我國模塑料工業(yè)起始于上世紀六十年代初期。模塑料的品種按不同的分類(lèi)方法,可區分為若干種類(lèi)型。按樹(shù)脂基體分,主要的類(lèi)型有酚醛型、環(huán)氧型、環(huán)物酚醛型(以下統稱(chēng)酚醛及其改性型)和不飽和聚脂型。按物料的制備工藝分,主要有予混料和子浸料兩大類(lèi)型。盡管模塑料在我國已有四十多年的歷史,但在上世紀八十年代末(即1990年之前)基本上是酚醛及其改性型占據著(zhù)主導地位。DMC在上世紀六十年代末才開(kāi)始在我國出現,而SMC直到1976年才開(kāi)發(fā)成功,至少有近三十年的歷史。
酚醛模塑料的開(kāi)發(fā)與去發(fā)展,在初期得益于我國軍事工業(yè)的急迫需求。但是,它的發(fā)展不僅滿(mǎn)足了國防工業(yè)的需要,而且由于它的耐熱、輕質(zhì)高強和防腐性能等方面的優(yōu)點(diǎn),它在機電產(chǎn)品及化工防腐等領(lǐng)域也獲得了較為廣泛的應用。我國SMCIBMC工業(yè)的起步時(shí)間與國外差距盡管比較小,但在上世紀九十年代中期之前的近二十年間,它的發(fā)展遇到了比其它工業(yè)更加復雜的,由于外部環(huán)境所造成的各種困難(有些困難至今仍未完全克服)。發(fā)展十分緩慢。到1989年,全國SMC/BMC的總產(chǎn)量?jì)H為2000噸,到1991年約為3000噸。其后,尤其是在2000年以后至今的五年間,我國SMCIBMC工業(yè)得益于我國改革開(kāi)放多年的成果,相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品品種的增加、質(zhì)及水平的提高和市場(chǎng)需求的變旺。本行業(yè)經(jīng)多年的經(jīng)驗積累和隊伍的不斷成熟,它的發(fā)展取得了過(guò)去幾十年所無(wú)法比擬的成績(jì)。據不完全統計,到2000年全國SMC/BMC產(chǎn)量達到40.000噸,到2004年據協(xié)會(huì )資料介紹SMC/BMC產(chǎn)量已達到六萬(wàn)多噸。
本文將對我國模塑料的應用概況及國外相關(guān)動(dòng)態(tài)作一介紹。作為材料而言應用即歷史,沒(méi)有應用也就無(wú)所謂發(fā)展史,因此在介紹應用的同時(shí),對其相應的發(fā)展史也會(huì )作一簡(jiǎn)要回顧。
一、酚醛及其改性模塑料的應用
酚醛及其改性型模塑料一般由樹(shù)脂和纖維兩種主要組分組成。僅在某些特殊性能需要時(shí),才會(huì )加人一些特定的功能性填料。有時(shí)也會(huì )加人一些著(zhù)色劑。所用樹(shù)脂品種為各種不同性能的酚醛樹(shù)脂(包括改性樹(shù)脂〕。增強材料為短切玻璃纖維、高硅氧纖維、碳纖維、也曾大量采用過(guò)開(kāi)刀絲、寶塔紗和無(wú)捻粗紗。相當于美國Premix模塑料中相應的生產(chǎn)方法。還有一種采用玻纖氈或類(lèi)似制氈工藝的予浸漬法。歷史上,北京二五一廠(chǎng)、常州二五三廠(chǎng)、天津玻璃鋼廠(chǎng)(二五四廠(chǎng))、秦皇島工業(yè)技術(shù)玻璃廠(chǎng)二五五車(chē)間、重慶塑料.總廠(chǎng)、山東化工廠(chǎng)、杭州玻璃廠(chǎng)、揚州化工廠(chǎng)、長(cháng)春化工二廠(chǎng)、哈爾濱絕緣材料廠(chǎng)都曾大規模生
產(chǎn)并向社會(huì )銷(xiāo)售過(guò)酚醛型模塑料。
酚醛模塑料的應用領(lǐng)域主要是在航空航天、軍械裝備、化工防腐和機電產(chǎn)品方面。
