平板玻璃工业范文（精选8篇）
平板玻璃工业 第1篇
一、发展基础
“十一五”时期是我国平板玻璃工业不平凡的发展时期, 虽然经历了严重的全球性经济危机, 但向好的发展态势没有改变, 行业充满了发展活力和生机, 由大到强的基础进一步巩固。
——工业体系不断完善、壮大。由研发、到制造、再到市场应用, 形成了庞大的产业链, 拥有庞大的科技研发力量、产品制造和加工能力、以及包括机械装备制造在内的产业配套能力。
——总体技术结构不断优化。国际先进水平浮法线占我国浮法线能力的比例上升为30%, 浮法线的单线平均规模由2005年的452吨/天提高到524吨/天, 最大规模达到1 000吨/天。
——技术创新取得很多突破性成果, 为结构调整奠定了坚实基础。新一代洛阳浮法技术全面达到国际先进水平, 并且已在我国推广应用, 全线装备基本国产化;超白压延和超白浮法玻璃、薄膜电池用TCO导电膜玻璃、TFT—LCD玻璃基板、高硼硅板玻璃等新产品生产技术装备已经或正在投入产业化;节能减排技术创新及推广有突破性进展, 特别是玻璃窑余热发电技术已进入工业化应用阶段, 已运营和在建的发电站10座, 全氧燃烧技术正在准备投入工业化应用。
——节能减排取得成效。平板玻璃单位产品综合能耗年均递减4.9%;各类污染物排放量逐年下降单位产品生产碳排放量年均下降4.7%。
——国际融合度及利用国际、国内两种资源的能力增强。加快了由产品出口大国向技术服务强国迈进的步伐, 以成套技术装备出口为核心的浮法生产线国际工程总承包业崛起, 已向世界各地出口21条生产线, 单线最大规模达到900吨/天;加工玻璃机械在国际市场上也形成了一定优势。对外合作和引资水平提高, 行业领先的跨国企业继续在我国扩张, 大规模采用新型成熟技术, 对推进行业技术进步发挥了重要作用。
同时, 也要看到我国平板玻璃工业正处于全面大发展、大变革时期, 前进道路上有成绩, 必然也会存在一些问题需要解决。
—以大为主、规模扩张和生产资源要素投入驱动为主的发展模式仍主导行业发展, 这是制约行业发展诸多问题的根源。使我国玻璃工业以巨大的投入、资源消耗和环境代价却没有创造出应有的价值, 总体处于全球产业链分工低端的形势难以扭转。
——产业结构调整任务仍较艰巨。同质化产能过剩严重, 普通浮法玻璃、功能单一的加工玻璃供大于求, 而TCO导电玻璃、高代平板显示器基板玻璃等高新科技玻璃大量依赖进口;落后生产力退出缓慢, 仍存在400余家平拉厂, 8 200万重量箱平拉生产能力;加工制品业发展缓慢, 尚处于以原材料制造业为主的发展阶段;产业集中度仍较低, 庞大的企业群如一盘散沙, 在本土企业中缺乏能引领行业发展、具有国际竞争力的企业, 以及与之密切协作的高素质专业化中小企业群, 企业间只有竞争缺乏合作, 在应用领域话语权微弱, 行业赢利能力不强。
——创新能力有待提高, 行业发展的内生性驱动力不足。科技创新能力待提高, 缺乏创新发展的产业文化, 对科技创新投入不足, 尚未形成健全的创新体系, 一些关系行业发展的共性、前瞻性、基础性、关键性技术问题缺少有效解决机制, 技术和产品发展一直以模仿、追赶发达国家为主。企业管理普遍较粗放, 全行业经营管理水平与世界先进水平相比仍存在差距, 竞争模式趋同化现象严重。
——总体上产品能耗和污染物排放水平与国际先进水平相比仍有很大差距, 大多数企业未采取或未系统化采取污染物治理措施。主要指标变化参见表1。
二、“十二五”时期玻璃工业发展面临的形势
(一) 机遇与挑战
“十二五”时期是我国经济和社会发展新的转型期, 是国际环境经济危机后的调整期, 经济和社会发展存在很多不确定因素, 新矛盾和新问题仍将不断产生, 但外部环境仍然是机遇和挑战并存。
——大规模经济建设和消费升级
我国已进入工业化的中后期, 未来10~15年我国经济将持续快速增长, 城镇化将持续快速推进, 汽车、电子信息等相关产业将保持快速发展, 将持续大规模的建筑建设。同时, 居民消费进入快速转型和结构升级期, 对“住、行、娱乐”等的要求提高。这些将为平板玻璃产业发展呈现广阔的市场空间也提出更高的要求, 在保持大规模供给同时, 对产品结构进行升级, 发展多功能、高品质产品。
——建设两型社会和发展绿色经济
我国仍将大力推进资源节约型和环境友好型社会建设, 绿色经济将成为未来经济发展的主旋律, 玻璃工业发展的环境约束力将进一步加大, 要求平板玻璃工业向“两型”产业发展。玻璃工业的传统应用领域将向节能环保发展, 特别是建筑节能和绿色建筑建设将进一步推进, 同时太阳能应用将呈现巨大的发展潜力, 将为绿色玻璃产品呈现广阔的市场, 同时也提出更高的要求。
——战略性新兴产业的崛起及相关战略的实施
新型玻璃是重要的新材料, 是新兴战略性产业的重要组成部分, 同时又是新能源、信息网络、高端制造业、新能源汽车、节能环保等新兴战略性产业的基础材料工业, 战略性新兴产业的发展以及国家相关发展战略的实施, 既是玻璃工业发展的机遇也是挑战。
——资源成本上升
矿产资源、能源、人力资源等资源要素成本上升已是大势所趋, 主要依靠低成本、低价格的竞争模式即将走到尽头, 同时这也是调整产业结构、提高创新能力的机遇。
——国际经济环境调整
“十二五”期间国际经济将在调整中恢复增长, 全球化大趋势不会变化, 资源价格上涨是必然趋势, 低碳经济、绿色复苏成为世界经济发展新主题, 新能源等绿色产业将保持快速发展趋势, 这些将为我国企业利用国际资金、技术、人才、市场等资源呈现机遇, 预示在发展中国家等新兴市场、绿色产品市场有新的发展空间。同时, 也要看到, 各国贸易保护的力度将不断加大, 新兴经济体崛起, 市场需求上升而竞争同时加剧, 我国产品会面临更多的贸易壁垒和贸易摩擦以及来自于发展中国家的竞争压力, 这就迫切要求我国平板玻璃工业转变包括外贸在内的增长方式。
——科技大发展的机遇
在科技快速发展时代, 新技术的不断在产业中的渗透和融合, 将不断为平板玻璃工业开拓新的成长空间。
(二) 市场发展趋势和市场需求预测
“十二五”时期, 是平板玻璃市场由以量扩大为主向追求品质和功能为主的转型期, 市场增长点会主要体现在传统市场需求结构的升级以及电子和太阳能等新兴市场潜力的不断释放。
——平板玻璃市场仍将持续大规模需求态势。
——需求结构升级。产品需求的绿色化和多功能化发展趋势将更加突出, 加工产品在最终用途市场取代玻璃原片将更加明朗, 节能、智能化控制、安全、隔音、装饰、防火、自洁净等功能复合产品的需求将呈现快速上升趋势。
——建筑是主导市场。这一市场既包括新建建筑、也包括既有建筑的节能改造以及装饰装修工程, 建筑玻璃市场需求将突出改善人居环境、低碳排放和节能减排理念。在我国建筑节能政策和法规的推进下, 具有节能、安全功能的玻璃将进入大规模普及化应用期, LOW—E镀膜中空玻璃将由超大城市向大城市、再向中等城市梯度推进, 由公共建筑向民用建筑普及, 防火等功能玻璃需求量将呈现大幅上升趋势。
——TN/STN、TFT-LCD、PDP等平板显示产品制造业对超薄电子玻璃基板及其导电玻璃的需求将持续大幅度上升趋势。
——太阳能玻璃市场发展看好但变数较大。预期全球太阳能市场将受到更加强劲政策驱动, 太阳能玻璃需求将持续增长趋势, 将拉动我国太阳能光伏电池制造及组装业发挥潜能或继续增长, 太阳能热水器、光热发电对玻璃的需求也将呈现增长趋势。同时光伏发电成本高企及政策的不确定性, 增长幅度的变数较大。
——国际市场前景看好但具不确定性。国际市场对我国产品需求将呈现恢复性增长, 加工产品成为主流贸易产品, 太阳能玻璃、电子玻璃市场有发展潜力;国际市场对我国技术装备需求上升, 我国浮法生产线工程总承包市场竞争力将进一步巩固, 特别是在新兴市场有发展潜力;贸易摩擦将对我国对外贸易产生影响。
——市场竞争将更加激烈, 持续国际市场国内化、国内市场国际化发展态势, 竞争优势将由生产要素为主转向科技、管理创新能力组合优势为主。市场预测状况见表2。
三、总体发展战略构想
(一) 发展的指导思想
坚持科学发展观, 以结构调整为主线, 以转变发展方式为主题, 以企业为主体, 立足绿色发展引领产业升级, 创新发展缔造竞争力, 协同发展创造市场, 坚定不移地走创新发展、绿色发展、效益发展、协同发展的道路。着力支持建筑建设、特别是节能建筑建设, 推进节能产品和加工产品快速普及;大力支持新兴产业、特别是新兴战略性产业发展, 占领行业发展战略制高点;着力推进加工玻璃制造业发展, 加快由原材料制造业向加工制品业为主转化的步伐, 满足消费升级的需求, 提升行业的效益水平, 经过五年的努力, 将玻璃工业建设成发展模式先进科学的现代化玻璃工业。
(二) 行业发展战略方向
“十二五”时期是我国玻璃工业关键转型期, 要初步建成资源利用效率高、经济效益好、可持续发展能力强的现代化玻璃工业, 在由大到强的转变中实现转折性的跨越发展, 这是我国玻璃工业发展的总体发展战略方向和目标。
——实现由大到强的根本性转折
产业结构优化, 主体生产技术瞄准同期世界先进水平, 先进产品和先进技术占主导地位, 企业的经营管理水平和产业发展文明程度努力向世界先进水平看齐。培育出一批具备较强国际竞争能力的领袖型企业, 在现代化建设和产业转型中起主导作用, 形成一批专业化的中小企业群。由世界工厂向拥有先进完善的科技创新体系、生产体系、管理体系、具有竞争力和可持续发展能力的世界产业中心转变。
——由资源要素投入驱动向创新能力驱动转型
创新成为产业和企业的核心竞争力, 新技术、新产品成为利润的源泉, 商业模式创新成为可靠的保障, 扭转以低成本、低价格为主竞争模式。
——由高资源和能源消耗型向资源和能源节能型转型
推进和实现清洁化生产, 提高资源和能源利用率, 绿色产品在市场中得到广泛应用。
