玻璃纖維復合材料的應用領域綜述

玻璃纖維復合材料的應用領域綜述摘要：隨著玻璃纖維復合材料被的廣泛研究，另外玻璃纖維價格便宜，其高性價比受到應用領域的青睞，我國的玻璃纖維復合材料行業(yè)得到了迅猛地發(fā)展。目前，我國玻璃纖維復合材料生產(chǎn)總量居世界前列，玻璃纖維復合材料已被廣泛地應用于建筑工程、石油化工、交通運輸、能源工業(yè)、機械制造、船艇、體育器械、航空航天等領域，為國民經(jīng)濟和國防建設做出了重要貢獻。關鍵詞玻璃纖維復合材料應用領域ReviewedtheapplicationareasofglassfibercompositematerialsAbstract:Astheglassfibercompositeswaswidelystudied,cheappriceanditscost-effective,theglassfibergetthefavourofapplicationfield,inChina,Glassfibercompositesindustryhasbeenarapiddevelopment.Atpresent,GlassfibercompositesrankedamongthetopoftheworldtotalproductioninChina,glassfibercompositematerialshavebeenwidelyusedinconstructionengineering,petrochemicalindustry,transportation,energyindustry,machinerymanufacturing,boat,sportsequipment,aerospaceandotherfields,itmakeanimportantcontributiontonationaleconomyandnationaldefenseconstruction.KeywordsGlassfiberCompositematerialsApplicationfield1、引言玻璃纖維是由玻璃熔化而得，玻璃纖維復合材料是以玻璃纖維及其制品作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種復合材料。通常玻璃纖維復合材料的片材制備和制品成型過程是分開的，但從經(jīng)濟角度出發(fā)，將兩者結合起來，即可減少設備投人,又可節(jié)約能耗⑴。玻璃纖維能夠在實現(xiàn)較高機械強度的同時保持成本優(yōu)勢，達到一個均衡，玻璃纖維復合材料具有良好的回收性能⑵。與傳統(tǒng)材料相比，具有比強度高、比模量高及可設計性、易修補，耐疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點但玻璃纖維增強的樹脂基復合材料對濕熱的環(huán)境比較敏感⑵,而且濕熱環(huán)境會使它性能下降，采用合適的化學交聯(lián)劑或偶聯(lián)劑對聚合物進行改性，使其變?yōu)樵魉晕镔|(zhì)W］。玻璃纖維復合材料的應用范圍很廣A。］。高強玻璃纖維復合材料具有優(yōu)異的力學性能和抗彈性能用于制作防彈板；玻璃纖維增強材料可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木材及其它材料，可以用于建筑行業(yè)中；玻璃纖維復合材料維被廣泛的用于汽車工業(yè)還可以用于飛機、火箭等，近年來在民用方面發(fā)展也很迅猛，在艦船和體育器械等領域得到應用，并且用量不斷增加。如StaMax等材料的開發(fā)，提高了家用電器、電子產(chǎn)品、汽車零件及其它應用的抗沖強度；由于全球能源日益緊張，風能材料的開發(fā)更具發(fā)展前景，玻璃纖維復合材料用于制備能源設備，預計將在不久的未來，這領域?qū)⒊蔀椴ＡЮw維復合材料重要的應用領域。隨著新生產(chǎn)工藝的不斷出現(xiàn)推動著玻璃纖維復合材料的發(fā)展［1。］。我國玻璃纖維復合材料工業(yè)已經(jīng)進入一個新的發(fā)展時期。過去是以發(fā)展速度為主要特征，現(xiàn)在則以產(chǎn)品應用和質(zhì)量提高為重要標志［12］。