總而言之,我國在開(kāi)發(fā)酚醛模塑料方面不僅歷史悠久,成績(jì)顯著(zhù),而且它在輕質(zhì)高強、耐熱、防腐和阻燃、防火方面具有SMC/BMC所無(wú)法比擬的特性,其應用領(lǐng)域十分廣泛。它是一種雖古老卻又頗具發(fā)展潛力的模塑料。
二、SMC/BMC的應用
我國SMC/BMC的發(fā)展已有三十多年的歷史。BMC于1967年開(kāi)始研制,而SMC的研制始于1975年.此后,我國SMC/BMC花了十多年的時(shí)間,進(jìn)行艱難的技術(shù)探索,原材料改性、設備改良和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)工作。在1976-1986年期間,全部采用國產(chǎn)的非SMCBMC專(zhuān)用原材料,在國產(chǎn)設備上生產(chǎn)SMC/BMC受多種因素的制約,SMCBMC的發(fā)展十分緩慢。到1986年全國的BMC產(chǎn)量累計還不到100噸。而SMC到1986年全國總產(chǎn)量?jì)H為400噸(在1976-1986十年間全國僅有北京二五一廠(chǎng)唯—臺自行設計、制造的36時(shí)機組在運行,1983年之前SMC產(chǎn)量累計只有300噸,1986年達400噸)。到1987年全國SMC總產(chǎn)量為1000噸,主要由北京二五一廠(chǎng)、鹽城玻璃鋼廠(chǎng)、和成都滑翔機廠(chǎng)生產(chǎn)。自1985年末開(kāi)始到1990年期間,我國陸續引進(jìn)了十條SMC(部分含BMC)生產(chǎn)線(xiàn)及相關(guān)技術(shù)。分別位于北京、成都、上海、mill吉林、哈爾濱、綿陽(yáng)、萊州、武進(jìn)九省市。在此期間,國內自行設計、制造的小型SMC生產(chǎn)線(xiàn)(SMC幅寬600mm,年生產(chǎn)能力約600T)也得到了迅猛發(fā)展,共有十一條投人安裝或運行。在上述21條SMC生產(chǎn)線(xiàn)中,1990年之前僅有十一條投人使用(引進(jìn)線(xiàn)6條.國產(chǎn)線(xiàn)5條)。我國SMCBMC產(chǎn)量在此期間也有了一定的增長(cháng),據不完全統計,1988年為15233/66.6噸;1989年為2008/128.3噸;1990年為2034.7/121.8噸;1991年為3250/188噸。
與此同時(shí),為適應SMCBMC發(fā)展的需要,其相關(guān)原材料的生產(chǎn)設備與技術(shù)也紛紛從國外引進(jìn),形成了較大的生產(chǎn)供應能力,其中北京二五一廠(chǎng)、南京復合材料總廠(chǎng)、煙臺齊魯樹(shù)脂廠(chǎng)、哈爾濱絕緣材料廠(chǎng)、東方絕緣材料廠(chǎng)、南京金陵石化(金陵巴斯夫)、秦皇島耀華玻璃廠(chǎng)、天津合成材料廠(chǎng)等都分別引進(jìn)了不同品種的SMCBMC專(zhuān)用樹(shù)脂生產(chǎn)設備或技術(shù)。常州華日新材料公司于1996年起,也向市場(chǎng)供應SMC/BMC專(zhuān)用樹(shù)脂在SMC專(zhuān)用玻纖方面,重慶玻纖廠(chǎng)在國內率先引進(jìn)和供應SMC/BMC專(zhuān)用玻纖。其它如上海耀華、東莞南方玻纖、珠海玻纖也陸續向社會(huì )提供SMC/BMC用玻纖。到九十年代中期,泰山玻纖公司和化建巨石集團、丹陽(yáng)玻纖廠(chǎng)也形成了大規模供應SMC/BMC專(zhuān)用玻纖的能力。
