玻纖應用技術升級與改善提高“生態位”

    生態位,即生態環境質量水平。生態環境是人類生存和發展所必須的生產因素(基本條件)。從總體上看,人類活動對整個環境影響是綜合性的,而環境系統也是從各個方面反作用于人類,其效應也是綜合性的,可以根據其與人類生產的密切關系和人類對自然環境改造、加工程度,由近及遠、由小到大。生態環境可分為聚落環境、地理環境、地質環境和星際環境。
    玻璃纖維是一種人造無機纖維材料,它的主要原料資源及貯量很大,具有相當好的耐熱性和物理化學穩定性,還具有優越的比強度,所以說它不失為一種優良的功能材料和生態環境材料。充分發揮玻璃纖維的優良特性,注重開發、擴大玻璃纖維在相關領域的應用,就會促進可持續發展,而且為改善提高生態位做出貢獻。下面就這方面的應用開發作些介紹:
    一、在一些領域替代功能較差和有危害的其它材料。
    (1)充分發揮玻璃纖維比強度高的特點,作為塑料的增強基材構成復合材料。這一復合材料用于要求減輕自重的航天、航空、汽車、船舶等交通工具的結構和殼體器件,代替金屬、純塑料、木材等材料,以減輕它們所需驅動力,求得高速度,并延長壽命,也用于需電絕緣性、防腐性的塑料結構增強,如層壓板、覆銅板及化工管道和容器等。以玻纖增強塑料做葉片,用以風力發電也呈良好的前景。
    (2)代替石棉等有危害材料。石棉是一種天然無機纖維材料,具有較好的熱穩定性、熱導率低、隔熱效果好、電阻率高、絕緣性強。但是石棉粉塵被人吸收,會患石棉肺進而轉化為肺癌。因此,國際上從控制危害出發,限制石棉使用和尋求代用品,近幾年一些發達甚至開始禁用。玻璃纖維和石棉均為無機纖維材料,在耐熱性、隔熱性、絕緣性、抗張性等方面有類同的優良性能,而玻璃纖維卻是人造的玻璃態微米級纖維,經過多年的研討,近上11個的19名專家組成的科學工作組將玻璃纖維確定為三類,第三類即對人類不會產會致癌,這樣玻璃纖維在磨擦、隔熱、增強、密封等領域就成為石棉的佳代用材料之一。
    二、為制造安全、舒適的居住環境出力。
    由于玻璃纖維及其制品具有良好的防火、隔熱、吸音、耐輻射、耐候、抗菌等特性,經過加工還有增強效果和織物感,經過涂覆處理與建筑涂料有較好的相容性。所以不失為一種新型的建筑材料,它和其它一些新型建筑材料匹配,完全可以為人類更安全、舒適的居住環境作出貢獻。近年來許多玻纖企業為滿足這方面的需求而積極開發,用于建筑工程的玻纖產品成為不少玻纖企業的主要產品之一。
    已取得較廣泛應用的產品有以下幾類。
    (1)防水材料:玻纖作為防水基材防水等級高、使用壽命長、節約瀝青、施工方便等特點。在美國占總防水基材的61%,所用玻纖占玻纖總量的30%。而我國玻纖氈、布防水基材用量只在1億平方米/年,有很大開發潛力。
    (2)輔助增強材料:主要指塊狀墻體材料的接縫;薄片大理石、花崗石等石材的加工、施工中的增強及墻面粉砂漿的底材等。材料形態主要是小網格組織并被覆。
    (3)隔熱材料:我國每年建筑使用能耗約為2.5億噸標準煤,每平方米建筑面積平均使用能耗為美國的4~8倍。這使得我國從可持續發展角度,不得不重視建筑節能。玻璃纖維棉氈、棉板作為保溫絕熱材料加入建筑圍護結構中,就可大顯身手。試用表明,我國北方城市建筑墻體加入50毫米厚的此類保溫材料,節能效率就近60%。
    (4)吸音材料:吸音是玻璃纖維棉氈的又一特性,它是聲學工程中使用的主要吸音材料,適用于室內音質、吸聲降噪、隔聲罩、聲屏障、消聲器、消聲室、輕薄板墻的隔聲、固體聲隔聲以及隔振等。在建筑中做吸音吊頂和吸音墻面,有時還和絕熱、裝飾結合,并越來越多地被使用。
    (5)裝飾材料:玻璃纖維織物經處理作為室內裝飾材料具有防火、可洗、不腐、有織物感、美觀,又與各種墻面和涂料有較好的相容性,便于施工和更新等特點,在歐洲廣泛應用于公共建筑內裝飾,如展廳、接待室、辦公室、餐廳、旅店以及衛生要求較高的醫院、實驗室等,也開始在住宅的起居室、廚房、盥洗室使用。