IntroductionGlassfiberismadeofglassmelting,glassfibercompositematerialisglassfiberanditsproductsasreinforcedmaterial,syntheticresinasbasematerialofakindofcompositematerials.Usually,sheetofglassfibercompositespreparationandproductsmoldingprocessisseparate,butforeconomicperspective,togetthemtogethercanreduceequipmentinvestment,butalsosaveenergy.Glassfibercanbeimplementedinhighmechanicalstrengthatthesametimemaintaincostadvantages,itcanachieveabalanced.Theglassfibercompositematerialhasgoodrecoveryperformance.Comparedwithtraditionalmaterials,ithashighspecificstrength,highmodulusthanandcandesign,easytorepair,fatigueresistance,corrosionresistanceadvantages,butglassfiberreinforcedresinmatrixcompositesismoresensitivetohotandhumidenvironment,andhotandhumidenvironmentwillmakeitperformancedegradation,useappropriatechemicalcrosslinkingagentandcouplingagentonpolymermodification,makeitbecomeahydrophobicmaterial.Awiderangeofglassfibercompositematerials.Highstrengthglassfibercompositematerialhasexcellentmechanicalpropertiesandresistancetoflexibility.itcanbeusedtomakebulletproofplate;Glassfiberreinforcedmaterialcanreplacethetraditionalwoodandothermaterials,itcanbeusedintheconstructionindustry;Dglassfibercompositesarewidelyusedinautomobileindustry,italsocanbeusedforaircraft,rocket,etc.It

isveryrapidinrecentyearsinciviliandevelopmentandhasbeenappliedinareassuchasshipsandsportsequipmentandthedosageincreasing.SuchasthedevelopmentofStaMaxmaterials,improvingthehouseholdelectricalappliances,electronicproducts,autopartsandotherapplicationsoftheimpactstrength;Becauseoftheglobalenergyincreasinglynervous,moredevelopmentprospectofthedevelopmentofwindenergymaterials.Glassfibercompositematerialusedforthepreparationofenergyequipment,expectedinthenearfuture,thisfieldwillbecomeanimportantapplicationfieldofglassfibercompositematerials.Withthenewproductiontechnologyofappearconstantlypromotethedevelopmentoftheglassfibercomposites,glassfibercompositesindustryhasenteredanewperiodofdevelopmentinChina.Themainfeaturewasdevelopmentinthepast,butnow,itisproductapplicationandqualityimprovementfortheimportantsign.2、玻璃纖維復合材料的應用領域2.1、航空軍工領域玻纖增強樹脂基復合材料是最早應用于軍事領域的復合材料之一［13］。玻璃纖維復合材料大量應用于火箭、導彈的防熱材料；在輕型裝甲車中，玻璃纖維復合材料的應用幾乎涉及裝甲車輛的各個部位；玻璃纖維復合材料的透波性能已經(jīng)得到了廣泛的應用，產(chǎn)品包括保護天線的天線罩、電子對抗用的透波墻以及電視發(fā)射塔的墻體等［14-15］；玻璃纖維復合材料是很好的防彈材料［16-17］，具優(yōu)異的抗彈性能［18］。