一、 为信息技术构建产业平台21世纪是信息技术时代,而信息技术的发展为新材料产业搭建了广阔的市场平台。据有关统计,2003年我国玻璃纤维总产量近45万吨,比上年增长20%以上。在快速增长的需求中,电子与通讯领域尤为明显,目前我国已形成了高技术含量的电子级玻璃纤维产业。
印制电路板。2003年全球微型计算机数量已超过15亿台,而微型计算机的核心元件印制电路板的基础材料就是电子级玻璃纤维。全球微型计算机及其他电子工业的迅猛发展,刺激了玻璃纤维业的快速增长,全球此方面的消费年递增速度高达15%。我国虽然缺乏玻璃纤维在此领域的具体增长数字,不过下面的一组数据同样可说明问题:2003年我国计算机市场增长了15.4%,其中微型计算机市场销售量为1294.8万台,比上年同期增长17.4%,市场销售额为922亿元,比上年同期增长9.9%。预计2004～2008年我国微型计算机市场销量和销售额的增长速度均会保持在20%以上,因此我国用于印制电路板的电子级玻璃纤维需求巨大。
数据传输线。采用玻璃纤维作工业计算机的数据传输线,其强大的传输能力令人叹服。一根玻璃纤维光缆可以同时传输若干信号,还能抗电磁干扰,尤为可贵的是保密性好。日本的窗上通公司和德国的西门子公司已率先将玻璃纤维光缆用于工业电子计算机,其技术经济指标大大超过微波电路和载波电路。据悉我国也已展开计算机数据玻璃纤维传输线方面的有关技术攻关工作,届时有望再形成一个玻璃纤维消费的大市场。
玻纤布基覆铜板。电绝缘用层压布是我国玻璃纤维早期主要产品。无碱玻璃纤维吸湿率高,且与树脂结合后制成的复合材料具有很高的拉伸强度,这些优异的特性使其逐步取代棉麻、丝绸织物及绝缘纸等成为绝缘材料中必不可少的基础材料。而随着科技进步应运而生的层压板新秀—玻纤布基覆铜板,目前已广泛应用于收音机、电视机、计算机、通讯设备及仪器仪表等电子产品上。据最新统计,我国电子级玻璃纤维布产能已达4.5亿米/年以上,已成为全球重要的生产基地。其中1990年投产的国内首次全套引进生产线的产能已达8500万米/年,1997年投产的上海博舍与中国华原合作上海青浦工厂生产能力达6000万米/年,1998年投产的香港建滔深圳工厂7628电子布生产能力达9000万米/年,2000年投产的台湾宏仁、上海联和、新泰新技术合资上海宏和公司7628电子布生产能力达7800万米/年,2002年投产的重庆国际复合材料无碱玻璃纤维池窑拉丝生产线g-75电子纱生产能力达1亿米/年,2002年投产的四川玻纤公司年产覆铜板基布工程生产能力达2000万平方米/年。 这一系列装置的投产,使我国覆铜板行业整体技术水平明显提高。特别是我国玻纤布原丝质量过硬,布的单位面积偏差率可达到±1.8 0%,超过日本jis工业标准,达到美国ipc标准二类质量水平,即国际先进水平。玻纤布优异的品质使其能通过偶联剂的化学物理作用,与性质不同的树脂“偶联”起来,从而保证覆铜板的物化性能。布面的平整挺括和无毛羽可保证覆铜板不会产生胶粒等外观疵点、印制电路板生产不产生翘曲现象。同时布幅宽达1270mm,完全可保证覆铜板生产厂家制造多规格板材的需要,还可减少其因玻纤布的卷装量小而多次接头造成的浪费,从而可大大提高经济效益。
