传统增强材料的提高与应用 金牛玻纤 张 旭 2013.08.28

一、传统增强材料的应用 1.玻璃纤维的发展与应用 2.玻璃纤维面临的挑战

1.玻璃纤维的发展与应用 1.1玻璃纤维的主要品种 1937年美国成立了Owens Corning公司，开始了玻璃纤维的商业化生产。 2012年仅国内玻璃纤维纱产量为288万吨。 主要品种包含 ⑴E-玻璃。亦称无碱玻璃，是一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能 。

1.玻璃纤维的发展与应用 ⑵C-玻璃。亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%～20%。 ⑶ E-CR玻璃。无硼无碱玻璃，用于生产耐酸耐水性好的玻璃纤维，其耐水性比无碱玻纤改善7～8倍。 ⑷高强玻璃纤维。其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维的强度高

1.玻璃纤维的发展与应用 1.2 玻璃纤维的主要应用 ⑴公共交通领域。如汽车、船艇、轨道交通等； ⑵建筑和基础设施。如给排水管道，建筑结构加固，混凝土加强筋等； ⑶能源开发。如风力发电，油气开采运输等； ⑷电气电子。如输电设施，电缆光缆材料等

2.玻璃纤维面临的挑战 尽管玻璃纤维在增强纤维中占据主导地位，但也面临着竞争和挑战。 ①碳纤维。 ②芳纶纤维。 ③玄武岩纤维。 ④天然纤维。 技术在提高，规模在扩大，成本在下降

二、金牛玻纤产品开发 1、开发增强环氧树脂纤维 应用方向：高压石油管道、高压容器 风力发电叶片、体育器材 2、扩大制品产量，走玻纤深加工之路 短切毡，复合织物 3、其他产品 4、与OCV公司建立供应联盟

1、开发增强环氧树脂纤维 1.1.1 产品应用方向 主要应用于以环氧树脂为基材，以酸酐或胺类为固化剂，采用缠绕工艺成型的高压管道、高压容器。 1.1开发应用于石油高压管道、高压容器的直接纱 1.1.1 产品应用方向 主要应用于以环氧树脂为基材，以酸酐或胺类为固化剂，采用缠绕工艺成型的高压管道、高压容器。 内固化、外固化工艺。高温固化 主要用于油田高压管道和压力容器（车用天然气瓶，医用氧气瓶，高压储罐等）

1、开发增强环氧树脂纤维 1）油田用线管、井管（水、聚合物等介质） 2）船用压舱管 3） 碱水、海水或淡水输送管道 4) 污水处理输送管道 5) 原油和天然气输送管道 6) 石油化工工艺管道 7） 海水淡化工程用管道 8）海水淡化用膜壳 9）高压气瓶、储罐 10）国内几大高压管道厂家都在使用

1、开发增强环氧树脂纤维 1.1.2产品特点： （1）工艺性：毛丝少，耐磨性好，不断纱，生产效率高。 浸透性好，纱与树脂相溶性好。 （2）制品性能：耐压强度高。管道测试爆破强度可达设计压力3倍以上。 抗疲劳性，使用寿命长。抗疲劳1.5倍设计压力循环次数5000次以上。

1、开发增强环氧树脂纤维 1.1.3产品规格： 规格型号 线密度 可燃物含量 环氧树脂的固化剂类型 J201 600~4800 0.45~0.85% 酸酐、胺类 J202 0.35~0.75% 胺类、酸酐 J206

1、开发增强环氧树脂纤维 1.1.4检测数据： 产品型号 浸胶纱拉伸强度 NOL剪切强度 EC22-2000W(J202) 2460MPa

1、开发增强环氧树脂纤维 1.2开发应用于风力发电叶片、船艇、体育器材直接纱 1.2.1产品应用方向：专为编织而设计。适用于多种工艺，用于生产针织和经编织物、多轴向织物、方格布和单向布，用于风力发电叶片、船艇、体育器材等生产，能提供良好的复合材料性能 。