——由原材料制造业为主向加工制造业为主转型
延伸平板玻璃产业链, 发展材料复合、功能复合的玻璃产品, 玻璃产品向高品质、绿色化、多功能、高附加值、高科技含量的加工制品化方向发展, 玻璃原片由最终消费品为主向中间产品为主转化, 以满足国民经济建设和居民消费升级要求, 适应相关产业转型发展的要求。加工玻璃产业得到快速发展, 到“十二五”末, 使最终消费市场原片玻璃的加工率达到50%以上。
四、发展重点
(一) 大力推进产业结构调整加快产业转型发展
1. 以节能减排为中心大力调整技术结构
要在洛阳浮法技术的进一步提高和先进技术的普及上实现新的突破。浮阳浮法是我国平板玻璃生产的主体技术, 应围绕提高生产工艺的节能减排水平, 提高浮法玻璃质量, 增加新品种等开展工艺技术与成套装备的研发, 不断开发新技术、新工艺, 发展节能型、功能型产品, 完善提高“中国洛阳浮法技术”水平, 力争在“浮法玻璃在线表面改性”、“全氧燃烧技术”、“低温余热发电技术”普及应用等方面取得突破。
要在淘汰落后生产能力上取得突破。大力推进企业的综合技术改造, 以先进技术替代落后技术, 提高产品品质, 减少资源和能源消耗, 调整产品结构。使改造成为普及先进技术和产品、转变产业发展模式的重要途径。同时, 要切实加快全面淘汰质量差、能耗高、污染重的平拉 (含格法) 小玻璃。
2. 以加工玻璃发展为核心大力调整产品结构
要以市场为导向, 抓住大规模建筑节能工程建设, 汽车工业、电子信息产业快速发展, 新兴战略性产业崛起的机遇, 以建筑为重点领域, 延伸产业链, 大力发展加工玻璃制造业, 发展功能多样化的加工玻璃产品, 在终端消费市场取代原片。加工玻璃需要优质原片做保障, 通过大力发展加工业, 拉动平板玻璃原片品质的提高。
3. 以培育领军企业为重心大力调整产业的组织结构
近年来我国玻璃工业的快速发展和进步, 一批大型优势企业在其中发挥了重要的作用。但总体上讲, 我国的优势企业也如同行业一样, 也有大而不强的特征, 缺乏具有强大的创新能力、能够引领行业发展、有号召力和控制力、具有可持续竞争力的世界级一流企业或企业群, 这是我国平板玻璃工业组织结构不合理的关键所在, 也是我国平板玻璃工业还不够强的关键所在。调整产业组织结构首先要按国际一流企业的标准培育领军企业, 我国有世界最大、发展最快的市场, 为一流企业的崛起提供了有利条件, “十二五时期”, 要在我国世界一流领军企业的培育上有突破性进展。要鼓励成长性好、有突出竞争优势的大型企业进一步提升企业整体素质, 增强创新能力, 由大到强, 向国际一流企业努力。同时要努力促进中小企业的成长, 做精、做专、做强, 满足区域市场或专业领域市场的需求。
大力促进企业间以资本为纽带、以增加效益为目的、以增强竞争力和可持续发展能力为核心的资产重组和联合, 鼓励企业间以技术联盟等各种形式开展合作, 摒弃简单生产规模扩张的粗放型资产并购, 行业生产集中度一定要提高, 但并不只是一个大的概念, 要以形成更有竞争力企业为内涵。
(二) 走低碳排放型绿色发展道路
绿色发展将成为“十二五”玻璃工业的发展的主旋律, 也是玻璃工业转变增长方式的着力点。
1. 推进生产的节能减排
进一步调整产业技术结构。执行国家有关文件要求, 以先进浮法玻璃生产能力替代普通平板玻璃产能。结合冷修, 对小吨位、技术水平落后的浮法玻璃线进行改造升级。在生产线改造和新线建设中, 发展大型化熔窑;推广原料优化技术;推广窑炉综合节能技术, 合理选择清洁燃料, 采用富氧/全氧燃烧等先进燃烧技术, 在全氧燃烧技术的产业化普及应用上有突破性的进展;大力推广熔窑的余热综合利用, 普及余热发电技术加工玻璃生产采用先进节能型设备;配套实施配合料预热技术、烟气脱硫技术和余热发电技术, 从而实现节能减排的突破性进展;大力推进平板玻璃原料尾矿的综合利用及矿山的合理化开发。
2. 以绿色化产品与下游领域协同实现绿色发展
我国平板玻璃产品80%左右用于建筑上, 与下游领域协同实现绿色发展, 最重要的是与建筑行业的协同发展。应大力推进LOW—E中空玻璃等节能玻璃的应用, 并将玻璃产品节能技术水平提高到新的高度, 向主动和智能控制发展, 同时推进太阳能利用产品在建筑上的广泛应用。
3. 以标准规范推进行业走绿色发展道路
执行相关产品准入标准、淘汰落后相关政策, 建立能效评价和排放监管体系, 采取必要政策措施规范企业行为。
(三) 完善和提高自主创新能力支撑产业实现新的转型发展
将增强自主创新能力作为玻璃工业和企业转变经济增长方式的重要依托、调整经济结构和转变发展方式的战略支点, 在创新体系构建、核心技术攻关、公共创新平台建设、企业创新主体培育等方面实现新突破。
1. 完善产业技术创新体系
加强企业创新主体的作用, 加强世界先进水平的企业技术中心建设, 建立以企业为核心、产学研相结合的创新体系, 促进同业或不同业相关企业或机构间形成技术联盟, 促进有能力的企业, 主要是有技术、资本和市场优势的企业集团领军实现关键技术或核心技术的突破, 并成为战略性技术的集成者, 推出具有市场竞争力或有战略发展前景的产品。
建立合作研究机制, 完善分工协作体系, 借鉴“洛阳浮法”的攻关模式, 搭建公共科技平台, 对一些关系行业发展的共性、前瞻性、基础性、关键性技术问题组织行业联合攻关, 加快产业共性技术、关键技术开发及其优化集成, 加快先进技术的产业化。
建立产权保护体系和创新激励机制, 加强科技创新产业文化建设。
2. 在关键领域实现技术创新突破
国外企业不可能轻易向我们转让核心技术"以市场换技术只是一厢情愿, 加大投入, 加强自主创新为主的攻关, 突破产业发展瓶颈, 推进战略性、导向性、关键技术的创新, 重点放在:
——以建筑为重心、建筑节能减排为重点、配套化应用为途径, 采用复合加工技术开发性能优异的节能玻璃和改善人居环境兼具的智能化复合功能玻璃产品, 并根据不同气候区形成配套系列化产品, 推动建筑节能的国家战略早见成效, 高效节能产品的快速普及和多功能加工产品的大规模应用。
——大力推进现代化技术装备的配套开发及产业化, 实现节能减排新技术、包括太阳能薄膜电池导电玻璃、LOW—E玻璃等加工设备以及TFT—LCD超薄玻璃、在线和离线LOW—E镀膜等新型产品生产的成套技术装备的国产化并达到国际先进水平, 打破跨国公司的技术垄断。
——生产节能减排技术产业化实现突破。余热发电技术全面普及、全氧燃烧技术实现产业化, 配套实施配合料预热技术、烟气脱硫技术和郁热发电技术, 从而实现节能减排的突破性进展。
——开发新型玻璃并推进其产业化, 为国家重点支持的新兴战略性产业提供基础材料支撑。要实现TFT-LCD等高代平板显示玻璃基板产业化技术的突破;聚光镜玻璃、TCO导电玻璃产业化突破;光热利用和光伏发电为内容的BIPV高效综合集成技术和应用有突破性进展。
3. 全面推进和加强管理创新
以科学的管理保障技术创新的顺利实施, 建立可持续发展的创新型产业组织;从政策上促进创新鼓励机制的形成, 使创新能力真正成为竞争力。
4. 加强人才的培养和使用
大力培养和造就一大批创新型人才, 建立人才施展能力的良好环境。
(四) 抓住战略性新兴产业发展机遇增强可持续发展能力
推进战略性新兴产业发展已成为新时期国家战略, 玻璃新材料产业本身是战略性新兴产业的一部分, 也是其它新兴战略性产业的重要支撑力量, 要抓住机遇使行业能获得快速发展, 特别加快转型发展。实施重点发展, 使新型玻璃产业的发展做成为产业创新驱动、内生动力增长的突破口, 占领产业发展制高点。
1. 三大重点领域实现突破性发展
——节能玻璃产业倍增发展
大力推进新型节能玻璃的研发和产业化, 使节能玻璃系列化、配套化, 适配性强, 在实现LOW—E玻璃离线生产设备全面国产化和在线LOW—E玻璃技术全面突破的基础上, 大力推进新一代节能玻璃——智能节能玻璃的研发和产业化;参与建筑综合节能解决方案设计, 与相关产业协同为建筑提供最佳外围护结构和新能源产品, 推进市场的应用, 特别是在建筑建设和建筑节能工程上的大规模应用, 对平板玻璃升级发展产生强大驱动力。
——平板显示玻璃产业赶超发展
打破跨国公司的垄断, 实现以TFT——LCD显示玻璃基板为重点的高代平板显示面板玻璃的全面国产化, 技术和产品质量达到国外先进水平, 与产业链各环节协同突破制约我国平板显示产业发展瓶颈, 打破基础材料受制于国外的局面, 推进我国平板显示器生产大国向强国的迈进。
——太阳能玻璃产业实现领先发展
全面提升太阳能玻璃的质量和工艺技术水平, 实现TCO导电玻璃、太阳能聚光镜玻璃等太阳能玻璃产品的先进技术和装备国产化成为太阳能玻璃产业强国。
2. 二大载体建设有突破性进展
——打造一批具有国际竞争力的产业基地。
——在太阳能玻璃产业链上, 建设一批具有国际先进水平的企业群。
(五) 转变对外开放方式增强国际竞争力
加快对外贸易方式转型和提高产业对外开放层次。
1. 加快对外贸易方式转型
与发展中国家尽量错开竞争层面, 更多地依靠自主知识产权和自主品牌产品国际竞争, 特别是大力发展生产性服务业, 以此作为产品生产大国向技术服务大国转型的突破口, 主要发展以技术服务为核心的对外工程总承包业务, 如浮法技术对外服务和工程承包。进一步优化出口贸易产品结构, 增加高附加值产品的比重, 同时提升产品品质和功能, 提高产品的附加值, 加快由原材料出口大国向加工产品出口强国的迈进。加强本土企业的联合和对外有序竞争, 建立预警机制和应对机制, 增强国际市场贸易摩擦的能力。
2. 提高引进的门槛