光纤产业。我国玻纤另一高端领域光纤产业经过十几年的发展,技术水平大幅提高,达到了国际领先水平。从产业规模上看,我国光纤制造业的产能已经完全可以满足国内市场需求,其中长飞公司产能已经跨入世界光纤单一工厂前5名行列。在产品品种上,目前世界商用的主要通信传输用光纤我国企业都能够生产;在质量管理上,我国光纤厂家均通过了iso9000系列认证;在产品质量上,我国生产的光纤已经达到世界一流水平,并已经在我国一级干线上广泛采用。实际的产品性能对比结果显示,国产光纤在总体上与进口光纤的技术质量水平相当,有些性能指标国产光纤还具有优势。
二、 为航空航天工业腾飞添翼
航空航天领域荟萃了当今世界上最先进的科技成果,也是新材料科学技术水平的集中展示。随着我国在该领域的大力发展,高性能玻璃纤维复合材料已在航空航天工业中有着不可或缺的地位,与铝合金、钢和钛合金三大金属材料共同成为支撑航空航天事业发展的基石。
我国尖端玻纤复合材料已大量应用于航空业,目前无论是在民用客机还是军用飞机上都使用了这种复合材料。特别是民用客机更离不开高性能复合材料的支持,纤维增强塑料在内外侧副翼、方向舵和扰流板等处的应用,可有效减轻飞机质量、提高商用载荷、节省能源;纤维增强工程塑料制成的客舱内的顶板、行李箱、各类仪表盘和机身空调舱盖板等,质轻美观耐用;波音777飞机上采用的纤维增强的塑料复合材料用量占结构总质量的11%。
在我国的航天领域中,高性能玻纤复合材料作为主承力结构材料,在运载火箭和航天器上的应用越来越普遍。利用纤维缠绕工艺制造芳纶/环氧、纤维/环氧复合材料固体发动机壳是近代复合材料发展史上的一个里程碑,它不仅耐腐蚀、耐高温、耐辐射、阻燃、抗老化,而且经过与纤维复合增强作用使固体发动机壳密度小、刚性好、强度高、尺寸稳定。航天器上的防热材料大量采用了纤维、高硅氧增强酚醛树脂;太阳能电池阵基板也是由聚酰亚胺薄膜,纤维/环氧树脂网格面板、加强件、边缘件及聚酰亚胺衬套包裹的铝蜂窝夹芯结构。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,材料科技为标志我国成为世界载人航天俱乐部第三位成员的神舟5号载人飞船的成功发射做出了重要贡献。南京玻璃纤维研究院、北京玻璃钢研究院和蓝星新材料无锡树脂厂等于1999年就开始参与飞船返回舱、宇航服等配套材料的研制。
之所以在该领域大受青睐,是因为其作为一种新型的功能材料和结构材料,具有耐高温、抗腐蚀、强度高、延伸小及绝缘好等一系列优异特性。但它也有明显的缺点,即脆性大,不耐磨,更不耐折。为此,科研人员通过对玻璃纤维进行表面化学处理等方法,有效改善玻璃纤维脆性,制得一种超细玻璃纤维织物。由于纤维直径极细故柔软性很好,比开士米软7倍、比的确凉布软14倍、比一般工业用9微米玻璃纤维软36倍,成功用作宇航服材料。
套材料是玻璃纤维的另一个重要应用。返回舱是航天员工作生活的场所,载有大量的精密仪器,所用配套材料除对光学、辐射、电性能、毒性以及阻燃性的要求非常严格外,织物还需柔软、经纬纱不位移、裁剪时无粉尘脱落等。玻璃纤维在此的应用主要包括内用布、外用布及无毒阻燃线等,外用布在神舟2号、3号上获得应用,内用布及无毒阻燃线从神舟2号开始,直到神舟5号载人飞行均获得成功。在攻克难关的过程中,科研人员从织物结构设计到表面化学处理及着色进行了全面分析,试制了多种不同规格的材料和多种不同颜色的小样,提供的第一批材料应用于神舟2号飞船返回舱;同时根据使用后反馈的信息进一步改善提高,最后全部满足了各项技术指标的要求,分别应用于神舟3号、4号、5号。我国今年将完成神舟6号飞船的整船总装,毋庸置疑,配套的玻纤材料届时也将完成新一轮升级。