1、开发增强环氧树脂纤维 1.2.2产品特点： （1）卓越的工艺性 ：纤维毛丝少，减少机器清理工作，并能很好的在高速生产工艺上运行。很低的浸润剂迁移和良好的碾压性能。 （2）与多种树脂体系相容 ：不饱和聚酯、乙烯基和环氧树脂体系（J502）； 环氧树脂（J506） （3）适用于多种工艺 ：适用经编机和多轴向织机 （4）优良的树脂浸透性：快速浸透，树脂吸收率高，部件成型后表面效果和纱线排布性极佳。 （5）优良的强度与抗疲劳性：抗疲劳性能高，适用于风力发电叶片、船艇、体育器材制造等

1、开发增强环氧树脂纤维 1.2.3产品规格： 主要技术指标 技术指标 型号 线密度 单丝直径 （µm） LOI （％） MOI 适用树脂 EC14-300W(J506) 300 14 0.50-0.70 ≤0.1 EP EC14-600W(J506) 600 0.45-0.65 EC17-600W(J506) 17 EC17-1200W(J506) 1200 EC17-2400W(J506) 2400

1、开发增强环氧树脂纤维 1.2.3产品规格： 主要技术指标 技术指标 型号 线密度 单丝直径 （µm） LOI （％） MOI 适用树脂 EC14-300W(J502) 300 14 0.45-0.65 ≤0.1 EP UP VE EC14-600W(J502) 600 EC17-600W(J502) 17 EC17-1200W(J502) 1200 EC17-2400W(J502) 2400

1、开发增强环氧树脂纤维 1.2.4检测数据： 产品型号 浸胶纱拉伸强度 浸胶纱拉伸弹性模量 EC14-600W(J506) 1761MPa (以上数据采用Hexion RIM135 环氧树脂；固化条件23℃，24h

1、开发增强环氧树脂纤维 1.3 技术攻关 优质纤维体现在两个方面：玻纤本身性能及玻纤与树脂结合后复合材料性能。公司一直致力于这两个方面的研究。 如何在E玻璃基础上，开发出高性能纤维和高强度复合材料是关键。即如何提高玻璃纤维自身性能

1、开发增强环氧树脂纤维 1.3.1 玻璃纤维自身性能的改进 ⑴ 开发无氟低硼玻璃配方，尽可能降低E玻璃中硼含量，提升玻纤强度和耐酸性，提升玻纤的弹性模量及耐腐蚀性。 弹性模量： 84.3GPa （ISO 9163-2005） 备注：采用环氧树脂，胺类固化剂。

1、开发增强环氧树脂纤维 1.3.2 拉丝成型技术的改进 （1）相应窑炉熔化技术，使之熔化更均匀。提高配合料的精度，从原料源头矿山抓起。 1.3.2 拉丝成型技术的改进 （1）相应窑炉熔化技术，使之熔化更均匀。提高配合料的精度，从原料源头矿山抓起。 （2）纤维成型技术：漏板优化设计，加强对于纤维直径及成型张力的控制；漏板冷却风技术，使纤维能够尽可能快速冷却。 （3） 烘干工艺的优化设计，通过对烘干工艺的温度，时间，风速等因素进行系统性的优化设计，达到产品的最佳性能。

1、开发增强环氧树脂纤维 1.3.3开发与环氧树脂相容性好的浸润剂技术。提升玻纤与树脂结合后复合材料强度。 关键是开发专用于环氧树脂的浸润剂配方 ⑴ 提升复合材料的机械性能 ⑵ 提升复合材料的抗疲劳性能 ⑶ 减少毛羽量，提升树脂浸润速度，改善成品外观质量