利用全球化的便利, 抓住我国市场快速发展的机遇, 更高层次承接发达国家产业转移, 由引入资金为主导向引进先进技术为主导转变, 引进外资需伴随着当代先进技术的引进, 特别是推进跨国公司在中国建立技术中心, 注重引进国际先进技术和包括管理、技术在内的各类人才。与此同时, 对于我国企业应摒弃重复引进, 推进引进与自主研发的结合, 鼓励引进技术的消化和再创新, 推进创新技术的产业化。以此更快提高我国行业整体的竞争力, 特别是推进我国玻璃工业的节能减排, 在新兴领域, 如在太阳能玻璃、电子玻璃、新型节能玻璃等领域使我国迅速进入国际先进行列。
平板玻璃工业 第2篇
60年来, 我国玻璃工业走出了一条持续快速发展之路, 实现了由小到大由弱到强的新跨越。1949年新中国成立时, 玻璃产业几乎是空白 (1949年, 我国平板玻璃生产省份只有河北和辽宁两省, 而且全部集中在东部地区) 。平板玻璃生产远远不能满足新中国建设的需要, 建国初期的1949年, 我国平板玻璃产量仅为92万重箱, 占世界总量的1.7%。因此, 发展玻璃工业对于新中国建设迫在眉睫。新中国成立后, 在举国上下的关心支持下, 我国玻璃工业也由此获得了新生。1953年, 恢复和改造了旧中国遗留下来的秦皇岛、大连、沈阳3个厂, 并建成上海耀华玻璃厂, 自1953年开始了自行设计、研究开发、自行制造设备的历程, 拉开中国玻璃工业的发展大幕。50年代中期至上世纪60年代前后, 国家对发展玻璃非常重视。第一个五年计划期间, 国家相继建成了洛阳、株洲、昆明、蚌埠、杭州、厦门、宿迁、兰州等有槽引上法玻璃厂, 并先后试验成功无槽引上工艺、浅池平拉工艺, 建设了秦皇岛、上海、太原无槽引上和一大批小平拉生产线。1960年7月16日, 苏联政府片面决定撤走全部在华专家1 390名, 终止向中国派遣专家。资料显示, 苏联撤走专家时, 带走了全部图纸、计划和资料, 并停止供应我国建设急需的重要设备, 给我国的经济建设造成了重大损失。严重自然灾害, 带来工业战线重重困难。文化大革命时期, 玻璃工业受到了冲击, 玻璃科研机构瘫痪, 人员下放, 玻璃企业生产涣散闹革命, 玻璃工业几乎到了崩溃的边沿。一直到文革结束才有好转。20世纪70年代后期和80年代初, 玻璃工业重新焕发生机, 这一时期, 中国玻璃工业的发展为现代化建设做出重要贡献。这一阶段的最大亮点是开发中国洛阳浮法技术。我国浮法工艺技术的研发, 先后经历了试验室试验阶段、半工业试验阶段和工业试验阶段。在洛阳玻璃厂将原压延生产线改为浮法生产线, 进行了工业性试验;前后经历了10年时间, 1981年通过国家级鉴定, 命名为中国洛阳浮法;1981年以后进入了浮法技术的推广应用和发展提高阶段。我国玻璃工业的跨越式发展, 是在改革开放之后的30年实现的。1978年, 共和国作出了决定国家前途命运的历史抉择, 改革开放拉开大幕, 搅动了看似平静的一池水。也就是在这1年, 玻璃行业开始了新的探索。一系列改革和创新, 进入玻璃领域, 极大促进了玻璃工业发展, 中国玻璃工业进入了一个全新发展时期。80年代中期到90年代中期, 即“七五”计划和“八五”计划期间, 结合世界玻璃工业的发展情况, 中国玻璃工业的发展以技术创新和产品结构调整为主, 并加大了对玻璃工业的技改和科研投入。从“八五”计划开始, 我国玻璃工业发生了很大的变化, 1989年增至8 441万重箱, 开始居世界产量首位;新世纪以来, 每年的增长率都在30%以上, 目前已形成品种繁多、种类齐全的深加工玻璃体系。60年来, 我国玻璃工业的工艺技术和装备水平取得了革命性突破, 产业结构不断优化, 生产规模、品种、质量等方面都取得了突飞猛进的发展。到2008年年底, 全国共有191条浮法玻璃生产线, 平板玻璃总产量达5.74亿重箱, 是建国初期的624倍, 已连续19年居世界第一, 目前占全球产量近1/2。玻璃产品的数量、品质、生产技术, 以及玻璃行业的设备制造、企业管理、市场营销和盈利水平, 都实现了由量变到质变的跨越。60年来, 中国玻璃业同仁凭借胆识和智慧, 用一个又一个新纪录不断带给人们惊喜与振奋, 使一个名不见经传的小行业壮大成今日庞大中国玻璃阵容, 创造出一个“从小到大、从弱到强”的发展奇迹。
中国玻璃工业的60年, 是不断坚持改革创新的60年。60年来, 我国玻璃工业走出了一条体制和技术创新之路。60年来, 我国玻璃业的苍桑巨变折射出我国体制的变迁, 从建国之初仿照苏联的计划经济体制到具有中国特色的社会主义市场经济体制, 60年来, 我国完成了这个伟大的转轨。60年来, 以市场化取向改革为核心的体制创新直接促进了市场主体的形成, 从1949年到1978年, 我国实行的是计划经济体制, 在这样的体制下, 玻璃企业是国家的生产车间, 生产什么, 生产多少, 销向哪里, 只要按国家下达计划就行了, 结果出现了很多的弊端, 直接束缚了玻璃企业的生产和经营。1978年后, 由计划经济开始向社会主义市场经济转轨, 玻璃企业改革进入新阶段。在国家的宏观调控下, 市场对资源的配置作用越来越强, 企业创新和改革的步伐越来越快。国有企业努力探索公有制与市场经济有效结合的途径, 以产权制度创新为手段, 大力推进市场化取向的改革, 国家积极推进宏观经济体制改革, 建立社会主义市场经济体制, 彻底打破了计划经济时期国有企业赖以生存的旧体制。取消国家指令性计划, 推动国有企业走上了市场。建国后的前30年是计划经济体制笼罩中国建设社会主义的30年。我国长期以来实行把所有权各项权能集中于国家手中的国家所有权制度。改革开放30年来, 市场经济的不断发展冲击着这种所有权制度, 国有企业的产权制度也有所改进和发展。特别是党的十五大以来, 产权关系逐步理顺, 政企分开迈出了重大步伐。投资主体从单一的国有和集体经济, 向多元化的股份制集团转化;企业通过各种形式的改制, 以较少的投资盘活了大量存量资产, 生产能力迅速扩大;一些有实力的企业还通过联营、参股、合作、兼并、租赁等形式, 进行原料、产品、销售、使用等上下游产业链的结合, 形成了洛阳浮法玻璃、方兴科技、福耀玻璃等一批国际化的企业集团, 企业的经济效益也大为改善。尤其是洛阳浮法玻璃、方兴科技、南方玻璃、金晶科技等多家股份公司先后在海内外成功上市, 成功走上国际资本市场的大舞台。通过重组上市, 促进了企业转换机制、加强管理, 提高效益, 市场竞争力有了显著提高。建国以来, 我国玻璃工业的技术进步从没有停止。1953年6月, 成立了建筑材料工业设计公司。随着我国经济建设事业的发展和设计任务的增多, 56年又分别成立了水泥和玻璃工业2个设计院。到60年代末, 玻璃设计院已是工种齐全, 专业配套的800多人大院, 能设计九机、六机、四机、三机、二机垂直引上法和压延玻璃工厂, 65年有五条线同年建成顺利投产。1966年夏天, 发生了史无前例的无产阶级文化大革命, 于是院里与全国各地一样, 陷入一片混乱之中。71年又将一个好端端的玻璃工业设计院, 一分为四, 下放到地方。75年下放到四川自贡所与蚌埠所合并成立蚌埠玻璃工业设计院。下放到湖南株洲的所, 于1981年搬到浙江杭州, 成立中国新型建材工业杭州设计研究院。于是形成杭州、秦皇岛、蚌埠三足鼎立的局面。1999年前后, 3个玻璃工业设计研究院进入中国建材集团公司, 在公司的统一领导下, 为今后发展我国玻璃工业创造了有利条件。众所周知, 到目前为止, 世界公认有3种浮法工艺技术, 即英国Pilkington process, 美国P.P.G Process和中国洛阳浮法工艺。60年来, 体制的创新直接促进了我国玻璃工业的技术创新。我国玻璃工业的工艺技术和装备水平取得了革命性突破, 创造发明了具有自主知识产权的浮法玻璃生产工艺。1971年9月23号, 不到半年时间, 洛玻就成功地建起了我国第一条浮法玻璃生产钱, 生产出了我国第一块优质浮法玻璃。洛玻集团公司董事长刘宝瑛说:“1971年月23日, 无论在中国玻璃工业发展史上, 还是在洛玻的发展史上, 都应该是一个值得永远纪念的日子。就是这一天中国第一条浮法玻璃工业性生产实验线在我们洛玻建成投产, 生产出了中国第一块浮法玻璃, 标志着我国浮法玻璃打破国际巨头的技术封锁, 实现了我国浮法玻璃工业从无到有的重大突破, 结束了中国玻璃工业没有自主研发工艺技术的旧时代。”1980年10月10号, 国家下拨8 500万元正式批准洛玻建设第二条浮法线。1985年7月3号上午11点, 洛玻第二条浮法玻璃生产线建成投产, 这条生产线年总产量200多万重量箱, 年产值达4 800多万元, 优一品率达60%以上, 实现了中国“洛阳浮法玻璃工艺”“由小到大”的重大突破。此后, 洛玻在保持“洛阳浮法玻璃工艺”特点的同时, 学习借鉴国外先进技术, 于1990年把浮法二线改造成了中国500t级“洛阳浮法玻璃工艺”的样板线, 成功地拉出了2mm玻璃, 产品一举打入浮法技术的发源地—英国市场, 并批量销往日本、意大利及东南亚等国家和地区。1997年12月28号, 我国玻璃工业规模最大、技术含量最高的“洛阳浮法玻璃工艺”第二代提高型生产线-浮法一线600吨技改工程竣工。2001年4月2号, 该线稳定、批量地生产出了25mm积厚浮法玻璃, 日产量达到4 000重量箱, 总成率达到50%以上, 洛玻率先在超厚玻璃上取得了成功。随后, 洛玻乘胜前进, 开始对超薄玻璃进行技术攻关。2000年4月, 洛玻技术中心正式进入超薄玻璃详细技术方案编制阶段。2000年10月, 洛玻董事会正式通过了超薄玻璃建设工程技术方案, 并决定于2001年3月在龙门玻璃公司浮法玻璃生产线开始实施。在广大技术人员和一线职工的共同努力下, 2002年2月28号, 厚度仅为1.1mm、晶莹剔透的超薄浮法玻璃从龙门浮法玻璃生产线成功下线, 总成品率达到70%, A级品率达95%, 各项经济技术指标均达到了世界先进水平, 填补了我国浮法玻璃工业的空白, 使洛玻完全具备了批量生产优质超薄浮法玻璃的能力。2006年5月18号, 洛玻又成功生产出了0.55mm的超薄浮法玻璃, 总成品率达到52%, 优一级品率达到63%, 产品实物质量达到国际同等产品实物质量的标准, 再次填补了我国浮法玻璃工业的空白, 并打破了国外企业多年垄断世界超薄玻璃市场的局面, 使洛玻成为具有0.55~25mm浮法玻璃生产能力, 掌握世界玻璃工业高科技尖端技术的行业巨头。60年来, 我国玻璃工业的技术发展经历了自主研发、引进大型装置 (技术) 和消化技术再创新的不同阶段, 在充分立足国情和资源条件的基础上, 突破传统观念的束缚, 开发了多项独创的科技成果, 形成了集设计、科研、设备制造、生产、销售为一体的完整工业体系。总之, 60年间, 我国玻璃产业的企业结构和技术结构也发生了很大变化。以市场化取向改革为核心的体制创新直接促进了我国玻璃工业的大发展, 我国玻璃行业的技术创新步伐加快, 技术装备水平也显著提高, 生产装置实现了大型化、国产化。随着方兴科技等超大型企业的组建, 为我国正由玻璃大国向玻璃强国迈进提供了坚实有力的载体。六十年, 我国玻璃工业从几乎为零做起, 成为崛起的玻璃大国, 创造了令世界瞩目的奇迹。