到了上世紀的九十年代即2000年之前的十年間,SMC、BMC生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)原材料引進(jìn)企業(yè),都在集中精力消化吸收引進(jìn)的技術(shù)與生產(chǎn)設備。同時(shí)在不斷探索原材料國產(chǎn)化,提高產(chǎn)品質(zhì)量,加大市場(chǎng)開(kāi)發(fā)力度。另一方面,國內企業(yè)仍然在引進(jìn)SMC生產(chǎn)線(xiàn)。其中有重慶榮昌、長(cháng)沙、十堰三條線(xiàn),到2000-2004年期間,重慶、常州、江陰又引進(jìn)了五條SMC生產(chǎn)線(xiàn)。至今,國內SMC引進(jìn)線(xiàn)已達十八條。國產(chǎn)線(xiàn)也達三十余條。
在各SMC/BMC企業(yè)的努力下和配套原材料廠(chǎng)家的積極支持下,SMC、BMC行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量及其穩定性都有了長(cháng)足的進(jìn)步,到了二十一世紀,其應用也有了較快的發(fā)展。到2004年末,全國SMC/BMC的年產(chǎn)量已達六萬(wàn)多噸。據不完全統計,企業(yè)數也從1991年的21家增加到2004年的約105家。其中專(zhuān)門(mén)從事SMC生產(chǎn)了成型的48家,專(zhuān)門(mén)從事BMC生產(chǎn)城型的49家,另有8家企業(yè)同時(shí)從事SMCBMC的生產(chǎn)成型。近幾年來(lái),不少 SMC年產(chǎn)量都在1000噸以上,有幾家企業(yè)SMC年產(chǎn)量達3000-4000噸。BMC企業(yè)中,年產(chǎn)量達2000噸以上的有7-8家,有幾家企業(yè)年產(chǎn)量在4000噸以上。據稱(chēng),浙江一家SMCBMC企業(yè),其SMC/BMC年產(chǎn)量已達10,000噸。在我國,SMC/BMC的總產(chǎn)量中,SMC產(chǎn)量和BMC產(chǎn)量幾乎各占一半,而且BMC產(chǎn)量可能還略高于SMC。這是與中國國情密切相關(guān),而與國外有所不同的。
我國SMC/BMC的應用領(lǐng)域主要在電氣、交通運輸和建筑領(lǐng)域。表四為BMC的應用實(shí)例。表五為SMC的應用實(shí)例。
三、國外SMC/BNIC動(dòng)態(tài)及應用
1. FRP/CM動(dòng)態(tài)
據歐洲JEC調查表明,目前全世界復合材料工業(yè)共有職員40-45萬(wàn)人。其相關(guān)產(chǎn)值達415億歐元。四個(gè)工業(yè)應用領(lǐng)域約占總產(chǎn)值70%,汽車(chē)工業(yè)占23%;建筑及公共工程占21%;航空航天工業(yè)占17%;運動(dòng)及其相關(guān)領(lǐng)域占11%
復合材料工業(yè)預期在2003-2008淚如間,全球產(chǎn)量的年增長(cháng)率為4-5%.產(chǎn)值年增長(cháng)率為2-3%.在此期間,產(chǎn)量增長(cháng)最快的領(lǐng)域為以下四個(gè)方面,其中,風(fēng)能領(lǐng)域增長(cháng)20%;航天領(lǐng)域增長(cháng)9%;汽車(chē)工業(yè)增長(cháng)7%;造船領(lǐng)域增長(cháng)70%
按地區分,世界復合材料市場(chǎng)產(chǎn)值中,北美地區占40%,歐洲占35%,亞太地區地區占22%,而世界其它地區占3%,復合材料零件生產(chǎn)年增長(cháng)率在2003-2008期間增長(cháng)較快的地區是中國和印度,預計其增長(cháng)率分別為9.5%和15%,而歐洲和北美地區的增長(cháng)率大約在4%左右。
表六到表九分別表明歐洲、美國、日本和我國FRP/SMC.BMC市場(chǎng)情況。