2、金牛玻纤制品 2.1短切毡 2.2复合织物

2、金牛玻纤制品 2.1 金牛短切毡 金牛玻纤自建厂以来，非常注重制品深加工的发展，尤其对短切毡产品更是加大生产开发力度。 2003年建厂伊始便引入第一条意大利STM短切毡生产线，2012年引入澳大利亚GCD短切毡生产线，2013年又引入德国LIPEX短切毡生产线，目前共拥有3条短切毡生产线。 现金牛玻纤短切毡产品产能可达30000吨/年。 具有生产粉剂毡/乳剂毡/薄毡生产能力

2、金牛玻纤制品 2.1 金牛短切毡 金牛毡纱在原来J306基础上做了改进： （1）提升了毡的柔软度，使毡面更加柔软，贴服性更好。 （2）浸透性提高，满足采光板使用要求。 （3）增加了纱的光滑性，降低了纱的铺层厚度，从而使毡的厚度下降。

2、金牛玻纤制品 2.1.1 金牛短切毡特点： （1）单位面积质量均匀，无污渍杂物等疵点， （2）硬度适中，柔韧性好。 （3）易于完全浸透，制品气泡少，工艺性好。 （4）具有很好的充模性和覆模性，适用于形状复杂的制品成型。 （5）具有良好的机械力学性能和化学性能。

2、金牛玻纤制品 2.1.2金牛短切毡规格： （1）克重：100-900g/m2 （2）幅宽：≤ 3300mm

2、金牛玻纤制品 2.1.3金牛短切毡设备 （1）意大利STM短切毡机组： 产能8000吨/年。 生产产品克重200~900g/m2。

2、金牛玻纤制品 （2）澳大利亚GCD短切毡机组： 产能8000吨/年。 该机组加长冷床设计更利于乳剂毡的生产。 生产产品克重200~900g/m2。

2、金牛玻纤制品 （3）德国LIPEX短切毡机组： 产能15000吨/年。 该机组采用高精度施粉机、施粉更均匀，超长烘干段，并配有在线克重检测仪、使得产品单重更均匀一致，卷取采用3辊交替自动卷取，产量极高。 生产产品克重100~900g/m2，该机组优越的设备性能利于薄厚毡生产。

2、金牛玻纤制品 2.2 金牛复合织物 金牛玻纤自2004年引入第一台德国卡尔迈耶马里莫经编多轴向织机以来，09年又引入德国利巴多轴向经编机。 迄今复合织物设备已扩展至9台：其中多轴向经编机2台，短切缝编机3台，德国卡尔迈耶马里莫短切缝编机1台， 常州润源全幅衬纬缝编机3台。 依托以上先进的设备，加上科学管理，现金牛复合织物综合产能8000余吨/年，其中缝编毡产能2000吨/年、双轴向织物产能2000吨/年，多轴向织物产能4000吨/年。

2、金牛玻纤制品 2.2金牛复合织物 2.2.1织物特点： 织物的抗拉强力较高：这是由于经编织物中各组纤维的取向度较高，共同承受外来载荷。与传统的机织增强材料相比，强度增加20%。 织物的弹性模量较高：这是由于经编织物中纱线消除了卷曲现象。与传统的机织增强材料相比，模量增加20%。 织物的悬垂性较好：多轴向衬纬经编织物的悬垂性能由线圈系统根据衬纬结构进行调节，变形能力可通过加大线圈和降低组织密度来增加。

2、金牛玻纤制品 2.2.1织物特点： 织物的剪切性能好：多轴向经编织物在不同方向（如45）方向衬有平行排列的纱线层。 复合材料纤维含量较高：经编多轴向织物中各层增强纱层平行铺设，结构中空隙率小。 抗层间脱离性能较好：由于成圈纱线对各经纱层片的束缚，使这一性能提高3倍以上。 抗冲击性能好：由于纱线平直，在各方向都有增强，且有成圈纱存在，具有更好的抗冲击性能。 准各向同性特点：这是由于织物可有六组不同取向的经纱层承担各方向的负荷。

2、金牛玻纤制品 2.2.2织物规格： 产品型号 幅宽（mm) 适用树脂 EMK400/800(0,90) ≤2540 UP VE EP 可根据客户要求提供个性化产品