中国玻璃工业的60年, 是由封闭走向开放的60年。60年来, 我国玻璃工业走出了一条国际化之路, 以开放的姿态融入全球经济之中, 实现了由封闭产业向外向产业转变。众所周知, 改革开放最重要的特征之一就是市场的大开放。从国家政策上来说, 改革开放无疑让更多的企业更快地融入到全球经济快速发展的大环境中, 提升了中国企业参与世界竞争的实力。从20世纪80年代开始, 我国就进行了这方面的探索。改革开放的前20年, 我国的玻璃市场主要依靠进口, 国产玻璃品牌寥寥无几。在改革开放之初, 仅有少量平板玻璃出口, 加工玻璃则没有出口。如今, 我国已经是全球平板玻璃出口量最大的国家, 产品销往100多个国家和地区, 海外市场的销售额占行业产值的15%, 年出口平板玻璃原片近3亿平方米, 年出口平板玻璃及加工玻璃总值达30亿美元。从而实现了中国玻璃产品由进口名牌为主向国产名牌为主的跨越。2006~2009年, 中国玻璃行业步入国际化时代。我国玻璃工业积极实施“走出去”战略, 实现国际化经营。我国玻璃工业加快管理体制改革, 积极实施国际化发展战略, 走向国际合作。国外玻璃生产技术和设备供应商、玻璃产品生产商纷纷进入中国, 给中国玻璃行业带来大量先进技术和管理经验, 促进了我国玻璃行业的快速发展。英国皮尔金顿公司掌握皮尔金顿浮法玻璃生产工艺发明专利。在改革开放之初, 1983年上海耀华玻璃厂与英国皮尔金顿公司在上海成立平板玻璃制造业的第一个合资公司—上海耀华皮尔金顿玻璃股份有限公司 (简称SYP) , 这家当时国内最大的中英合资企业引进了皮尔金顿浮法玻璃生产工艺技术。随着我国改革开放的深入, SYP主要业务覆盖浮法玻璃、建筑加工玻璃和汽车玻璃三大领域。截至2007年底, 公司总资产超过52亿元, 销售收入达22.9亿元。英国皮尔金顿公司在上海、天津、长春、武汉、桂林、常熟等地建设深加工玻璃生产厂, 如今, 英国皮尔金顿公司在华企业已成为我国最具实力和影响力的平板玻璃及加工玻璃外资企业。与此同时, 美国PPG于20世纪80年代后期也在广东深圳建厂。1992年邓小平南巡讲话之后, 我国改革开放进入了新阶段, 我国玻璃行业引进外资、先进技术设备和管理经验的步伐加快。旭硝子、圣戈班、PPG和板硝子等国际知名企业都在中国设立浮法玻璃和深加工玻璃生产厂。如今, 世界所有跨国玻璃公司都已经进入中国市场, 共有浮法玻璃生产线10余条, 其他外资投资浮法玻璃生产线10余条, 国内自行投资建设约150条浮法玻璃生产线, 中国成为世界玻璃生产三大基地之一。与此同时, 以美国泰克曼工程公司、芬兰Tamglass、奥地利Lisec、瑞士Bystronic、意大利巴伐朗尼等为代表的国外专业供应商把世界最先进的技术和设备带到中国, 如今, 大多数世界知名玻璃装备企业均在华建厂。国外先进技术和设备的引进促进了我国玻璃装备制造水平的提高, 我国玻璃机械行业从小到大, 成就了洛阳北玻、中山富山、济南德佳等本土知名企业, 国产钢化玻璃设备、玻璃冷加工设备等从完全依赖进口转变为实现大量出口, 我国快速成长为继意大利、德国之后世界最大的玻璃机械生产国和出口国。目前我国玻璃工业不仅实现了完全自给, 而且还能部分供应世界市场, 与此同时, 玻璃装备技术也进入世界先进水平, 走出了国门, 实现了技术输出。在国际合作中, 成功运作了一批大型项目, 获得了可观的经济效益。经过60年的发展, 我国由世界玻璃输入国成为出口国, 我国玻璃工业走过了一条由进口产品到进口技术再到出口产品的发展之路, 实现了由进口大国向制造大国再到出口大国的历史跨越, 中国玻璃企业已成为全球大公司阵营和世界玻璃工业中一支不可忽视的重要力量。在世界玻璃发展上占有举足轻重的地位。而这仅仅是中国玻璃工业从由封闭走向世界、由落后走向强大的一个缩影。
中国复合材料玻璃钢工业50年 第3篇
一、综述
2008年注定是一个不平凡的年份，中国改革开放30周年，神七飞天宇航员成功出舱，百年奥运梦想顺利实现，又恰逢我国复合材料/玻璃钢工业50周年。回顾我国复合材料/玻璃钢工业50年的历程，从业人员从最初的7人研究小组发展到现在的超过25万人，产品应用领域从最初的航天耐烧蚀防热部件发展到现在的航天、航空、船舶、交通、能源等国防和国民经济领域，工艺技术及装备由单一手糊、层压工艺发展为拥有门类齐全、与国际同步的工艺及装备。
中国的复合材料/玻璃钢工业肇始于1958年。发展历程大致可分为三个阶段。1958-1978年为第一阶段阶段，致力于国防军工，从无到有，为我国复合材料/玻璃钢工业发展打基础。
1978-1998年是第二阶段，十一届三中全会以后，我国从计划经济转型为市场需求导向，复合材料/玻璃钢工业厚积薄发，在国民经济各个领域全面开花。先进复合材料开始起步，初步建立了完整的研发生产测试体系。
1999-2008年，新产品迅速上升，新产品、新工艺与世界同步发展，我国的复合材料/玻璃钢工业开始腾飞，先进复合材料在航空航天领域获得了新的发展。通观行业50年发展历程，复合材料/玻璃钢产量从1978年的6000多吨，发展到1990年的近10万吨，2004年即超过100万吨，2008年我国树脂基复合材料年产量295万吨，跃居世界第二位。我国复合材料/玻璃钢工业一直处于由小变大、由弱变强的迅猛发展之中。
图1为近年来中国复合材料/玻璃钢产品产量及分布。
***200***035.13.54429302225866.63466.24873.35080.55494.460*********108.2158.3179.52212.4199719992001总量FRSP2003FRTP2005CCL20072008图
1国内FRP总产量及分布（万吨）
二、中国复合材料/玻璃钢工业的起源与成立
在党中央、国务院领导下，原国家建筑材料工业部（局）对我国复合材料／玻璃钢工业的发展起了先导性和基础性的作用。1955年10月，老红军、时任重工业部副部长的赖际发同志赴前苏联考察，发现玻璃钢的优异性能，回国后向中央报告，组织力量开始研究。
1958年1月，在时任建材部部长赖际发同志的亲自关怀和指导下，建材部玻璃陶瓷研究院从屋面材料室抽调文和阳、涂序梅、何宇声、饶芳甫、方尚华、万进书、詹惠珍等7名同志组成了我国第一个玻璃钢研究小组，开始玻璃钢研究工作，同年5月，研制成功我国第一块玻璃钢板材。1960年建材部玻璃设计院成立新材料设计室。1960年2月4日筹建建
工251厂。1965年9月起，上述二个研究设计室与二五一厂合并，成立北京玻璃钢研究所，同时具有北京二五一厂的名称。1986年10月升格为国家建材局玻璃钢研究设计院，并继续保留北京二五一厂名称。1999年更名为北京玻璃钢研究设计院（北玻院）。
上海玻璃钢研究院（上玻院）创建于1960年。1965年12月31日，同济大学新材料结构研究所组建成上海玻璃钢结构研究所。1980年2月4日，更名为上海玻璃钢研究所。2005年12月，更名为上海玻璃钢研究院。
哈尔滨玻璃钢研究院（哈玻院）创建于1960年, 其前身为哈尔滨建筑工程学院玻璃钢研究室，隶属原国家建筑材料工业局。
南京玻璃纤维研究设计院（南玻院）创建于1964年，隶属国家建筑材料工业局。1999年7月，根据国家经贸委242家科研院所体制改革方案，北玻院和南玻院进入中国非金属矿工业(集团)总公司，哈玻院进入中国建筑材料集团公司，上玻院进入上海建材集团。
北玻院、上玻院、哈玻院、南玻院以及常州253厂（天马集团有限公司）等玻璃钢复合材料专业研究院所（厂）的建立标志着我国复合材料/玻璃钢工业研究开发组织体系正式成立，中国复合材料／玻璃钢工业肇始50周年即原于此。
三、复合材料工艺技术与产品发展历程
3.1 艰苦创业，自力更生、成绩斐然的20年（1958-1978）
我国复合材料/玻璃钢工业自60年代初从起步就开始在航天、航空、船舶、电子、兵器及核工业等领域，为我国国防工业现代化配套建设做出了重大贡献。在这一时期，我国复合材料/玻璃钢工业处于成长时期，复合材料/玻璃钢工艺中的接触成型、层压、模压、布带缠绕、纤维缠绕工艺及设备设计技术已经基本掌握，从原材料、产品试制到性能测试的研发体系初步建立，国家宏观的研发生产布局框架已经基本完成。同时，玻璃钢渔船等民用复合材料/玻璃钢也开始得到应用。
1973年11月国家建筑材料工业局玻璃钢技术交流组在保定成立，参加会议的有北京玻璃钢研究所、上海耀华玻璃厂研究所、哈尔滨玻璃钢研究所、常州二五三厂、秦皇岛工业技术玻璃厂、南京玻璃纤维研究设计院和建材研究院情报所七个单位。