因為玻璃纖維復合材料的密度效應和強度效應使其制造的復合裝甲具有極好的抗穿甲彈能力，并且具有使破甲彈射流彎曲、不規(guī)則斷裂失穩(wěn)的能力。此外，它對核輻射也具有強烈的衰減作用。玻璃纖維復合材料還被用于研制各種不同當量的玻璃纖維復合材料爆炸容器［19］,如1994年美國SNL實驗室從俄聯(lián)邦核中心購買了2kg（TNT當量）球形及50kg柱形復合材料爆炸容器的全部設計資料［2。］。2.2、能源設備領域從國外的應用實踐看，玻璃纖維復合材料在一定程度上也是建造輸電桿塔結構的理想材料之一［21］。由于玻璃纖維復合材料具有重量輕、強度高、絕緣性好、耐疲勞、耐腐蝕、加工成型方便、易維護等特點。玻璃纖維復合材料在電力行業(yè)的應用除傳統(tǒng)輸變電設備、設施外，玻璃鋼桿塔和復合電纜芯成為行業(yè)關注的熱

點之一。近年來，隨著輸電走廊用地的日益緊張，部分地區(qū)的污穢和腐蝕程度的不斷加重，復合材料用于輸電桿塔的優(yōu)勢日益突顯。利用復合材料的優(yōu)良性能，不僅可以克服傳統(tǒng)的輸電桿塔普遍存在的質(zhì)量重、易腐、銹蝕或開裂等缺陷，還可以增加桿塔絕緣間隙及絕緣爬距，提高線路的絕緣水平。還可以進一步壓縮輸電線路走廊寬度，降低輸電線路建設及運行維護成本。隨著國內(nèi)玻璃纖維復合材料成型工藝技術和產(chǎn)品性能的進步與提升，制造成本的降低，玻璃纖維復合材料桿塔的研究與應用條件已經(jīng)具備，許多部門開展了應用研究工作，并已進入線路試驗階段。當今世界能源緊張，風力發(fā)電作為一種清潔能源備受矚目。目前風機葉片的主要材料為玻璃纖維復合材料［2刃，因為玻璃纖維具有可根據(jù)風機葉片的受力特點來設計強度與剛度，翼型容易成型，可達到最大的氣動效率，疲勞強度較高，抗震性好和耐腐蝕性好等優(yōu)點，而且玻璃纖維價格便宜。供應量寬松，采用玻璃纖維作為葉片材料的成型工藝成熟⑵］?；鹆Πl(fā)電量占全球發(fā)電量的一半以上，因此，煤炭在至少未來幾十年內(nèi)仍將是主要的燃料。所有的火力電廠最終都要安裝洗滌塔和脫硫系統(tǒng)，而玻璃纖維復合材料則是這一應用領域內(nèi)性價比最高的材料。玻璃纖維復合材料用于石油化工。除傳統(tǒng)防腐工程外，還被用于高壓管道、貯罐、塔器等產(chǎn)品中。2.3、交通運輸領域玻璃纖維復合材料在軌道交通上的應用發(fā)展從玻璃纖維復合材料零部件到全玻璃纖維復合材料的機頭、箱體等，都展示了巨大的優(yōu)勢及其在軌道交通領域廣泛的應用前景。國內(nèi)除應用現(xiàn)有技術和工藝，為軌道車輛研發(fā)生產(chǎn)、車體內(nèi)裝件和設備、設施外，應深入研究具有自主知識產(chǎn)權的玻璃纖維復合材料制造技術及其批量化產(chǎn)品，促進我國高速軌道交通事業(yè)的發(fā)展。當前我國正處在軌道交通建設的繁榮時期，已經(jīng)成為世界上最大的城市軌道交通市場。對于玻璃纖維復合材料產(chǎn)業(yè)而言，這是一個大有可為的應用領域。隨著國家振興汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃出臺，將加速提升玻璃纖維復合材料制品在汽車上的應用總量2。同時，國家節(jié)能減排政策和新能源電力汽車的發(fā)展，以及汽車材料輕量化的發(fā)展趨勢，也為玻璃纖維復合材料制品在汽車上的應用提供了更加廣闊的市場發(fā)展空間。在汽車行業(yè)的應用主要用于座椅骨架、保險杠、儀表板、發(fā)動機罩、電池托架、車頂棚和備用輪胎架等部件［25］。美國的GMT產(chǎn)品中有80%用于汽車部件。福特、通用、克萊斯

勒等公司轎車部件大多數(shù)使用了玻璃纖維復合材料，如蓄電池托架、行李架、前圍、擋泥板、風扇葉片等如，玻璃纖維復合材料可以循環(huán)使用、隔熱、隔聲，是汽車用材料的發(fā)展方向，為熱塑性復合材料的應用提供了發(fā)展機遇。隨著玻璃纖維復合材料新品種的開發(fā)，使得它在汽車上得到越來越廣泛的應用⑵"2.4、土木建筑工程領域玻璃纖維復合材料制品在建筑領域的應用除傳統(tǒng)產(chǎn)品如冷卻塔、風機、水箱、管道、門窗、采光瓦、裝飾裝修等和建筑材料外，建筑補強和玻璃纖維復合材料在橋梁上的應用成為新的關注點。玻璃纖維-芳綸纖維復合材料加固橋梁結構具有廣泛的推廣前景，粘貼玻璃纖維-芳綸纖維混合材料加固有利于改善橋梁的使用性能，增加結構的耐久性。施工工期非常短,對交通影響很小，施工質(zhì)量也比較容易保證,并且在使用中無需定期維護，綜合經(jīng)濟效益很好㈣。