2.SMC/BMC動(dòng)態(tài)
以2001年為例,當年全世界SMC/BMC的總產(chǎn)量約為75.8萬(wàn)噸,其中SMC為57萬(wàn)噸,而BMC為24.8萬(wàn)噸。按地區劃分;北大西洋自由貿易區(NAF1'A-以美國為主),產(chǎn)量為29.5萬(wàn)噸(占38.9%),其中SMC為17.5萬(wàn)噸,BMC為12.0萬(wàn)噸。歐洲地區,產(chǎn)量為26.9萬(wàn)噸(占353%),其中SMC為17.7萬(wàn)噸,BMC為9.2萬(wàn)噸。亞太地區.產(chǎn)量為19.4萬(wàn)噸(占25.6%),其中SMC為15.8萬(wàn)噸,BMC為3.6萬(wàn)噸。按用途分;當年全世界SMCBMC總產(chǎn)量75.8萬(wàn)噸中,汽車(chē)領(lǐng)域的應用30萬(wàn)噸(占39.6%);電氣工程的應用16萬(wàn)噸(占21.1%);建筑領(lǐng)域(不含衛浴設備)應用14.4萬(wàn)噸(占19.0%);以上三個(gè)領(lǐng)域的應用占SMCBMC總產(chǎn)量的約80%,因而成為SMCBMC的三大應用領(lǐng)域。在上述三大應用領(lǐng)域中,在世界不同的地區,其應用側重點(diǎn)也有所不同:
在北大西洋自由貿易區,汽車(chē)領(lǐng)域的應用(包括轎車(chē)和卡車(chē))占60%(約17.7萬(wàn)噸);建筑領(lǐng)域的應用占25%(約7.38%);電氣工程的應用僅占10%(約2.95萬(wàn)噸)。
在歐洲地區,汽車(chē)領(lǐng)域的應用占43%(約11.5萬(wàn)噸);電氣工程應用與汽車(chē)領(lǐng)域的應用旗鼓相當占40%(約10.76萬(wàn)噸);而在建筑領(lǐng)域的應用僅占13%(約3.5萬(wàn)噸)。
在亞太地區,SMC/BMC的應用與上述兩個(gè)地區有很大的不同。建筑上的應用(不含衛浴設備)占18.0%;電氣工程應用占12%,汽車(chē)領(lǐng)域的應用僅占4%。最大的應用領(lǐng)域是衛生潔具應用,占31%約6萬(wàn)噸);和建筑用水箱,占27%約524萬(wàn)噸)。僅此兩項,就占據了亞太地區SMC/BMC總產(chǎn)量的58%。這是與亞太地區、特別是日本和中國的國情密切相關(guān)的。
表十、十一列舉了SMC/BMC廠(chǎng)商世界十強和歐洲十強情況,表十二到十四匯總了世界及歐洲汽車(chē)廠(chǎng)十強及歐洲卡車(chē)應用SMC/BMC零件的情況。在世界SMC/BMC生產(chǎn)廠(chǎng)十強中.美國6家;歐洲三家;亞洲只有一家。其總產(chǎn)量為35.2萬(wàn)噸,占當年全世界SMC/BMC總產(chǎn)量的46.4%,歐洲十強中,十家廠(chǎng)商的SMC/BMC產(chǎn)量占歐洲總產(chǎn)量的77%,世界產(chǎn)量的27.4%,共20.8萬(wàn)噸。表十二遺乏明,卡車(chē)上SMCBMC零件的用量明顯大于在轎車(chē)中的用量。美國汽車(chē)十強所生產(chǎn)的車(chē)型中,有128種車(chē)型采用了481種SMCBMC零件。若僅以七家生產(chǎn):卡車(chē)公司所用的SMCBMC零件計,平均每種車(chē)型上SMC、BMC用量高達80kg。表十四專(zhuān)門(mén)列舉了歐洲各汽車(chē)廠(chǎng)在卡車(chē)上應用SMC的情況。六個(gè)汽車(chē)廠(chǎng)商所生產(chǎn)的卡車(chē)中,每輛卡車(chē)上平均SMC用量都在40公斤以上,個(gè)別廠(chǎng)商平均用量高達100k留車(chē)。個(gè)別車(chē)型SMC用量高達180kg.