1974年5月，专业技术期刊《玻璃钢》杂志创刊，后发展为《玻璃钢/复合材料》。1975年5月首届玻璃钢技术交流组年会在广西宜山召开。现在广州召开的为第十七届年会。
3.1.1第一块玻璃钢在北玻院诞生
1958年在赖际发部长亲自关怀下，建材部玻璃陶瓷研究院抽调了7位同志组成了玻璃钢小组，开始玻璃钢研制。这7位同志都是学硅酸盐和沥青的，对玻璃钢闻所未闻，当时也没有任何仪器设备，条件十分困难，但他们没有被困难所吓倒，而是发扬了敢想敢干，艰苦创业的精神，仅仅一个多月时间就搞出了我国第一块10毫米厚玻璃钢板，获得朱德总司令的嘉奖和题词。
3.1.2原材料发展情况
1957年，在北京管庄的建材研究院与上海耀华玻璃厂先后以坩埚拉制出了无碱玻璃纤维。1962～1966年，南玻院完成中碱5#玻璃纤维和无碱1#（R2O<0.5%）玻璃纤维的研制，上海耀华玻璃厂完成生产试验并全国推广，成为我国玻纤工业二大主要产品。
1960年至1962年中科院化学所研制的耐烧蚀树脂取得了工程应用，合成了耐烧蚀性能较好的616酚醛树脂，1965年开始在北京二五一厂生产。经过数十年的发展完善，目前616酚醛树脂和钡酚醛树脂仍是耐烧蚀树脂的主导产品。
1966年建材二五三厂（常州）从英国引进年产500吨不饱和聚酯树脂的设备和生产工艺，为聚酯复合材料发展奠定了原材料基础。3.1.3航天用复合材料
1961年国防科委、国家科委同时向建材院玻璃钢室和哈尔滨建工学院玻璃钢室下达了东风二号（1061）耐烧蚀大面积防热部件的研制任务。经过三年的艰苦奋战，建工二五一厂成功地将玻璃钢大面积烧蚀材料应用到导弹壳体上。
1965年哈玻院接受了玻璃钢发动机壳体的研制任务，1985年通过部级鉴定，1990年正式应用于“长二捆”运载系统的近地点发动机，这是我国第一发用于飞行的大型玻璃钢壳体。
1966年9月，北京二五一厂（北玻院）承担了东方红卫星（651工程）大型玻璃钢喷管的研制任务，1967年研制成功，首次应用于1970年4月24日发射我国第一颗人造地球卫星。
1971年上玻所设计安装了直径为44米的大型全玻璃钢蜂窝夹层结构的地面雷达罩。3.1.4航空气瓶
1960年国家下达玻璃钢高压气瓶的研制任务，1963年建工二五一厂采用玻璃纤维缠绕成型工艺在国内首家研制成功玻璃钢气瓶。1964年以后，哈玻院和上玻院也相继开展了玻璃纤维缠绕工艺及玻璃钢气瓶的研究工作。1966年11月多种规格的玻璃钢气瓶通过了部级工艺性能鉴定。3.1.5民用产业萌芽
1967年我国开始研发BMC，1975年开始研发SMC。一些民用复合材料/玻璃钢，像模压玻璃钢座椅、贮罐、风机叶片、船艇等相继开发研制成功，复合材料/玻璃钢民用产业开始萌芽。
3.2技术引进，厚积薄发、发展壮大的20年（1979-1998年）
改革开放此后，生产社会化，通过自主创新与吸收国际先进技术，国家经济建设与人民生活所需的玻璃钢工业是获得长驱的进步，各种工艺、装备得到长足的发展。1985年引进SMC生产技术和设备、1987年末引进意大利缠绕管道与贮罐生产技术与设备，1993年引进玻璃钢夹砂管生产线，带动了我国复合材料/玻璃钢的技术进步与规模化生产，随后又陆续引进拉挤、RTM等工艺及装备。
我国复合材料/玻璃钢完整的原材料、产品、测试研发体系已经建立。这一时期，我国复合材料/玻璃钢厚积薄发，在国民经济各个领域全面开花，每年都有新的玻璃钢产品研制成功，如冷却塔、化工贮罐、水箱、管道、体育器材及文娱用品等都相继投产。以碳纤维复合材料为代表的先进复合材料开始起步，先后获得了 “863计划” 等国家重大科研计划的大力支持。1998年复合材料/玻璃钢年产量达到35.5万吨。
1979年10月，中国硅酸盐学会玻璃钢专业委员会成立。1984年更名为玻璃钢/复合材料专业委员会。1989年更名为中国硅酸盐学会玻璃钢学会。
1980年9月，“全国塑料标准化技术委员会”成立，将玻璃钢吸收为该委员会的一个分会。1984年6月，“全国纤维增强塑料标准化委员会”成立，一直延续至今。
1984年3月，“国家建筑材料工业局玻璃钢制品质量检测中心”成立，1991年“国家玻璃钢制品质量监督检验中心”成为国家级检测中心。
1985年，《玻璃钢/复合材料》期刊改为国内发行，1988年改为国内外发行，国内统一刊号为CN11-2168。
1984年，全国性行业组织中国玻璃钢工业协会成立，后更名为中国复合材料工业协会。1995年，亚洲规模最大复合材料领域的展览会“第一届中国国际复合材料展”举办，迄今已成功举办14届。3.2.1原材料发展情况
1986年我国池窑拉丝生产线在重庆投产。截至1998年底，我国玻璃纤维年产量18万吨，缝编毡、短切原丝毡、连续毡、多轴向织物等各种类型的增强材料相继进入市场。80年代以来，我国先后引进不饱和聚酯树脂（UPR）和环氧树脂生产技术，促进了技术进步。开始了中国大陆基体树脂的规模化生产。3.2.2国防军工上的应用
我国在热防护材料和先进复合材料研制上取得了卓越的成就，新型弹头防热材料、玻璃钢发动机及喷管、导弹发射筒、级间段等功能材料和结构材料的相继应用。复合材料叠层板构件制造技术在飞机制造应用上已趋于成熟，大量应用于垂尾、前机身、机翼主承力结构、平尾等飞机部件。
碳/环氧复合材料结构件成功用于风云二号地球同步卫星。我国已经研制成功“芳纶高压氮气瓶”，并首次在飞机上应用。舰艇用复合材料、雷达天线罩、复合材料桅杆、舱室封面板等大型复合材料结构件投入使用。3.2.3 纤维缠绕制品
1986年，第一台玻璃纤维缠绕储罐在氯咸行业投入使用。1987年，第一台玻璃纤维缠绕塔器在钢铁行业投入使用。
1994年，陕西非金属材料研究所成功研制CNG气瓶，并首先在首都公交车上使用。1994年，第一批玻璃钢夹砂管道在给排水行业投入使用。1997年，环形气瓶研制成功。
3.2.4 SMC/BMC制品
1988年北京汽车玻璃钢制品公司引进美国SMC机组压机及模具，建立了我国首个研发与量产SMC汽车件的基地。
SMC主要产品为座椅、水箱、电表箱、卫星发射与接收碟形天线、汽车零部件、火车客车厢内饰件等。
BMC主要产品为电器产品：开关、高压绝缘件、仪表箱、塑封电机、汽车前灯反射面等。
3.2.5 拉挤工艺技术制品
自1980年代以来，我国引进英、美、意、加等国拉挤机30余台。现主要拉挤产品有门窗、格栅型材、冷却塔支架、锚杆、建筑筋材、电缆桥架，帐篷竿、钓鱼竿等。3.3自主创新，突飞猛进、走向辉煌的10年（1999-2008）
进入新世纪后，我国复合材料/玻璃钢工业开始腾飞，产品产量迅速上升，机械化程度显著提高，新产品新工艺与世界同步发展，大型风机叶片、游艇、交通运输用复合材料、土木工程建筑补强用复合材料等飞速发展，复合材料大量应用于奥运场馆建设，西气东输工程，三峡工程、南水北调工程化等，截止2008年，我国复合材料年产量约295万吨，居世界第二位。比1978年增加480倍，比1998年增加约8倍。上世纪80年代末期，我国玻璃钢成型技术，接触（手糊）成型占85%以上，到“十五”末期，机械成型已跃升达60%。3.3.1原材料发展情况
2007年我国玻璃纤维年产能逾162万吨，不饱和聚酯树脂年产量115万吨，环氧树脂产量60万吨。预计2008年我国玻璃纤维年产能逾226万吨，不饱和聚酯树脂逾125万吨，环氧树脂65—70万吨。我国已经成为全球最大的玻璃纤维生产国，不饱和聚酯树脂产量与用量最大的国家环氧树脂产量、进口量、消费量最大的国家。3.3.2航空航天领域的应用
专门为满足我国航空航天建设急需而发展的复合材料/玻璃钢工业，在经历了50年的风雨历程，在最能发挥复合材料/玻璃钢优异性能的航空航天领域得到新的应用。神舟飞天、嫦娥探月、10号工程等，为先进复合材料的发展提供了广阔的应用舞台，航天703所、43所、529厂，航材院、625所等单位在先进复合材料的发展应用方面做出了杰出的贡献。
“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”荣获2004年度国家技术发明奖一等奖，“神舟飞船用先进复合材料主承力结构及特种无机非金属材料” 荣获2004年度国家科技进步二等奖，标志着我国在先进复合材料研究领域取得了重大突破。3.3.3可再生能源方面的应用
上玻所是我国第一批参加国家科委，电力部下达研究风力发电任务的单位，先后成功试制出3米、6米、10米、19米、32米等多种规格的风力机叶片。2004年我国自行研发成功1MW（1000KW）风机用叶片已装机运行。2006年上半年制造成功1.5MW风机叶片，单片叶片长37.5米。北京玻璃钢研究院开发了适合我国风况的1.5MW――2.0MW风机叶片，叶片长40.25米。据统计，到2008年底，我国风机叶片生产能力5000MW，其中产能最大者当推中复连众公司。预计到2010年，全国生产能力将超过9000MW。3.3.4交通运输用复合材料
近5年来SMC、GMT模压汽车件，火车内饰件发展甚速，已建成规模化的专业生产企业10家。双层客车壁板、洗手间地面、酚醛玻璃钢风管等已成功应用。CNG瓶已批量装车使用，并随整车出口。2006年高阻燃低发烟SMC通过鉴定。汽车牵引的摩托车玻璃钢拖车出口欧美。火车铁轨连接用玻璃钢鱼尾板已投入实用。高速公路上的玻璃钢防眩板、反光标志已普及。地铁第3轨保护罩及其支座、电缆支架、紧急逃生平台等已规模化采用。
2002年《聚合物基复合材料液体成型技术及其应用研究》荣获得国家科学技术进步二等奖。
3.3.5民用船船领域用制品
1999年7月，33 m玻璃钢渔船下水，标志着我国的玻璃钢渔船设计制造水平上了一个新台阶。2008年，首艘国产太阳能FRP游艇在珠海建造。