2、金牛玻纤制品 2.2.3金牛缝编织物设备 缝编毡及双轴向机组工作门幅2800mm； 多轴向机组工作门幅2540mm. 设备生产的产品克重：200~2000g/m2

2、金牛玻纤制品 2.2.4金牛缝编织物产品 缝编毡 双轴向产品 多轴向产品 玻纤复合碳毡 高强聚乙烯纱在多轴向进行编织 缝编复合毡

2、金牛玻纤制品 2.2.5金牛缝编织物产品认证 德国GL产品认证 挪威船级社 （DNV）认证

2、金牛玻纤制品 2.2.6 金牛缝编产品应用 风电能源： 风能是一种清洁的可再生能源，也是目前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。

2、金牛玻纤制品 2.2.6 金牛缝编产品应用 风电能源： 经编复合材料在风电上的应用 机舱罩 龙骨 叶片 外壳 根部 一般为玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料。 一般使用玻璃钢

2、金牛玻纤制品 2.2.6 金牛缝编产品应用 航空航天：是最早应用经编复合材料的领域。 应用轻质高强的多轴向经编复合材料能使飞行器的重量降低20%～25%，从而节约燃料，增加有效载荷。

2、金牛玻纤制品 2.2.6 金牛缝编产品应用 船艇制造： 经编复合材料稳固性好，轻质高强，可用来制造船艇的船身、舱壁、甲板、上部结构、桅杆、船帆等，造船业是目前经编复合材料应用最大的市场。 经编复合材料可用于制造车辆壳体、发动机引擎盖、保险杠等，还可以在高铁无砟轨道上用作充填式垫板，地铁中作为第三轨保护罩、电缆支架、逃生平台等。

2、金牛玻纤制品 2.2.6 金牛缝编产品应用 建筑工程：建筑领域中常用的篷体柔性灯箱布，属于纤维增强型层压复合材料。有防水、阻燃、耐寒等功能。这种灯箱布的基布可选用双轴向经编织物，基体为聚氯乙烯薄膜。

3、金牛其他产品 3.1直接纱： J112/J107/J107B 缠绕，拉挤，编织。 满足广大中小客户在缠绕管道、储罐，拉挤型材，土工格栅，编织方格布等方面的使用。 J107B是在J107基础上做了改进。纱线成带性，与树脂结合程度都有提高。

3、金牛其他产品 3.2毡用纱： J306A/J306H 短切毡，缝编毡，透明板材 更快的浸透速率，与树脂能更好的相溶，易排泡； 复合材料具有高透光率、高强度等特点

3、金牛其他产品 3.3喷射纱/SMC纱 J701/J703:J701适宜喷枪；J703适宜HOBAS管道，也可用于喷射。 J602 ：通用型SMC 纱 更高性能的SMC纱正在开发中。 热塑性纤维也正在开发之中。

4、与OCV公司建立供应联盟 2013年6月，中国河北邢台金牛玻纤有限责任公司与全球玻纤生产商美国欧文斯科宁（NYSE：OC），在北京共同宣布成立供应联盟。 冀中能源股份有限公司总经理祁泽民表示：“此次结成玻纤供应联盟，将实现双方资源优势互补，为金牛玻纤和欧文斯科宁的共同可持续健康发展搭建了一个良好的合作基础，同时也是中国玻纤企业在探索新发展模式的道路上迈出的开创性一步。”

4、与OCV公司建立供应联盟 欧文斯科宁集团总裁表示：“这样的供应联盟是两家公司创造性地开展合作的一个范例。欧文斯科宁和金牛玻纤联手合作，为高速增长的中国玻璃纤维市场和客户提供了一个着眼于长期发展、实现资本高效运作的供应解决方案。” 供应联盟将以金牛玻纤有限责任公司现有的生产平台，结合欧文斯科宁公司专有技术和制造经验，为客户提供优质、环保的无硼无氟玻璃纤维增强材料。

谢谢！