近年來玻璃鋼/復合材料工業發展的若干特點

   1）主要工業發達玻璃鋼/復合材料的產量增長連續多年超過國民經濟GDP的增長，其產品品種不斷增加，應用領域也不斷擴大，特別是在以下七個領域。
　　a．基礎設備市場。美國與歐洲都面臨著已多年使用的基礎設施的翻新。加固與重建。高速公路、橋梁、碼頭、水工建筑、輸變電線路等都需要使用大量的復合材料。目前全復合材料的橋梁、輸變電塔、燈桿都已獲實際應用。特別要提及的是近年來出現的玻璃纖維拉擠鋼筋代替傳統鋼筋，用在沿海地區鋼筋混凝土建筑中防止海水及含鹽潮濕空氣對鋼筋的侵蝕有著巨大的潛在市場。僅在歐洲每年混凝土用鋼筋即達1100萬噸，如果有 4％的鋼筋被玻纖拉擠鋼筋代替，每年即需11萬噸這種代鋼筋材料。目前各國都在開發這種新材料，預期在解決了這種玻璃鋼鋼筋的延展性（即脆性）問題后，這種材料將會有突破性的發展。 
b．風力發電。風力是清潔的能源，目前德國的風力發電居位，達611萬千瓦，美國居第二位為255萬千瓦，我國居第九位，風力發電總量為34．5萬千瓦，只相當于居第五位的印度的l/3。目前風力發電機組一般發電能力為600千瓦/臺，但德國目前正在建造發電能力達5000千瓦的巨型發電機組，其玻璃鋼葉片長度達56米。大的風機葉片生產廠南丹麥的LM玻纖公司已在的天津建廠生產玻璃鋼風機葉片，而按照我國規劃到2005年新增風力發電100萬瓦千，這將需要 1萬多噸的玻纖增強塑料。
　　c．建筑市場。除了傳統的玻璃鋼整體衛生間、浴缸、凈化槽等，近年來玻璃鋼型材制造的窗框正在迅速增長。由于與塑鋼窗框相比它的強度、剛度高，耐老化性好，使用壽命可比塑鋼窗框延長一倍以上，阻燃性及保溫性均很優良，因此它被稱為第五代窗框型材。目前在國內外都有快速的成長。此外，用玻璃微珠填充樹脂作芯層的聚酯玻璃鋼可以建造房屋，使住宅重量大為減輕。美國OC公司為土耳其大地震后建造的玻璃鋼房屋造價每套僅1.5萬美元，據該公司估計這種玻璃鋼房屋的市場總值達60億美元。
　　d．電子工業。近年來電子工業特別是個人電腦、移動通訊等的迅猛發展導致對印制電路板用的玻纖增強環氧樹脂層壓板有巨大的需求。尤其是電子工業的重心轉移到亞洲地區，促使這一地區玻纖及玻纖增強樹脂層壓 板產量劇增，這也給我國帶來很大的機遇。
　　e．陸地交通運輸工具。隨著汽車及城市輕軌交通的發展，對各種復合材料的需求增長迅速。以西歐為例，西歐每年要將20萬噸玻纖增強熱塑料用在各種類型的汽車上，除此之外，用 SMC、 BMCI藝制造的大量增強熱固性塑料部件也仍呈增長趨勢。汽車用蓄電池托架、保險杠、前后車燈、儀表盤、發動機罩下的部件如過氣歧管都已廣泛采用玻纖復合材料。輕軌車輛中的門、窗、座椅、行李架及至車體板、車頭均可采用玻璃鋼制造。
　　此外近年來，玻璃纖維在代替石棉制造摩擦材料方面發展也很迅速，由于公認的石棉對人體健康的危害性，許多開始采用玻纖――酚醛樹脂代替石棉一酚醛樹脂制造機動車的剎車片等并已取得滿意的效果。
　　f光纜加強芯。通訊光纜加強芯包括兩個部分，一是光纜中心的加強芯，這是玻璃纖維拉擠產品，另一部分是玻璃纖維被覆上特種樹脂并吸附一種流水粉末，它可防止水份對光纖傳光帶來的不良影響。該市場的總值在每年25億美元左右。
　　2）玻璃纖維增強熱塑料近年來一直以快于熱固性玻璃鋼的發展速度在發展，而且增強熱塑料的新的生產技術也在不斷出現，這是玻璃鋼/復合材料工業發展的另一個特點。
　　如前所述，國外玻璃纖維增強塑料中有l/3為增強熱塑料，按樹脂用量的多少排序，占位的是尼龍（尼龍6和尼龍66），熱塑性聚酯PBT和PET，以及聚丙烯。目前增強熱塑料主要用于汽車制造和電氣/電子工業產品的制造。