我国复合材料船艇工业的飞速发展对船艇入级和产品的标准化、规范化提出了要求，自 70 年代以来我国已制订了一系列的复合材料船艇的技术、工艺标准，我国复合材料船舰制造技术与标准正在逐步与国际接轨。3.3.6建筑领域
1999年，容积1260立方米的组合式模压SMC水箱投入使用。
2000年起，利用碳纤维片材加固混凝土结构技术的建筑结构补强在国内兴起，基础设施修复、更新、加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。
2003年玄武岩纤维增强电厂用混凝土冷却塔与水坝取得成功。2006年建筑混凝土用复合材料/玻璃钢筋材通过鉴定。3.3.7环保领域
2006年我国在苏州建立年产能达11万只复合材料气瓶的生产基地。中材科技（苏州）公司生产的复合材料气瓶已成为全球四大品牌之一。中国复材集团2008年年产CNG(压缩天然气)气瓶17万只基地在沈阳奠基。
2006年春北京高碑店电厂烟塔合一除硫系统中，烟气管道采用ECR纤维增强乙烯基酯树脂制作的玻璃钢管，直径达7m，以立式缠绕机与卧式缠绕机现场制造，质量甚得好评。
四、中国复合材料/玻璃钢工业的可持续发展 4.1复合材料低成本技术
保持复合材料工业的可持续发展，降低成本尤为重要。复合材料的成本较高，特别是制造成本（70%以上）较高，成为其进一步扩大应用的主要障碍之一。复合材料的低成本制造技术已经成为目前各国发展的热点。主要研究方向为：共固化/共胶接和大型整体成形、RTM及其衍生工艺、自动铺带技术、自动纤维铺放技术、设计制造一体化技术等。4.2功能复合材料
未来复合材料的研究方向将集中在多功能复合材料、机敏智能复合材料、纳米复合材料等领域。
功能复合材料具有导电、磁化、光、压电、微电子、生物活性等功能特性的复合材料。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。
机敏复合材料是指材料自身具有感知并作出反应的能力。将有传感功能的材料和具有执 4
行功能的材料通过某种基体复合在一起，通过外部信息处理系统把传感器给出的信息传达或启动执行材料运作。
纳米复合材料是当前复合材料的新生长点之一。纳米复合材料是指内含一维尺寸小于100纳米的相，使材料性能发生非线性变化的多相复合材料 4.3热塑性复合材料（FRTP）
热塑性复合材料冲击韧性好，生产是物理过程、无污染、较易回收利用，是复合材料发展一个方向。
2003年开发了PP/GF混编的缝编织物，用于压制FRTP滑水板。长纤维增强热塑性塑料——粒料（LFT-G）生产线近两年已增至11条；直接法（LFT-D）生产线台商正在长春建设中，为一汽配套。2006年我国自主研发的年产5000吨GMT生产线，2007年下半年在江苏江阴投入运行。泰山玻纤公司开发玻纤/热塑性树脂复合纱（国家863项目）及其复合材料制品生产工艺已取得突破性进展。4.4环境友好复合材料
目前发达国家已执行了严格的环保标准，如要求工作环境中苯乙烯挥发物含量低于30ppm；对复合材料制造和使用过程中产生的废弃物的回收处理和综合利用研究是今后的发展方向之一。
五、小结
纵观50年发展历程，从早期航空航天用烧蚀材料、高压容器，到国民经济各个领域的广泛应用，再到先进复合材料在航空航天领域的深度拓展，我国的复合材料/玻璃钢工业从无到有，从小到大、从弱到强，走出了有自己特色的发展之路，发展的速度令西方实业界人士震惊。
但是在近10年先进复合材料工艺技术和设备发展大潮中，与国外相比，我国的进步又显得不够。门类上我国似乎近于齐全，但品种质量不高，产品的技术水平较落后。先进复合材料用增强材料和树脂大多依赖进口，高端成型设备还不能自已制造。
玻璃工业节能降耗的探讨 第4篇
关键词：玻璃池窑,保温涂料,节能降耗
引言
玻璃的生产过程是以石英砂、石灰石、纯碱等为主要原料, 经高温熔制、成型、热处理等工序制成。玻璃工业是能耗和污染大户, 在节能减排、绿色环保的经济环境下, 如何降低能源消耗是玻璃企业兴衰存亡的关键。
玻璃池窑系统、煤气发生炉系统的外表温度很高, 外表的强烈对流传热与辐射传热散失了大量的热能, 不仅造成严重的能源浪费, 还会影响玻璃混合料的快速熔融和玻璃池窑热工制度的稳定。因此, 玻璃生产企业对熔窑的保温均极为重视, 并采取了相应的技术措施。本文就此问题进行探讨。
1 玻璃熔窑的保温隔热
1.1 隔热保温在玻璃生产中的作用
(1) 减少砌体表面的散热损失, 提高熔窑的热效率。
(2) 增大窑体的热容量, 提高并稳定玻璃液的温度, 保持熔窑热工制度的稳定, 使玻璃液的温度梯度和液流状态更趋合理。
(3) 降低窑体的热辐射, 改善操作人员的工作环境。
(4) 减少窑内的温度波动, 延长耐火材料的使用寿命, 从而延长窑炉的使用年限。
(5) 降低燃料消耗, 提高资源的利用率, 降低生产成本。
(6) 减少温室气体的排放量, 实现环保生产。
1.2 通常的保温方式
通常玻璃池窑的保温方式见表1。
据测算, 采取上述保温措施后, 熔化率可提高10 %, 表面散热损失降低25 %, 节省燃料7.5 %。但由于所选用的保温隔热材料多为定形隔热砖, 其导热系数相对较高, 而且受窑体几何尺寸的限制, 隔热砖的砌筑厚度又不可能太厚, 因而窑墙的外表温度仍偏高, 其热量损失依然很高, 不能满足节能降耗的要求。
为了进一步降低各部位的外表温度, 使其外表温度控制在70 ℃以下, 对墙体进行外保温就非常重要。根据试验, 保温材料的选用非常关键, 因为外保温后窑炉墙体与保温材料间会出现界面高温现象, 一般达400～500 ℃, 而过去常用的岩棉制品由于不耐高温不满足要求;硅酸铝板虽然耐高温, 但无法与墙体有效粘结, 且外表纤维极易脱落, 密封效果也很差, 因而会影响其隔热性能和使用寿命。选用复合硅酸盐保温涂料进行外保温可有效地解决上述问题。
2 复合硅酸盐保温涂料的技术性能
复合硅酸盐保温涂料是我国近年来大力推广的一种不定形绝热材料, 它是由多种绝热材料和粘结剂复合而成, 具有导热系数低、适用温度范围广等显著特点。由于它是不定形膏状材料, 且呈网状显微结构, 可直接涂抹于窑炉墙体表面, 形成强度极高的隔热保温层, 非常适用于外形结构和温度环境复杂、其他隔热材料 (如硅酸铝纤维、岩棉等) 不便于施工, 且不能长期使用的玻璃池窑的外保温。复合硅酸盐保温涂料的主要技术性能指标为:干燥容重:210 kg/m3;导热系数:0.064 2 W/ (m·K) ;使用温度:-25～1 000 ℃;pH值:pH=7～8;防火性能:不燃材料;外观质量:灰白色黏稠状浆体, 色泽均匀, 涂层干燥后表面无气泡、无裂纹。
3 池窑各部位用保温涂料的施工
3.1 碹顶保温
碹顶是窑体保温的重点和难点, 其特点是外表面积大、温度高、膨胀量大, 且设有膨胀缝和一些孔洞。碹顶保温通常在烤窑之后进行。烤窑时, 一般先用硅酸铝纤维毡作为临时保温, 待温度升高至膨胀缝基本胀满、孔洞堵严后, 再涂抹保温涂料, 保温层厚度一般为80～100 mm。
3.2 胸墙保温
胸墙保温不仅可以降低窑体的散热损失, 而且能减少温度上下层的波动, 增强电熔锆刚玉砖的耐热冲击性, 使其不易产生裂纹, 同时也提高了池窑的密封性能。在进行胸墙保温施工时, 应将钢结构暴露出来, 以免由于温度过高而影响金属架构的强度。硅砖部位胸墙的保温层厚度一般为60～80 mm。
3.3 池壁保温
池壁的保温方法与胸墙的保温相似, 但其施工最好在加热前完成, 以保证砖墙整体厚度上受热均匀。池壁保温层厚度一般为60～80 mm。
3.4 小炉保温
小炉是煤气和助燃空气的通道, 其内部温度仅次于熔化部, 因而其外墙温度也很高, 对于有多对小炉的大型池窑, 其散热面积甚至比碹顶还要大, 同样散热损失也相当大。所以, 对小炉的保温极为重要。小炉保温除能减少表面散热损失外, 还可解决小炉的密封问题, 以避免冷空气的侵入, 提高助燃空气的预热温度和燃料燃烧的热效率, 减少废气带走热量。小炉保温方法与胸墙类似, 保温层厚度一般为60～80 mm。
3.5 蓄热室保温
对蓄热室采取外保温和密封措施, 能大大提高格子体的热交换效率, 防止传导与对流造成的热量散失, 防止缝隙间吸入冷空气。蓄热室的保温施工较为便利, 烘窑前后均可进行, 保温层厚度一般为40～60 mm。
4 复合保温后的节能效果
某玻璃池窑外墙外保温前后的效果对比见表2。
玻璃池窑的碹顶、小炉的散热损失大, 蓄热室的散热量也很大, 所以, 实施池窑外保温是十分必要的。根据理论计算, 玻璃池窑实施外保温后, 可降低散热损失68 %。武汉长利玻璃有限公司350 t/d浮法生产线进行外保温后, 每天可节煤5 t, 节能效果非常明显。
5 玻璃池窑外保温技术的推广应用
随着玻璃池窑外保温技术良好的保温效果被越来越多的厂家所接受, 采用保温涂料对池窑墙体进行外保温在玻璃行业也逐步得到了推广使用。华强集团是我国目前电光源企业的大型集团公司, 该厂拥有15条26～40 m2的电光源熔窑, 以往窑墙体的外表温度极高, 自2005年分批进行保温改造后, 窑墙体温度基本接近于室温。据检测, 其中的30 m2窑炉年节煤量达1 000 t, 熔化率提高10 %～20 %。
平板玻璃工业 第5篇
玻璃及其制品业包含平板玻璃及其制品、玻璃容器、玻璃纤维制品、其它玻璃制品四类。按种类划分包括强化玻璃、胶合玻璃、复层玻璃、磨边玻璃、烤漆玻璃、镜板玻璃、镀膜玻璃、光电玻璃、弯曲玻璃、真空玻璃等, 被广泛应用在诸多产业及人们日常生活中 (详见表1) 。
资料来源:中华征信所征信资料库及近5年“台湾地区大型企业排名TOP5000”