三、为奥运工程建设大展身手2008年北京奥运会带来的巨大商机如同诱人的大蛋糕,吸引了国内各相关行业展开激烈的角逐。据了解,北京奥运会在城市基础设施、场馆建设、环境保护、通讯等方面的投入将达到2800多亿元,玻纤材料在其中的建筑材料、交通工具、体育用品领域将具有巨大的施展空间。
在建筑材料方面:防水增强作用大一是防水材料。玻纤作为防水基材防水等级高、使用寿命长、节约沥青、施工方便,在美国占总防水基材的61%,所用玻纤占玻纤总量的30%,而我国却远低于这个比例,因而具有很大开发潜力。
二是辅助增强材料。材料形态主要是小网格组织,在体育场馆建设中用量可观。三是隔热材料。我国每年建筑使用能耗约为2.5亿吨标准煤,每平方米建筑面积平均使用能耗为美国的4～8倍,而玻璃纤维棉毡、棉板作为保温绝热材料加入建筑围护结构可大显身手。实验证明,北京建筑墙体加入50毫米厚的此类保温材料可使节能效率达60%,倡导绿色奥运的北京奥运必将青睐玻纤材料,从而在建筑节能上有所突破。四是土建工程增强材料。这方面显示了较强需求,主要包括软路基高等级公路沥青混凝土路面的增强防裂,建筑物和桥梁钢筋混凝土结构的缝裂补强基材。此外,还有吸音材料、装饰材料、被覆和复合材料等。
在交通设施方面:全面介入机遇多为满足奥运会对交通的需求,北京将以大容量快速轨道交通为主体,配以其他形式交通工具,形成一个综合的立体城市公共交通网络。有关专家已经认识到北京城市轨道交通发展将形成一个新兴产业,同时也将会为相关行业带来巨大市场,玻璃纤维复合材料产业的发展面临良机。
在轨道设施方面,包括电缆槽、电缆架,国内生产设备和工艺已有一定的基础,但原材料选择余地较小,玻纤材料将有所作为;走道格栅、护栏格栅采用复合材料拉挤型材具有外形美观、耐腐蚀、免维修等优点,虽然价格略高于普通碳钢格栅,但低于不锈钢格栅,是一种常见的复合材料制品,在国外应用普遍;其他玻纤复合材料与轨道交通有关的产品种类有各种电器箱、防噪板等,国内已有较多应用。
此外,在厢内饰件方面,有车门、车窗等。根据北京300公里的轨线发展规划,如果其中50%建立噪音屏障,平均每公里面轨道采用玻璃纤维复合材料40吨,加上其他各部件、站台设施对玻璃纤维复合材料需求,其市场也是巨大的。可见,北京轨道交通将为玻璃纤维产业的发展提供广阔的发展空间。在体育用品方面:优异性能得施展玻璃纤维业对北京奥运最直接的参与,是体育用品生产。我国已成为体育用品生产的第一大国,目前世界体育用品65%是由中国内地企业加工生产的,包括几乎所有的世界名牌运动鞋、羽毛球拍、高尔夫器材、滑雪器材等产品。奥运工程的启动,给体育器材产业带来了商机,而对器材质量具有直接影响的玻璃纤维复合材料将会在各类体育用品上得到更广泛的应用。
据专家介绍,目前体育用品产业是仅次于国防工业率先使用玻纤复合材料最多的产业。看上去很简单的器械,实际上科技含量却很高。材料的替换在某种程度上决定了器械的性能,这在羽毛球拍和网球拍上得到了突出的体现。
球拍材料如今完全是新材料的世界,一只用纤维增强塑料复合材料生产的网球拍,质量仅为200克,只有木质球拍的一半。目前我国有体育用品生产企业600余家,年销售额在300亿～400亿元,中国体育产业的巨大发展空间为玻璃纤维等新材料施展优异性能提供了市场平台。
据了解,今年国际奥委会将指定2008年奥运会参赛各国在以后4年内,无论是训练器材还是比赛器材都必须购买指定生产商的产品。而从前几届奥委会指定器材的国产化率看,绝大多数都在50%以上。但专家预测,北京奥运会的体育器材国产化率可能达到40%,这个数字显然要落后于以前几届奥运会。如果中国产品能够更多地成为组委会指定器材,不仅可以发展自己的玻纤产业,还可顺理成章地在自备器材和赞助器材方面处于更有利的地位。