　　在生產工藝方面，多數增強熱塑性塑料是用玻纖短切原絲與樹脂料粒在雙螺桿擠出機中擠出復合制成粒粒，然后再注射成形。這種工藝的缺點是玻纖原絲在樹脂充分塑化并將玻纖原絲包覆之前玻纖原絲暴露于雙螺桿機的剪切作用之下，纖維被切短。當注射成形時纖維還會被進一步損傷，故在終制品中纖維長度很短，增強效果不理想。針對這一問題，近年來開發出所謂長玻纖料粒，它是借用熱塑性樹脂拉擠技術，使連續玻纖無捻粗紗通過模頭、粗紗被強制散開使每根單絲都受到樹脂包覆，然后經冷卻短切成料粒。這種粒料在注射成形時纖維處干熔融塑料包圍之中，從而使纖維受注射螺桿的損傷降至低，使得在終制品中玻纖保持較長的長度，目前這種工藝被用在越來越多汽車制品的生產中。
　　增強熱塑料的另一個發展是所謂的玻璃氈增強熱塑料，即GMT，它是將連續玻璃纖維針刺氈或連續原絲氈與熔融聚丙烯或PET復合成片材，再將這種片材裁切成預定形狀，經加熱沖壓成終制品。由于它采用連續玻纖，其機械強度高，目前這種GMT片材已廣泛用于制造汽車工業的部件。
　　屬于GMT范疇的還有一種濕法成型的玻纖增強熱塑料片材。它是將玻纖短切絲與塑料粒子（如聚丙烯料粒）在水中混合，利用助劑使塑料粒子懸浮在水中，將玻纖短切絲與塑料粒子形成的漿料通過專用的紙機按成片材，經加熱加壓使塑料領熔后，纖維與塑料熔成一體。這種片材與上述GMT一樣可以用加熱沖壓成型工藝制造各種制品。這種制品的外觀好，可以用于制造汽車上的一些外觀要求高的部件，其機械強度低于上述干法GMT片材制品。
　　增強熱塑性塑料生產技術的新進展是TWintex的出現，它是在玻纖拉絲的同時用擠出機將樹脂（如聚丙烯）通過模頭形成有機纖維，兩種纖維摻混排列在一起形成一種混合無捻粗紗，在這種混合粗紗中，玻纖紗含量可達60－75％，這是一般增強熱塑料所達不到的。這種無捻粗紗可以織成方格布或制成針刺織物，通過加熱使有機纖維熔化成樹脂基材，從而使玻璃纖維與樹脂固結在一起，可以通過模壓工藝將其制成模壓制品，混合無捻粗紗也可以用拉擠工藝制成型材，用含玻纖60％的混雜無捻粗紗方格布模壓出的制品機械性能遠勝于GMT制品。增強熱塑性塑料拉擠工藝在近幾年也取得了一定的突破。由于熱塑性塑料在熔融態粘度很高，很難浸透玻璃纖維以實現纖維與樹脂的牢固粘結，因此增強熱塑性塑料拉擠多年來沒有能獲得廣泛應用。近美國道化學公司采用一種工程熱塑料聚氨酯與玻纖經過拉擠制成強度、韌性、抗損傷性能均很優良的型材。這種聚氨酯在加熱熔融狀態分子量降低導致粘度很低，極易浸透玻璃纖維，而當冷卻固化時分子量又重新恢復到原始狀態，從而既使拉擠工藝易于進行，又保證了終產品的性能。其拉擠速度可達到熱固性塑料拉擠速度的10倍。
3）在熱固性玻璃鋼技術方面，近年來由于環保的要求日趨嚴格，苯乙烯散發嚴重的敞模模塑工藝如手糊及噴射成型受到越來越大的壓力，閉模模塑工藝特別是RTM及各種在RTM基礎上改進的工藝方法正在逐漸取代敞模工藝。RTMI藝是將增強材料鋪放在上下模具中，泵入樹脂，為了改進樹脂對纖維的浸透及適應制造大尺寸玻璃鋼制品的需求，在RTM的基礎上開發了真空輔助的RTM工藝，一方面籍助壓力使樹脂強制通過增強材料層，
    而在玻纖層合材料的另一面則藉助真空泵形成的真空增加樹脂對纖維的浸透作用，目前有多種改進的 RTM工藝，而尤以所謂的 SCWP工藝為著名，它不用樹脂注射而是全部采用真空的辦法使樹脂流過纖維，按照這種工藝，層合的增強材料鋪放在剛性的模具底部，表面上覆蓋真空織物袋，這種真空袋的內側設有許多使樹脂分流的渠道，在模具的一端接上真空泵，在真空作用下催化的樹脂從模具中心通過真空袋下面的分流渠道均勻流過纖維增強層，從而達到樹脂與纖維結合為一體。在抽真空的過程中，增強材料上面覆蓋的真空袋會壓縮纖維使其致密。這種真空袋是用PTEE涂覆的硅橡膠制成，可反復使用，該工藝適合用于不飽和聚酯、環氧及乙烯基酯樹脂。該工藝可以用于制造輕質、大尺寸的結構材料，其成本也較低。為重要的是由于它是閉模模塑，苯乙烯在樹脂與纖維融合過程中已通過化學反應而基本上消耗殆盡，散發到環境中的苯乙烯濃度不到 10PPM，大大改善了環境。