SMC/BMC汽車(chē)領(lǐng)域上的應用之所以在各國都較為廣泛,其主要原因是因為采用SMC/BMC零件有以下優(yōu)勢:
(1設計自由度高;
(2)可減輕汽車(chē)皿量;
(3零件可整合性能高,大大減少工序;
(4)節省投資;
(5)耐凹痕性能好;
(6隨無(wú)線(xiàn)電波,使整體天線(xiàn)可以隱藏于車(chē)內;
(7)SMC/BMC零件可實(shí)現在線(xiàn)噴涂,而且尺寸穩定,在高沮下有良好的機械性能,耐腐蝕性能優(yōu)良,并可實(shí)現A級表面。
3.SMC/BMC應用例。
SMC/BMC的典型應用見(jiàn)圖1-圖13,
四、對行業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)建議
綜觀(guān)國內外SMCBMC模塑料的發(fā)展概況,我國SMC、BMC行業(yè)雖然在幾十年內依靠自主的努力,取得了長(cháng)足的進(jìn)步,尤其是近幾年來(lái),得到了快速的增長(cháng)。但是,與國外相比,其差距是十分明顯的。我國SMCBMC的年產(chǎn)量雖然已達六萬(wàn)噸,但還不到全世界總產(chǎn)量的1/10。在亞洲僅及日本相應產(chǎn)量的1/3。在SMC、BMC生產(chǎn)廠(chǎng)商中,還沒(méi)有一個(gè)企業(yè)能躋身進(jìn)人世界十強的行業(yè)。泛浮步于人口眾多的經(jīng)濟發(fā)展大國來(lái)講是極不相稱(chēng)的。反之,也說(shuō)明我國SMC/BMC仍具有巨大的發(fā)展潛力。要加速發(fā)展我國SMCBMC產(chǎn)業(yè),針對本行業(yè)的現狀,建議:
1.加強市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)力度。為此:
(1)多開(kāi)展和客戶(hù)及潛在客戶(hù)的技術(shù)交流活動(dòng),增進(jìn)客戶(hù)對SMCBMC材料的認識和了解。
(2)加強行業(yè)自律,使用(心質(zhì)原材料及輔助材料。禁止使用劣質(zhì)原材料,不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少負面影響。
(3)在開(kāi)拓市場(chǎng)上要揚長(cháng)避短,這有利于在與其它材料的競爭中,立于不敗之地。
2.加強SMC/BMC基礎技術(shù)的研究
很久以來(lái),國內SMCBMC行業(yè)不太重視基礎技術(shù)的研究。這往往也是影響到我們市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要因素。荃礎技術(shù)研究的加強,既可使產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生質(zhì)的飛躍,也會(huì )提高產(chǎn)品的質(zhì)量穩定性。通過(guò)改善材料特性、工藝過(guò)程,以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域提出的新要求、高要求,從而進(jìn)一步擴展市場(chǎng)的廣度。與此同時(shí),加強與相關(guān)原、輔材料廠(chǎng)家的合作,不斷提高原、輔材料的質(zhì)量,增加材料品種,以滿(mǎn)足SMC/BMC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。
3.加強行業(yè)內部的交流協(xié)作,加強行業(yè)引導。
在市場(chǎng)開(kāi)發(fā)上加強協(xié)作和交流,一方面要提倡“創(chuàng )新”而反對“拷貝”。行業(yè)“拷貝”風(fēng)盛行,會(huì )扼殺行業(yè)發(fā)展的生命力。SMC/BMC行業(yè)在整個(gè)發(fā)展過(guò)程中,不乏“拷貝”史,從設備如“SMC機組”,到產(chǎn)品如“座椅”、“組合式水箱”、“電表箱”等等。另一方面反對自殺性競爭,本來(lái),在復合材料行業(yè)中,它的產(chǎn)品都應該是高附加值產(chǎn)品。但由于同行之間的惡性競爭、競相壓價(jià),其結果是在以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià),來(lái)維持已有的市場(chǎng)和企業(yè)的生存。惡性循環(huán)的結果,不僅搞垮企業(yè)本身,也對行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生嚴重的影響。
4.推行可持續發(fā)展戰略,積極開(kāi)展SMC/BMC再生利用工作。在這方面歐、美、日等國已做了大量的工作和建立不少法規,而我們的工作才僅僅在開(kāi)始。