资料来源:自行整理
环境不利连续2年负增长
依中华征信所调查2008年至2012年台湾玻璃及其制品业TOP10业者排名状况 (如表2) 分析观察, 目前在岛内玻璃及其制品业中, 产业龙头台湾玻璃近年来营业额均维持在新台币100亿元以上, 营运已颇具规模。且在经营项目中, 又以平板玻璃占营收比重最高, 其次为玻璃纤维产品。另依据台湾玻璃2012年年报资料显示, 其平板玻璃在岛内市场占有率高达80%, 玻璃纤维在岛内市占率达55%, 而容器/食厨器玻璃制品的市占率为35%, 也因此台湾玻璃的兴衰对于台湾玻璃及其制品业具有一定程度影响。
除产业龙头台湾玻璃外, 富乔工业、华夏玻璃、台明将企业、大享容器、福隆玻璃、建荣工业、台湾汽车玻璃等业者皆为入榜常客。观察占整体产业比重近60%的两大业者台湾玻璃、富乔工业的营运表现 (详见表3) , 可看出近2年这两大业者的营运绩效皆呈现下滑趋势, 其中台湾玻璃税后甚至出现亏损局面。显示在受到欧债危机、中国大陆需求减弱、电脑/电子产品销售量不如预期、海外平板玻璃厂纷纷扩产等因素影响下, 导致供过于求及原料成本居高不下等不利因素影响, 使近年来岛内业者营运遭受冲击。
新商机节能玻璃
观察“经济部统计处”近5年玻璃及其制品业销售情况可发现, 岛内玻璃及其制品业已属于成熟产业 (详见图1) , 但玻璃制品业近几年不断创新发展, 使得它的应用范围越来越大, 对业者来说, 尚可在玻璃制品方面一展身手。另外, 迎合趋向热门的环保需求, 市场出现“节能玻璃”新产品, 借由设计安装后的玻璃窗加强室内采光, 达到少用灯具、节约能源的功效, 尤其企业办公空间的改装计划, 是玻璃业者一项潜在的庞大商机。
资料来源:台湾“经济部统计处”
平板玻璃工业 第6篇
沙河市市长刘果芳介绍了沙河市玻璃产业取得的成绩，以及“十二五”期间将玻璃产业打造成千亿元产业的目标。历经30年的发展，沙河市目前已成为全国最大的玻璃生产基地，约占全国总产量的20%。近年来，沙河市委、市政府积极推动玻璃产业的转型发展和优化升级，将玻璃深加工作为产业结构调整的重点。2012年3月，沙河玻璃制造及深加工基地被批准为第三批国家新型工业化产业示范基地。刘果芳表示，为更好地实现玻璃产业转型升级的战略目标，沙河市政府决定与中国建材规划院开展长期的战略合作。
中国建材工业规划研究院院长刘长发表示，此次签约的目的是为了更好地推动沙河玻璃产业的转型升级，并以该市的玻璃制造及深加工基地被批准为第三批国家新型工业化产业示范基地为契机，将沙河打造成世界级的知名玻璃产业产区。中国建材规划院将发挥其在品牌、人才、研究、咨询等方面的优势，着力解决沙河玻璃产业发展过程中的重点和难点问题。
平板玻璃工业 第7篇
关键词：工业水玻璃,SiO2,气凝胶,常压干燥
气凝胶是一种由纳米级微粒相互聚集而成、以空气为分散介质的新型轻质多孔材料。气凝胶具有低密度(3~500kg/m3)、低导热系数(0.013~0.025W/(m·K))、高孔隙率 (80%~99.8%)、高比表面积(20~1000m2/g)等特点,在化学、热学、光学、声学、电学等方面表现出独特性质,在航天、军工、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广阔而巨大的应用前景[1,2]。
用价格低廉的硅源和常压干燥是目前SiO2气凝胶研究的主要发展方向。国内外的许多研究者大多采用比较廉价的水玻璃为原料在常压干燥条件下制备SiO2气凝胶[3,4,5]。张秀华等[3]以水玻璃为硅源,甲酰胺为催化剂,乙二醇为干燥控制化学添加剂(DCCA),二甲基二乙氧基硅烷(DMDEOS)为表面催化剂,采用溶胶-凝胶法,常压干燥制备了硅石气凝胶粉体。Fei Shi等[4]以水玻璃为硅源,通过一步溶剂交换和表面修饰法,将所得水凝胶在EtOH/TMCS/庚烷中浸泡,使TMCS与凝胶表面的孔隙水和Si-OH反应,并利用EtOH和庚烷降低TMCS与孔隙水的反应速率,所得SiO2气凝胶轻质、无裂纹,密度为0.128~0.136g/cm3,孔隙率为93.8%~94.2%,比表面积为559~618m2/g。Sung-Woo Hwang等[5]采用硅酸钠离子交换法对异丙醇(i-PrOH)/TMCS进行表面修饰,以己烷作溶剂,通过瞬时溶剂交换/表面修饰过程(ISE/SM)在常压下制备了块状气凝胶,所得SiO2气凝胶密度为0.12~0.14g/cm3,比表面积为724m2/g。
由于工业水玻璃中含有较多杂质,为避免干扰,很多研究人员采用阳离子交换树脂去除水玻璃中钠离子和其它杂质离子[4,6,7,8]。本实验假定工业水玻璃中的杂质不影响SiO2气凝胶的制备[9],以廉价的工业水玻璃为原料,在常温常压条件下制备出具有纳米孔径的SiO2气凝胶,降低了成本,简化了工艺。
1 实验
1.1 试剂
工业水玻璃,M324,佛山大沥中发水玻璃厂;硫酸,分析纯(AR),东江试剂;三甲基氯硅烷(TMCS),化学纯(CP),国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇、正己烷,分析纯(AR),天津市大茂化学试剂厂。
1.2 实验过程
量取适量工业水玻璃,加入适量蒸馏水相溶,过滤。取滤液,边搅拌边加入稀硫酸(2mol/L)直至pH=5~9,搅拌一定时间后室温静置24h,抽滤,并用蒸馏水多次洗涤,再用无水乙醇浸泡24h进行溶剂置换。抽滤后,采用三甲基氯硅烷/正己烷混合溶液浸泡24h进行表面改性处理。改性完成后,用正己烷洗涤。将抽滤所得固体置于室温下干燥,最后得到白色SiO2气凝胶粉末。实验过程如图1所示。
1.3 测试与表征
采用成都精新粉体测试设备有限公司的JZ-1型振实密度仪测得SiO2气凝胶样品的振实密度。采用德国BRUKER AXS GMBH的D8ADVANCE型X射线衍射仪测试样品的XRD图谱,对样品进行物相分析,辐射源为Cu Kα,加速电压为40kV,电流为30mA。采用日本岛津公司的FTIR-8300PCS型红外光谱仪测定样品的红外吸收光谱(IR)。采用日立S-3400N(Ⅱ)型扫描电子显微镜(SEM)表征样品的微观形貌和尺寸,并用与之联用的表面能谱仪(EDS)进行元素分析。以吸附质为N2的美国NOVA1200e型比表面仪测定样品的吸附-脱附等温线,确定样品的比表面积和孔径分布情况。采用Netsch STA 409综合热分析仪进行样品的热失重分析,升温速率为10℃/min,N2气氛,温度为30~850℃。将SiO2气凝胶样品压成薄片,采用上海中晨公司生产的JC2000C1接触角测量仪测定样品的接触角,确定样品的疏水性能。
2 结果与讨论
2.1 SiO2气凝胶产物的制备条件探索
pH值、TMCS用量和老化时间是影响SiO2气凝胶产物性能的关键因素。体系pH值过高,不能形成硅酸,也不能产生凝胶;体系pH值过低,不利于硅酸的缩合(只能形成H4SiO4单酸溶液)。在pH=5~9范围内制得系列SiO2气凝胶,其密度较低,为0.2~0.3g/cm3,见表1。
从表2可以看出,随着TMCS用量的增加,样品的平均孔径增大,密度减小,所得SiO2气凝胶越来越轻。但当其用量增加到一定程度时,密度变化值不大,继续增加其用量只会造成TMCS的浪费,因此,TMCS用量应选在V(水玻璃)∶V(TMCS) ≈1∶0.7~1∶0.9之间。
老化时间过短,凝胶结构不稳定,所得SiO2气凝胶样品的平均孔径较小,密度较大,改性效果不理想。老化时间过长,虽然得到密度较小的SiO2气凝胶,但提升空间不大,且制备的周期过长,不利于工业化生产。因此,由表3可以看出,老化时间可确定为24~36h。
2.2 SiO2气凝胶的物相分析
由图2可看出,SiO2气凝胶样品在2θ约为20°时有一个呈馒头状的峰包,其它位置没有衍射峰,符合非晶态物质衍射谱图的特征,说明所得SiO2气凝胶样品属于非晶态物质。
2.3 SiO2气凝胶的比表面积和孔径分布
图3和图4分别是改性前后样品S6和S11的吸附-脱附等温线图和孔径分布图。由图3中S11迟滞环的形状可判断改性后所得样品孔径较大,吸附等温线图为第Ⅱ类[10]。测得该样品的比表面积为619.81m2/g,总孔容为2.944cm3/g,平均孔径为19.00nm,表明该SiO2气凝胶是由SiO2纳米颗粒聚结而成的多孔固体结构。
图3中S6迟滞环较宽,位置也较S11靠前,说明未改性的SiO2气凝胶孔径很小,吸附等温线图为第Ⅳ类[10]。实验测得其平均孔径仅为7.46nm。由图4可看出,改性后的SiO2气凝胶样品孔径分布在1~123nm,孔径集中分布在20nm左右;未改性的SiO2气凝胶孔径分布虽也在1~123nm,但其孔径集中分布在7nm左右,两者相差很大。由此可看出,改性后SiO2气凝胶样品的平均孔径增大,密度变小。
2.4 SiO2气凝胶的红外分析
图5中S6为改性前SiO2气凝胶,其中3433cm-1、1635cm-1为吸附水H-OH的特征峰,962cm-1是出Si-OH的伸缩振动引起的,1092cm-1、804cm-1、466cm-1为骨架Si-O-Si的特征峰。
图5中S11为TMCS改性后的SiO2气凝胶,其中1092cm-1、805cm-1、468cm-1处透过峰强度较大,是由组成SiO2气凝胶骨架的Si-O-Si的伸缩振动引起的。3465cm-1处的宽峰、1637cm-1处的小峰分别为吸附水H-OH的不对称伸缩振动和弯曲振动,说明该样品中仍吸附有水分,但含量很少。950cm-1处的小峰是由Si-OH的伸缩振动引起的,说明气凝胶支链末端仍存在亲水基-OH,但含量很少。2965cm-1处的小峰是由-CH3中C-H的对称伸缩振动和不对称伸缩振动引的,759cm-1处的小峰是由-CH3中C-H的剪式弯曲振动和平面摇摆弯曲振动引起的,为-CH3的特征峰。1258cm-1、848cm-1为Si-CH3的特征峰,是由Si-C的振动引起的,说明在SiO2气凝胶的末端支链上连有疏水基团-CH3。