印制电路板。2003年全球微型计算机数量已超过15亿台,而微型计算机的核心元件印制电路板的基础材料就是电子级玻璃纤维。全球微型计算机及其他电子工业的迅猛发展,刺激了玻璃纤维业的快速增长,全球此方面的消费年递增速度高达15%。我国虽然缺乏玻璃纤维在此领域的具体增长数字,不过下面的一组数据同样可说明问题:2003年我国计算机市场增长了15.4%,其中微型计算机市场销售量为1294.8万台,比上年同期增长17.4%,市场销售额为922亿元,比上年同期增长9.9%。预计2004～2008年我国微型计算机市场销量和销售额的增长速度均会保持在20%以上,因此我国用于印制电路板的电子级玻璃纤维需求巨大。
数据传输线。采用玻璃纤维作工业计算机的数据传输线,其强大的传输能力令人叹服。一根玻璃纤维光缆可以同时传输若干信号,还能抗电磁干扰,尤为可贵的是保密性好。日本的窗上通公司和德国的西门子公司已率先将玻璃纤维光缆用于工业电子计算机,其技术经济指标大大超过微波电路和载波电路。据悉我国也已展开计算机数据玻璃纤维传输线方面的有关技术攻关工作,届时有望再形成一个玻璃纤维消费的大市场。
玻纤布基覆铜板。电绝缘用层压布是我国玻璃纤维早期主要产品。无碱玻璃纤维吸湿率高,且与树脂结合后制成的复合材料具有很高的拉伸强度,这些优异的特性使其逐步取代棉麻、丝绸织物及绝缘纸等成为绝缘材料中必不可少的基础材料。而随着科技进步应运而生的层压板新秀—玻纤布基覆铜板,目前已广泛应用于收音机、电视机、计算机、通讯设备及仪器仪表等电子产品上。据最新统计,我国电子级玻璃纤维布产能已达4.5亿米/年以上,已成为全球重要的生产基地。其中1990年投产的国内首次全套引进生产线的产能已达8500万米/年,1997年投产的上海博舍与中国华原合作上海青浦工厂生产能力达6000万米/年,1998年投产的香港建滔深圳工厂7628电子布生产能力达9000万米/年,2000年投产的台湾宏仁、上海联和、新泰新技术合资上海宏和公司7628电子布生产能力达7800万米/年,2002年投产的重庆国际复合材料无碱玻璃纤维池窑拉丝生产线g-75电子纱生产能力达1亿米/年,2002年投产的四川玻纤公司年产覆铜板基布工程生产能力达2000万平方米/年。 这一系列装置的投产,使我国覆铜板行业整体技术水平明显提高。特别是我国玻纤布原丝质量过硬,布的单位面积偏差率可达到±1.8 0%,超过日本jis工业标准,达到美国ipc标准二类质量水平,即国际先进水平。玻纤布优异的品质使其能通过偶联剂的化学物理作用,与性质不同的树脂“偶联”起来,从而保证覆铜板的物化性能。布面的平整挺括和无毛羽可保证覆铜板不会产生胶粒等外观疵点、印制电路板生产不产生翘曲现象。同时布幅宽达1270mm,完全可保证覆铜板生产厂家制造多规格板材的需要,还可减少其因玻纤布的卷装量小而多次接头造成的浪费,从而可大大提高经济效益。
光纤产业。我国玻纤另一高端领域光纤产业经过十几年的发展,技术水平大幅提高,达到了国际领先水平。从产业规模上看,我国光纤制造业的产能已经完全可以满足国内市场需求,其中长飞公司产能已经跨入世界光纤单一工厂前5名行列。在产品品种上,目前世界商用的主要通信传输用光纤我国企业都能够生产;在质量管理上,我国光纤厂家均通过了iso9000系列认证;在产品质量上,我国生产的光纤已经达到世界一流水平,并已经在我国一级干线上广泛采用。实际的产品性能对比结果显示,国产光纤在总体上与进口光纤的技术质量水平相当,有些性能指标国产光纤还具有优势。