    (6)土建工程增強材料:這方面近來顯示了較強需求,因此帶來了開發的活躍。主要兩個方面:一是軟路基高等級公路的瀝青混凝土路面的增強防裂;二是建筑物和橋梁鋼筋混凝土結構的縫裂補強基材。[-page-]
    (7)被覆和復合材料:玻纖通過被覆和復合形成的建筑材料已經開發應用的有:
    1.輕型屋面材料包括玻纖織物、涂覆聚氯乙烯、聚四氟乙烯等塑料的篷布,用于公共汽車站、大型體育和展覽館、游樂場所等建筑物的頂棚;增強熱固性或熱塑性塑料的制成的波形瓦用作倉庫、車棚、暖房的頂材。
    2.玻纖增強彩色塑料片用做室內地面和墻面裝飾材料。
    3.既密封又保溫性好的玻璃鋼拉擠窗框,作為一種新型窗框材料,在與鋁合金、塑鋼窗框競爭中得以快速推廣。
    三、用于環境污染治理。
    玻璃纖維在大氣環境、地理環境保護方面也有廣闊的應用開發前景。
    (1)玻璃纖維制品作為過濾材料,特別在高溫氣體過濾方面占有重要一席。以紙、機織物、氈(蓬松氈、棉氈、針刺氈等)及復膜形態,用于不同含污染物性質和要求凈化程度的氣體過濾,已較大批量用于炭黑、水泥、冶金工業以及焚燒煙氣的除塵凈化,也用于人防工程、防毒工具、車輛空調的空氣過濾和超凈化室的空氣處理,還可以使過濾兼有殺菌、除異味效果。新近還有人開發了可用來吸收環境污染物的玻纖織物?;诓@w制品的化學穩定和過濾效率也被用于潤滑油、重水、飲料等液體的過濾凈化。高硅氧耐熱玻纖織物還被用于熔融鋁的氧化層的過濾。
    (2)在地理環境保護方面應用開發有:和有機纖維材料結合加工成土工材料用于防水土流失;將玻纖噴灑在地上可形成彈性的多孔氈,從而保護剛播種的農田免遭沖刷;玻纖棉氈作為無土栽培的載體。
    四、直接服務于人體健康,用于醫療。
    (1)光導玻璃纖維。除了用于光通訊以外。人們還致力開發用于正常情況光照射不到的區域,以控制光的化學、物理作用。在醫療方面的應用有:用傳光束、傳像束對人體器官內窺檢查和輔助治療;用于激光治療,包括刺激穴位、止血、切開組織、灼燒病變組織等;運用光纖對血液進行光照射,以稀釋血液;用于光固化補牙等。
    (2)玻璃纖維紙?;谄浠瘜W穩定性和抗菌性,可用作試劑載體,與專用試劑一起做成試條,用于檢查,如用于血液組分檢查等;過濾血液,如用于從血液中濾除白細胞和固體組成,也用于分離血漿和血清;在一些對人體血、液、尿的檢驗專用儀器中使用。
    (3)醫用繃帶。玻纖編織成具有延伸性帶,浸漬專用樹脂當作繃帶,纏在傷處固定骨肢,克服了敷石膏的麻煩和副作用。
    (4)玻纖復合材料人造骨。此種材料處在積極開發當中,一些無毒、不會引起炎性反應又具有骨生物活性的復合材料,已通過動物試驗,證明有理想的生物相容性與原骨之間的結合強度比不銹鋼還高,預期會獲得應用。[-page-]
    五、不斷改性、復合,開發更多新型功能材料。
    正在開發具有改性、復合功能的玻璃纖維材料有:
    (1)從玻璃成分上設計,使玻纖有更高或更低的介電性,半導體性,更高的強度和彈性模量,更高的耐溫性,更好的耐腐蝕性以及其它一些專有特性。
    (2)在玻纖及其制品表面涂覆金屬、碳、吡咯等使其具有導電性,進而可以作為電磁屏蔽材料。涂覆更好的高分子和其它無機材料,以克服玻纖的一些弱點,使制品具有更好的性能,滿足更廣泛的使用要求。
    (3)利用玻纖在其增強材料中導光、導電性隨應力、溫度的變化,作為機敏材料,從而推動復合材料更經濟、安全乃至智能化使用。
    從以上介紹看出,玻璃纖維在圍繞保護、改善生態環境的應用領域是很寬的。要開發、推廣玻璃纖維的應用,就要從玻璃纖維材料的特點出發,去研究應用環境和要求,解決一系列應用技術。同時把玻纖制品生產組織好,使它在質量上、使用效果上與其它材料相比,技術經濟上有競爭力。
    隨著整個國民經濟的發展和我們對玻纖池窯拉絲新技術的掌握,我國玻璃纖維工業正處于一個高速度發展的關鍵時期,我們要高度重視圍繞保護改善生態環境的應用開發,以不斷擴大國內外的市場需求,將此作為近些年玻纖行業產品結構調整的方向,與高速推廣池窯拉絲生產新技術相適應,求得全行業積極健康的發展。