摘要:玻璃钢是多种复合材料中的一种。玻璃钢是玻纤增强塑料的俗称,是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。玻璃钢于1932年在关国出现,1940年以手成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩,其后不久,美国乘特空军发展中心设计制造了一架以玻璃钢为快机身和机翼的飞机,并于1944年3月在莱特“帕又特空军基地试飞成功。从此纤维增增强复合材料开生始受到车界和工程界的注忘意,第二次世界大战以管后这种材料迅速扩到民用,风一时,发展很动快,1946年纤绕成型技术在美国出现,为纤坐绕压力容器的制提供了技术贮备,1949年了仅研究成功我璃纤维玉料并制出了表而面光洁,尺面不寸、形状准确的被压作件件1950年真空和也发压力成工艺研究成功,并制成直升机的黑螺旋。
关键词:新型玻璃钢;环保制品;特性;发展
1 玻璃钢产品特性
1.1玻璃钢缠绕贮罐特性:
玻璃钢缠绕贮罐具有轻质、高强、耐腐蚀,容积大,占地小,安装方便,维修费用低,主要用于石油、化工、食品酿造,医药等领域,传统的大型容器一般采用钢板焊接制成,内部贴敷环氧玻璃钢防腐衬里或防腐材料,施工困难,效果不好,易脱落,穿孔。而缠绕制作的大型玻璃钢容器为热固性树脂为基体,玻璃纤维为增强材料,采用连续纤维缠绕技术,工艺先进,结构合理,制品力学性能好。玻璃钢缠绕储罐主要特点有:
(1)大型玻璃钢容器整体成型:筒体整体缠绕,无结构层接缝,筒体轴向力、环向力分配合理均匀,筒体整体性能好,强度高,无应力集中区,使用寿命长。大型玻璃钢贮罐树脂含量均匀:在缠绕加工过程中,被加工设备不停的旋转,各结构层无论树脂含量高低,均不会出现树脂滴淋不产生树脂含量上低下高现象。
(2)耐腐蚀。树脂性能的不同赋予玻璃钢不同的耐腐蚀性能,使在不同酸碱、盐、有机溶剂的气、液介质的腐蚀环境下长期使用。
(3)阻燃。优质的树脂及阻燃添加剂赋予产品优良的阻燃性能,一般阻燃产品氧指数大于26,火焰扩散系数小于25,烟密度小于500。
(4)轻质高强。无碱玻璃纤维纱与树脂的完美结合,赋予产品独特的轻质高强的特性,产品的比重是钢材的1/4,适用于腐蚀环境下各种承载结构。
(5)耐老化。产品由优质的基体树脂加抗老化添加剂,使产品具有持久的抗老化性能,可保持长久的光泽及持续的高强度,使用寿命在20年以上。
(6)可设计性。除玻璃钢灵活的设计性能外,产品的颜色可以根据客户的要求进行定制,外形尺寸也根据客户所需的设计不同的尺寸,加工不同的产品。
(7)热导率低、线膨胀系数小。在有温差时所产生的热应力比金属低的多。
(8)破损安全行好。纤维复合材料基体中有大量独立的纤维,每平方厘米上的纤维少则几千根,多则上万根。从力学观点上看,是典型的静不定体系。当构件超载并有少量纤维断裂时,载荷会迅速重新分配在未破坏的纤维上,这样,在短期内不致于使整个构件丧失承载能力。
(9)电性能。玻璃纤维及高性能树脂赋予产品优越的电性能,产品穿击强度可达10kv/mm,金属工具抗击时无电火花,产品无磁性,可在抗电磁抗爆环境中安全使用。
2国内外发展趋势
2.1国外玻璃钢发展情况
60年代在美国利用解维烧技不术,制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体,为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径,在此期间,玻纤维一聚酯树形喷射成型技术得到了应用,使手糊工艺的质量和生产效半大为提,1961年,片状模塑料(简称C)在法问世,利用这种技术可制出大面表面光浩,尺寸、形状稳定的制品,如汽车、能的壳体以及卫生洁具等大制作,从面更扩大了玻璃钢的应用用演域。1963到年前后在美、法,日国先后开发了高产量、大用幅宽、连续生产的玻璃钢板材生产线,使玻璃钢或制品形成了规模化生产。
2.2 产业发展前景
2.2.1能源电力