二、 为航空航天工业腾飞添翼
航空航天领域荟萃了当今世界上最先进的科技成果,也是新材料科学技术水平的集中展示。随着我国在该领域的大力发展,高性能玻璃纤维复合材料已在航空航天工业中有着不可或缺的地位,与铝合金、钢和钛合金三大金属材料共同成为支撑航空航天事业发展的基石。
我国尖端玻纤复合材料已大量应用于航空业,目前无论是在民用客机还是军用飞机上都使用了这种复合材料。特别是民用客机更离不开高性能复合材料的支持,纤维增强塑料在内外侧副翼、方向舵和扰流板等处的应用,可有效减轻飞机质量、提高商用载荷、节省能源;纤维增强工程塑料制成的客舱内的顶板、行李箱、各类仪表盘和机身空调舱盖板等,质轻美观耐用;波音777飞机上采用的纤维增强的塑料复合材料用量占结构总质量的11%。
在我国的航天领域中,高性能玻纤复合材料作为主承力结构材料,在运载火箭和航天器上的应用越来越普遍。利用纤维缠绕工艺制造芳纶/环氧、纤维/环氧复合材料固体发动机壳是近代复合材料发展史上的一个里程碑,它不仅耐腐蚀、耐高温、耐辐射、阻燃、抗老化,而且经过与纤维复合增强作用使固体发动机壳密度小、刚性好、强度高、尺寸稳定。航天器上的防热材料大量采用了纤维、高硅氧增强酚醛树脂;太阳能电池阵基板也是由聚酰亚胺薄膜,纤维/环氧树脂网格面板、加强件、边缘件及聚酰亚胺衬套包裹的铝蜂窝夹芯结构。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,材料科技为标志我国成为世界载人航天俱乐部第三位成员的神舟5号载人飞船的成功发射做出了重要贡献。南京玻璃纤维研究院、北京玻璃钢研究院和蓝星新材料无锡树脂厂等于1999年就开始参与飞船返回舱、宇航服等配套材料的研制。
之所以在该领域大受青睐,是因为其作为一种新型的功能材料和结构材料,具有耐高温、抗腐蚀、强度高、延伸小及绝缘好等一系列优异特性。但它也有明显的缺点,即脆性大,不耐磨,更不耐折。为此,科研人员通过对玻璃纤维进行表面化学处理等方法,有效改善玻璃纤维脆性,制得一种超细玻璃纤维织物。由于纤维直径极细故柔软性很好,比开士米软7倍、比的确凉布软14倍、比一般工业用9微米玻璃纤维软36倍,成功用作宇航服材料。
套材料是玻璃纤维的另一个重要应用。返回舱是航天员工作生活的场所,载有大量的精密仪器,所用配套材料除对光学、辐射、电性能、毒性以及阻燃性的要求非常严格外,织物还需柔软、经纬纱不位移、裁剪时无粉尘脱落等。玻璃纤维在此的应用主要包括内用布、外用布及无毒阻燃线等,外用布在神舟2号、3号上获得应用,内用布及无毒阻燃线从神舟2号开始,直到神舟5号载人飞行均获得成功。在攻克难关的过程中,科研人员从织物结构设计到表面化学处理及着色进行了全面分析,试制了多种不同规格的材料和多种不同颜色的小样,提供的第一批材料应用于神舟2号飞船返回舱;同时根据使用后反馈的信息进一步改善提高,最后全部满足了各项技术指标的要求,分别应用于神舟3号、4号、5号。我国今年将完成神舟6号飞船的整船总装,毋庸置疑,配套的玻纤材料届时也将完成新一轮升级。
三、为奥运工程建设大展身手2008年北京奥运会带来的巨大商机如同诱人的大蛋糕,吸引了国内各相关行业展开激烈的角逐。据了解,北京奥运会在城市基础设施、场馆建设、环境保护、通讯等方面的投入将达到2800多亿元,玻纤材料在其中的建筑材料、交通工具、体育用品领域将具有巨大的施展空间。
