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轻量化的重头戏

信息来源:glasseasy.com  时间:2012-05-28  浏览次数:1422

  当前,轻量化设计伴随着低碳经济兴起,主要采用轻质高效的材料和采用更好的结构设计两种方式,而采用轻质高效材料,比如碳纤维、其他各种金属基树脂基增强材料等已经在各行业开始初具规模。

  最近,中国建材联合会在落实建材工业“十二五”发展指导意见提到,要开发更高模量和强度,更好耐酸、碱侵蚀,更高耐热,更好介电性能(低、高介电)的玻璃纤维,开发无砷、无氟成分玻纤,开发新型多组分玻璃光纤、传像石英光纤和光子晶体光纤,在配方设计、原料选择、熔化和成型技术等方面取得突破,实现规模化生产。玻纤以其优异性能在轻量化设计的浪潮中占据重要地位。当前,轻量化设计伴随着低碳经济兴起,主要采用轻质高效的材料和采用更好的结构设计两种方式,而采用轻质高效材料,比如碳纤维、其他各种金属基树脂基增强材料等已经在各行业开始初具规模。

  多种纤维参与轻量设计

  目前,我国已建和拟在建的碳纤维产能已达到7万~8万吨/年,其中已建成的产能为5000吨;在建或计划建设规模较大的碳纤维项目包括中钢吉炭江城碳纤维、蓝星碳纤维、中油吉化碳纤维等项目。由于碳纤维产量品种满足不了国内市场需求,短期内还得依赖进口。目前,碳纤维材料已被列入国家重点发展规划,其低成本化与高端创新示范列入了《规划》中的十大工程。近十年,各类高性能纤维相继开发。高性能芳纶纤维在烟台氨纶股份形成千吨对位生产基地,间位芳纶纸相继在烟台美士达公司投产;宜昌和利达复材公司开发了间位芳纶蜂窝,年产将达48万平方米;江苏常熟兆达特纤公司形成500吨对位芳纶生产线。高性能纤维中的耐热型聚酰亚胺纤维已在长春高崎聚酰亚胺材料有限公司形成300吨/年产能,其薄膜在深圳瑞华泰公司形成350吨/年产能。膜裂法PTFE纤维在上海金由公司投产,形成千吨级产能规模。中石化仪征化纤公司于去年投产高性能PE干法纺丝生产线,形成300吨/年产能。此外,安徽皖维公司已开发高强高模PVA纤维,预计到今年底,形成2万吨/年的产能。

  玄武岩纤维作为《规划》重点发展项目,河北通辉公司目前在其工艺上取得了突破。该工艺遴选出晶质结构均匀、无杂质、纯度高的一种玄武岩矿石作为单一原料;同时矿石所含氧化物酸度、粘度及熔融温度可控,矿石不需粉碎成粉状,也不需化学提纯或除铁,生产出的纤维原纱成丝率提高了10%,其断裂强度稳定在0.6~0.7N/tex。

  出色性能成就材料新星

  层出不穷的高性能纤维的开发,缘于全球低碳经济的大潮袭来,是国家战略性产业及民用经济产业技术提升的迫切需求。其中,碳纤维及其制品以超轻、超强材料全面领先应用于航空、军工、电力、车辆、舰艇、海工、风电等高端领域。

  据资料报导,用碳纤复材制造大载流量架空导线成为输电线路中提高传输容量,降低输电能耗的新材料,由中国电科院等数家企业进行开发。江苏远东公司还研发了悬浮式海底碳纤电缆,获得了国家专利。山西晋煤集团在20多口煤层汽抽采钻井中使用碳纤复材抽油杆,杆深抽达到5315米。耐热聚酰亚胺纤维除了可作替代某些碳纤维外,还用于性能更优异的防弹服织物、宇航服、消防服、高温滤材等,也是先进武器装备以及新型卫星、飞船等国防高技术必不可少的原材料。

  在环保产业,为了减少有害气体二噁英等的产生和排放,提高焚烧炉的焚烧温度,耐热聚酰亚胺纤维是唯一可用作焚烧炉除尘滤材,在250~350℃下长期使用。

  广泛应用明朗市场前景

  高性能玻璃纤维以SiO2-Al2O3-CaO-MgO四元相为主要成分,去除了E玻璃中的B2O3成分提高了力学性能,拉伸强度一般在4000Pa以上,弹性模量大于80GPa,抗冲击性能约是E玻纤的2倍,耐疲劳性比E玻纤提高了将近10倍,拥有更好的耐高温性能。目前,重庆国际、泰山、巨石玻纤等都实现了量产。

  当前,全球风电“风起叶涌”,将会拉动数十万吨风叶用高性能玻纤用量。全球能源紧缺,轻量化已成为汽车、轨道交通等行业的热点,高性能玻璃纤维制成的复合材料无疑成为首选。

  CNG气瓶是CNG汽车的重要零部件,其质轻价廉、抗腐蚀性抗疲劳性好而成为CNG气瓶最有前途的复合材料。中国工业气体工业协会透露,目前,全国有气瓶生产企业47家,分布在13个省,全国气瓶企业销售收入大约106.5亿元,预计今后几年还有200万只左右的增长潜力。

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