不過得了解粘貼纖維布施工的要領如。成功地把玻璃纖維復合材料應用到了電信電纜檢修井防止地下水滲漏的工程中，經(jīng)過近多年的實際運行達到了預期的效果［30］。氯氧鎂水泥作為無機膠粘劑制備氯氧鎂水泥'玻璃纖維復合材料［31］可應用于冷卻塔殼體工程和用于地下輸水管工程但其水化產(chǎn)物在水中的溶解度大區(qū)，耐水性差。玻璃纖維的物理和力學性能及其低成本使它成為土木建筑工程的理想材料。其中玻璃纖維復合材料筋優(yōu)于鋼筋的各種性能如耐化學腐蝕、高軸向強度、非磁性等，更加強了它在工程結構的應用中的地位邸。2.5、環(huán)境保護領域由于玻璃纖維復合材料所具有的比強度高、優(yōu)良的耐腐蝕性能和無銹蝕等特點在水處理工程上得到廣泛的應用。環(huán)境保護和新農(nóng)村建設是國家重點關注和支持的項目，同時也是玻璃纖維復合材料行業(yè)近年來關注的應用領域。主要是玻璃鋼凈化（槽）池和玻璃鋼沼氣池。這領域具有廣闊的市場發(fā)展空間。例如在新農(nóng)村建設中玻璃鋼沼氣池因其材料耐腐蝕好、可工廠化生產(chǎn)、安裝方便、產(chǎn)氣快、壽命長、使用安全等優(yōu)異性能得到農(nóng)戶的歡迎，受到農(nóng)業(yè)部重視和大力推廣。3、結語隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國正在成為全球玻璃纖維產(chǎn)業(yè)需求和應用的最大市場。隨著國家相關產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃和加大基礎設施投資力度，對于玻璃纖維復合材料行業(yè)來講，建筑業(yè)和交通運輸業(yè)是玻璃纖維復合材料用量最大的應用領

域，同時，新能源和電力等行業(yè)對玻璃纖維復合材料的需求也將持續(xù)增長。根據(jù)我國玻璃纖維復合材料行業(yè)的發(fā)展情況，預計近年對玻璃纖維的需求每年將有兩位數(shù)的增長。一個國家玻璃纖維復合材料行業(yè)的發(fā)展和技術水平可以從一個側面展現(xiàn)出其工業(yè)發(fā)展技術水平。我國是世界上最大的發(fā)展中國家，又為經(jīng)濟發(fā)展速度最快的國家，雖然我國玻璃纖維復合材料總量居全球前例，但人均占有率很低，與歐美等復合材料發(fā)達國家相比技術水平還有一定差距，讓我們一起努力，將我國由玻璃纖維復合材料大國建設成為玻璃纖維復合材料強國。ConclusionWiththerapiddevelopmentofnationaleconomy,chinaisbecomingthelargestmarketofglobalglassfiberindustrydemandandapplication.Asrelevantnationalindustryrevitalizationplanningandincreasinginvestmentininfrastructure,forglassfibercompositematerialindustry,constructionandtransportationindustryisthelargestconsumptionoftheglassfibercompositematerialsapplicationfield,atthesametime,newenergyandelectricpowerindustriessuchasdemandforglassfibercompositematerialswillalsocontinuetogrow.BasedonthedevelopmentofglassfibercompositesindustryinChina,inrecentyears,thedemandforglassfiberisexpectedtherewillbeadouble-digitgrowtheveryyear.Acountryofglassfibercompositematerialindustrydevelopmentandtechnologylevelcanbeonesideshowitsindustrialdevelopmenttechnologylevel.Ourcountryisthebiggestdevelopingcountryintheworldandthefastesteconomicdevelopmentcountries.Althoughthetotalamountofglassfibercompositematerialsintheworldprecedents,butpercapitaislow,comparedwithEuropeandtheUnitedStatesandotherdevelopedcountriesofcompositestechnology,wehaveacertaingapoflevel.Letusworktogethertobuiltourcountrybyglassfibercompositematerialpowersasglassfibercompositematerialpower.