩、空调器罩、锚杆、建筑筋材、电缆桥架，帐篷竿、钓鱼竿、地铁第三轨保护罩等，在打击乐器、高低杠木等文体器材领域也有应用。我国产品已出口欧洲、美国、东南亚，成套技术与设备已出口澳大利亚、南非、英国。  

    我国拉挤型材产量逾10万吨，除绝缘棒(最大直径达130毫米)