　　4）在玻璃鋼/復合材料用增強纖維方面，除了傳統的玻璃纖維及一些高性能纖維以外，包括木纖維在內的天然纖維越來越多地用在復合材料的生產中，這構成了近年來復合材料工業發展的另一個特色。
　　按照2001年水纖維――塑料復合材料會議發表的文獻的統計，2000年北美（美國、加拿大）用于塑料復合材料的增強材料及填料總量為250萬噸。其中玻纖775萬噸，碳酸鈣100萬噸，其它礦物填料55萬噸，天然纖維為17．5萬噸。天然纖維中包括水纖維、亞麻、黃麻、洋麻、大麻、劍麻等。與玻纖不同的是，天然纖維幾乎全部用于增強熱塑性塑料的復合材料，常用的熱塑料包括聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯及高密度聚乙烯。
    從歷史的統計數據看，1980年天然纖維在北美復合材料中的用量僅為4.76萬噸， 1990年為 5.22萬噸，而到 2000年即達 17.5萬噸，其中木纖維占據絕大部分，麻類等天然纖維為0．7萬噸。而今后的發展趨勢是天然纖維將更多地用在復合材料中。天然纖維復合材料主要應用在建筑材料及汽車制造中。按照預測，從2000年到2005年建筑用復合材料所使用的天然纖維將達到年增長率60％，使用的主要纖維為木纖維，亞麻及大麻纖維。目前主要產品形式為戶外用鋪地板、裝飾板條、籬笆、扶手、門窗型材，正在開發的有百頁窗、房屋被疊板、屋面瓦多。天然纖維復合材料的優勢是吸水性很低，不霉爛，故維修成本低、抗翹曲性好、防蟲蛀、美觀、使用壽命長。預計到2005年北美建筑市場需要136萬噸天然纖維制造復合材料。
　　天然纖維復合材料另一個大市場是汽車工業。目前天然纖維復合材料在汽車上的主要用建為門邊銀板、行李托盤、承載地板、備用股罩、椅背。正在開發的用途為椅子扶手、后貨架、車項內社、遮陽板等。目前汽車用復合材料中所用的天然纖維多為亞麻、大麻、洋麻，樹脂為聚丙烯及酚醛，纖維含量為50％。天然纖維復合材料在汽車應用方面的優勢有如下幾方面：①綠色環保，纖維本身是符合環保的，使用過程及所制造的制品均為環保型的；②減輕汽車部件的重量。玻璃纖維的比重為26克/厘米’，而木纖維及天然纖維的比重為1.5－1.6克/立方厘米之間；③天然纖維制成的復合材料部件成本低，玻纖的價格平均為0.9美元/磅，而水纖維為0.12美元/磅，其它天然纖維約在外15一0．3美元/磅；④良好的抗控性能；⑤隔音性能：③可回收性。
　　預計從2000年到2005年北美天然纖維用在汽車復合材料方面年增長率超過50％，到2005年總量將達到4．5萬噸當然在天然纖維用于復合材料方面尚有一系列問題需要解決，如選用合適的添加助劑，包括潤滑劑、紫外吸收劑、界面粘結促進劑等，另外一般而言天然纖維的運輸成本也較高，有時運輸成本甚至相當于天然纖維成本的50％乃至100％，因此考慮就近取材是降低成本的一個重要因素。
　　目前就發展速度而言，歐洲在天然纖維復合材料的開發應用方面于北美。大的玻纖公司美國OC公司針對歐洲汽車工業對天然纖維復合材料的需求近開發出亞麻纖維增強聚丙烯，可以用于汽車內裝飾及發動機罩下面的若干部件。
　　除了天然植物纖維外，近年來另一種由天然礦物玄武巖制成的連續纖維作為塑料的增強材料也顯示了很大的潛力。這種玄武巖纖維的抗拉強度與高強玻纖相近，其耐酸性、耐堿性均遠勝于傳統的E玻璃纖維，這種纖維在增強塑料方面可以代替E玻璃纖維制成許多高性能的復合材料。