參考文獻周一兵.我國汽車工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及對高分子玻璃纖維復合材料的需求[C].中國玻璃纖維應用市場高層論壇論文集,中國，2008,29-34.李白.玻璃纖維復合材料的市場機遇[J].汽車與配件,2011,49(12):45.ShenChihung,SpringerGS.Moistureabsorptionandabsorptionofcompositematerials[J].Comp.Marer,1976,10(1):2-20.HasegawaM,KobayashiT,pushpalalGKD.Anewly-classofhighstrengthwaterandheatresistantpolymer-cementcompositesolidifiedbyanessentiallyanhydrousphenolresinprecursor[J].Cem.concr.Res,1995,25(6):1191-1198.KobayashiT,PushpalalGKD,HasegawaM.Apolymer-cementcompositewithhigherflexuralstrengthandimprovedwaterandthermalresistances[C].Europ.Pat.Appl.:0590948Al,1994-6-4.劉國權，楊大鋒，翟金明，曾晶.高強玻璃纖維復合材料的性能及應用[J].纖維復合材料,2002,21(2):21-23.洪旭輝，華幼卿.玻璃纖維增強樹脂基復合材料的介電特性[J].化工新型材料,2005(4):16-19.尹志娟，王麗雪，姜珊.玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復合材料的低溫性能研究[J]黑龍江工程學院學報,2010,24(1):50-52.曾光遠,姬濤,鄧文武.玻璃纖維復合材料應用解決方案[J].化工新型材料，2005,33(10):92-93.肖艷.玻璃纖維復合材料的應用模具制造[J].模具制造,2013(4):76-80.吳良義.航空航天先進復合材料現(xiàn)狀[C].第十三次全國環(huán)氧樹脂應用技術學術交流會論文集，中國，2009,117-133.鄒寧宇，李新寧.我國玻璃纖維復合材料新時期的特點與對策[J].建材發(fā)展導向，2005(3):21-24.孔令美,鄭威，高全喜,薛亞娟,王寶春,齊燕燕,王小兵.復合材料技術的軍民融合[C].國防科技工業(yè)軍民融合發(fā)展論壇論文集,中國，2013,1-5.馮健中，游長江，魯光，許晉國，吳駿堅.不飽和聚酯/玻璃纖維復合材料的研究[J].廣州化學,2006,31(3):45-56.BERGJ,JONESFR.Theroleofsizingresinscouplingagentsandtheirblendsontheformationoftheinterphaseinglassfibercomposites[J].Composites,1998,A29A,1261-1269.T.Czigany,J.Mater.Highdensitypolyethylene/ultrahighmolecularweightpolyethyleneblend.II.Effectofhydroxyapatiteonprocessing,thermal,andmechanicalproperties[J].Sei.Forum,2005,59一66.T.Czigany,K.Poloskei,J.KargerKoesis.Analysisoflowtemperatureimpactfracturedataofthermoplasticpolymersmakinguseofaninversemethodology[J].JofMat.Sei.2005,40:56宮平，王慧軍，李華，金子明，鐘蔚華，曲志敏.玻璃纖維復合材料抗彈性能的研究[J].高科技纖維與應用，2007,32(1):19-22.胡八一，劉倉理,胡海波，陳石勇，樓志華，劉宇.樹脂基玻璃纖維復合材料爆炸容器的研制[J].壓力容器,2005,22(6):10-13.CarbienerKE.Preliminary