(1)风能
2009年全球风电能力达到159,213MW,2009年新增38,312MW。风电的年增长率达到了自2001年以来最高的31.7%。到2009年年底全球风力发电340万亿瓦小时/年,相当于世界第七大经济体意大利的全部电力需求,也相当于全球电力消费的2%。
(2)烟气脱硫
火力发电量占全球发电量的一半以上,因此,煤炭在至少未来几十年内仍将是主要的燃料。所有的火力电厂最终都要安装洗涤塔和脱硫系统,而玻璃钢则是这一应用领域内性价比最高的材料FGD(烟气脱硫)未来投资主要是在亚洲,而不是美国和欧洲,中国将成为FGD系统的最大市场,占到世界总量的40%以上。
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(3)输变电设施
由于玻璃钢具有重量轻、强度高、绝缘性好、耐疲劳、耐腐蚀、加工成型方便、易维护等特点,在电力行业得到了广泛应用。
随着国内玻璃钢复合材料成型工艺技术和产品性能的进步与提升,制造成本的降低,玻璃钢杆塔的研究与应用条件已经具备,许多部门开展了应用研究工作,并已进入线路试验阶段
2.2.2交通运输
(1)轨道车辆
2010~2015年间,我国规划建设的城市快速轨道交通项目总长度达1700公里,5000多亿元投资将聚集在这一领域。
玻璃钢在轨道交通上的应用发展从玻璃钢零部件到全玻璃钢的机头、箱体等都展示了巨大的优势及其在轨道交通领域广泛的应用前景。国内除应用现有技术和工艺,为轨道车辆研发生产、车体内装件和设备、设施外,应深入研究具有自主知识产权的玻璃钢制造技术及其批量化产品,促进我国高速轨道交通事业的发展。当前我国正处在轨道交通建设的繁荣时期,已经成为世界上最大的城市轨道交通市场。对于玻璃钢而言,这是一个大有可为的应用领域,行业应抓住这一契机,不断开发新产品,拓展玻璃钢复合材料在轨道交通领域的应用。
(2)汽车
2012年我国汽车产销量达1700万辆。随着国家振兴汽车产业规划出台,将加速提升玻璃钢制品在汽车上的应用总量。同时,国家节能减排政策和新能源电力汽车的发展,以及汽车材料轻量化的发展趋势,也为玻璃钢制品在汽车上的应用提供了更加广阔的市场发展空间。
2.2.3建筑工程
玻璃钢制品在建筑领域的应用除传统产品,如冷却塔、风机、水箱、管道、门窗、采光瓦、装饰装修等和建筑材料外,建筑补强和玻璃钢在桥梁上的应用成为新的关注点。
2.2.4石油化工
石油化工是玻璃钢的重要应用领域之一。除传统防腐工程外,玻璃钢高压管道、贮罐、塔器等产品持续增长,玻璃钢在地下贮油罐(双壁罐)和海洋石油工程中的应用成为关注热点。
2.2.5水处理工程
水处理一般分为纯净水处理、循环水处理和原水废水处理。由于玻璃钢具有强度高、优良的耐腐蚀性能和无锈蚀等特点在水处理工程上得到广泛的应用。随着国家环保节能减排政策和法律法规的出台,国家会加大在这一领域的投资,玻璃钢/复合材料在水处理设施上的应用会有一个大的进展。
2.2.6环保和再生能源工程
环境保护和新农村建设是国家重点关注和支持的项目,也是玻璃钢行业近年来关注的应用领域。
玻璃钢净化(槽)池和玻璃钢沼气池是受到行业关注的项目,具有广阔的市场发展空间。例如在新农村建设中,玻璃钢沼气池因其材料耐腐蚀好、可工厂化生产、安装方便、产气快、寿命长、使用安全等优良性能得到农户的欢迎,受到农业部重视和大力推广。
2.2.7游艇
全世界游艇拥有量约为1800余万艘。在美国注册和使用中的各种游艇总数已达1200万艘。目前,世界各国大小各类游艇的年产量约为90万艘。随着全球经济形势的好转,外资游艇企业向大陆迁移和我国高收入阶层的需求,以及海南国际旅游岛和沿海发达地区的游艇设施规划建设,未来几年我国游艇行业将有一个大的发展。
论文作者:雷清华
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/16
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