在建筑材料方面:防水增强作用大一是防水材料。玻纤作为防水基材防水等级高、使用寿命长、节约沥青、施工方便,在美国占总防水基材的61%,所用玻纤占玻纤总量的30%,而我国却远低于这个比例,因而具有很大开发潜力。
二是辅助增强材料。材料形态主要是小网格组织,在体育场馆建设中用量可观。三是隔热材料。我国每年建筑使用能耗约为2.5亿吨标准煤,每平方米建筑面积平均使用能耗为美国的4～8倍,而玻璃纤维棉毡、棉板作为保温绝热材料加入建筑围护结构可大显身手。实验证明,北京建筑墙体加入50毫米厚的此类保温材料可使节能效率达60%,倡导绿色奥运的北京奥运必将青睐玻纤材料,从而在建筑节能上有所突破。四是土建工程增强材料。这方面显示了较强需求,主要包括软路基高等级公路沥青混凝土路面的增强防裂,建筑物和桥梁钢筋混凝土结构的缝裂补强基材。此外,还有吸音材料、装饰材料、被覆和复合材料等。
在交通设施方面:全面介入机遇多为满足奥运会对交通的需求,北京将以大容量快速轨道交通为主体,配以其他形式交通工具,形成一个综合的立体城市公共交通网络。有关专家已经认识到北京城市轨道交通发展将形成一个新兴产业,同时也将会为相关行业带来巨大市场,玻璃纤维复合材料产业的发展面临良机。
在轨道设施方面,包括电缆槽、电缆架,国内生产设备和工艺已有一定的基础,但原材料选择余地较小,玻纤材料将有所作为;走道格栅、护栏格栅采用复合材料拉挤型材具有外形美观、耐腐蚀、免维修等优点,虽然价格略高于普通碳钢格栅,但低于不锈钢格栅,是一种常见的复合材料制品,在国外应用普遍;其他玻纤复合材料与轨道交通有关的产品种类有各种电器箱、防噪板等,国内已有较多应用。
此外,在厢内饰件方面,有车门、车窗等。根据北京300公里的轨线发展规划,如果其中50%建立噪音屏障,平均每公里面轨道采用玻璃纤维复合材料40吨,加上其他各部件、站台设施对玻璃纤维复合材料需求,其市场也是巨大的。可见,北京轨道交通将为玻璃纤维产业的发展提供广阔的发展空间。在体育用品方面:优异性能得施展玻璃纤维业对北京奥运最直接的参与,是体育用品生产。我国已成为体育用品生产的第一大国,目前世界体育用品65%是由中国内地企业加工生产的,包括几乎所有的世界名牌运动鞋、羽毛球拍、高尔夫器材、滑雪器材等产品。奥运工程的启动,给体育器材产业带来了商机,而对器材质量具有直接影响的玻璃纤维复合材料将会在各类体育用品上得到更广泛的应用。
据专家介绍,目前体育用品产业是仅次于国防工业率先使用玻纤复合材料最多的产业。看上去很简单的器械,实际上科技含量却很高。材料的替换在某种程度上决定了器械的性能,这在羽毛球拍和网球拍上得到了突出的体现。
球拍材料如今完全是新材料的世界,一只用纤维增强塑料复合材料生产的网球拍,质量仅为200克,只有木质球拍的一半。目前我国有体育用品生产企业600余家,年销售额在300亿～400亿元,中国体育产业的巨大发展空间为玻璃纤维等新材料施展优异性能提供了市场平台。
据了解,今年国际奥委会将指定2008年奥运会参赛各国在以后4年内,无论是训练器材还是比赛器材都必须购买指定生产商的产品。而从前几届奥委会指定器材的国产化率看,绝大多数都在50%以上。但专家预测,北京奥运会的体育器材国产化率可能达到40%,这个数字显然要落后于以前几届奥运会。如果中国产品能够更多地成为组委会指定器材,不仅可以发展自己的玻纤产业,还可顺理成章地在自备器材和赞助器材方面处于更有利的地位。
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