由图5可以看出,未改性的SiO2气凝胶含有大量水,而改性后的SiO2气凝胶H-OH的特征峰强度较小,并且接上了硅甲基。
2.5 SiO2气凝胶的微观结构
图6为SiO2气凝胶样品的SEM图,放大倍数分别为1万倍和4万倍。从图6中可以看出,制备的气凝胶是典型的疏松多孔纳米材料,纳米孔分布较均匀。
表4中的能谱数据表明,所得样品是较纯的疏水SiO2气凝胶,无其它明显杂质。少量Cl的存在是由于采用有机溶剂清洗不够彻底,有少量的盐酸残余。
2.6 SiO2气凝胶的热稳定性
图7为SiO2气凝胶S6和S11的热失重曲线。S6的全失重率为52.87%,其中在200℃之前的失重率高达49.79%,约占总失重率的94%,说明未改性SiO2气凝胶孔隙及表面含有大量溶剂和水。S11的全失重率为13.54%,在200℃之前的失重率约为5.29%,主要是由样品孔隙及表面残存的少量溶剂和水的蒸发及前驱体的分解所致;400℃左右的失重率约为8.03%,主要是由疏水基团-CH3分解所致;继续升温至850℃,样品质量基本保持不变,说明改性得到的SiO2气凝胶样品具有良好的热稳定性[11]。
2.7 SiO2气凝胶的接触角
图8为SiO2气凝胶S6和S11的接触角图。未改性SiO2气凝胶S6表面的水珠会渗入凝胶内部,其接触角约为77°,为亲水性。改性后SiO2气凝胶S11表面的水珠基本呈圆球形,测得其接触角约为137°,可判定为疏水性。
2.8 反应机理分析
采用水玻璃与稀硫酸反应来制备二氧化硅水凝胶,以TMCS为表面改性剂对水凝胶表面进行疏水处理,反应如下。
首先是水凝胶的生成反应:
undefined
undefined
undefined
式(2)、式(3)等效于水解反应:
undefined
undefinedHOSiOHOHOH
由于TMCS与乙醇、孔隙水和Si-OH基团都能反应,如果在凝胶体系中直接加入TMCS, 其与水及乙醇之间的剧烈反应将增强破坏应力,导致凝胶结构碎裂。在表面改性剂处理过程中,先将TMCS用溶剂稀释,这样才能使反应不那么剧烈。本实验将乙醇进行一步溶剂交换后一起加入TMCS和正己烷,由于正己烷与TMCS不发生反应,因此正己烷既可稀释TMCS,又完成了二步溶剂交换。此时,在凝胶体系中孔隙水和乙醇与TMCS发生系列反应[12],最终以-Si(CH3)3取代硅羟基,并通过表面张力很小的己烷占据孔隙。
反应过程中,透明黄色液体(水合盐酸相)从湿凝胶中渗出,停留在正己烷相的下面,而改性后的湿凝胶则漂浮在溶液上层,如图9所示。通过洗涤干燥,最终得到SiO2气凝胶。
3 结论
(1)以工业水玻璃为硅源,稀H2SO4为催化剂,TMCS为表面改性剂,无水乙醇和正己烷为溶剂,采用“两步法”在常温常压下成功地制备出轻质疏水SiO2气凝胶。
(2)综合优化条件,最终选定制备轻质多孔疏水性SiO2气凝胶的适宜条件为pH=5~9、TMCS用量V(水玻璃)∶V(TMCS)=1∶0.7~1∶0.9、老化时间24~36h。
(3)通过BET、FTIR、接触角测试以及SEM、EDS和TG等手段证实,所得SiO2气凝胶的比表面积为512.44~737.19m2/g,平均孔径为15.19~19.09nm,且凝胶表面-OH基团已被-OSiCH3取代,接触角高达137°,呈现出明显的疏水性。同时该SiO2气凝胶样品具有较高的纯度和良好的热稳定性。
参考文献
[1] Liu Chaohui(刘朝辉),Su Xunjia(苏勋家),Hou Genliang(侯根良),et al.Study on modification of SiO2aerogel andapplication on the aerospace field(SiO2气凝胶的改性研究及在航空航天领域的应用)[J].Winged Missiles(飞航导弹),2006(10):61
[2] Gao Xiuxia(高秀霞),et al.Progress in the study of silicaaerogels(硅气凝胶的研究进展)[J].J Changchun Universi-ty of Science and Technology:Natural Science Edition(长春理工大学学报:自然科学版),2007,30(1):86
[3] Zhang Xiuhua(张秀华),Zhao Hailei(赵海雷),He Fang(何方),et al.Preparation and surface modification of SiO2aero-gel by ambient pressure drying(SiO2气凝胶的常压制备与表面改性)[J].J University of Science and Technology Bei-jing(北京科技大学学报),2006,28(2):157
[4] Shi F,Wang L,Liu J.Synthesis and characterization of sili-ca aerogels by a novel fast ambient pressure drying process[J].Mater Lett,2006,60(29-30):3718
[5] Hwang S W,Kim T Y,Hyun S H.Optimization of instan-taneous solvent exchange/surface modification process forambient synthesis of monolithic silica aerogels[J].J ColloidInterf Sci,2008,322(1):224
[6] Rao A P,Rao A V,Pajonk G M,et al.Effect of solventexchanging process on the preparation of the hydrophobicsilica aerogels by ambient pressure drying method using so-dium silicate precursor[J].J Mater Sci,2007,42(20):8418
[7] Bhagat S D,Kim Y H,Moon M J,et al.A cost-effectiveand fast synthesis of nanoporous SiO2aerogel powders usingwater-glass via ambient pressure drying route[J].SolidState Sci,2007,9(7):628
[8] Kim G S,Hyun S H.Effect of mixing on thermal and me-chanical properties of aerogel-PVB composites[J].J MaterSci,2003,38(9):1961
[9] Shen Jun(沈军),Wang Jichao(王际超),Ni Xingyuan(倪星元),et al.Preparation of silica aerogels with non-ionicexchange water glass(以水玻璃为源常压制备高保温二氧化硅气凝胶)[J].J Funct Mater(功能材料),2009,40(1):149
[10] He Yusheng(何余生),Li Zhong(李忠),Xi Hongxia(奚红霞),et al.Research progress of gas-solid adsorption iso-therms(气固吸附等温线的研究进展)[J].Ion ExchangeAdsorption(离子交换与吸附),2004,20(4):376
[11] Li Yunhui(李云辉),Zhang Wenjuan(张文娟),ZhangWeina(张伟娜),et al.Characterization of hydrophobic sili-ca aerogels properties(疏水性二氧化硅气凝胶性能表征)[J].Mater Sci Techn(材料科学与工艺),2007,15(3):358
平板玻璃工业 第8篇
微晶玻璃是将特定组成的基础玻璃在可控条件下通过控制析晶或诱导析晶制备出的一种细小微晶相和玻璃相复合的固相材料[1]。国内外已开始用排放量较大的钢渣、煤矸石、粉煤灰、碱渣等工业废物作为主要原料制备微晶玻璃, 在解决工业废物占用大量土地、污染环境等问题的同时, 制备出具备良好力学、耐磨和耐腐蚀等性能, 可应用于建筑、生物医学、电子工业等领域的工业废物微晶玻璃。
本文从化学组成出发, 总结了工业废物微晶玻璃的配方设计, 并对工业废物微晶玻璃的制备工艺进行了综述, 最后展望了工业废物微晶玻璃的发展趋势。
1 工业废物微晶玻璃的组分设计
与普通玻璃的制备工艺不同, 微晶玻璃的制备除了玻璃的熔融和成型外还需对玻璃进行晶化处理[1]。为了使玻璃在晶化处理过程中更好地成核和晶化, 需对基础玻璃组成进行调整, 有时为促进整体析晶, 还需引入晶核剂[2]。
1.1 基础玻璃组分
碱金属氧化物的引入对工业废物微晶玻璃的制备至关重要[3,4]。随着玻璃组成中Na2O、K2O含量的增加, 玻璃体系氧硅比升高, 粘度下降, 析晶温度向低温方向移动[5,6,7]。这是因为Na2O、K2O等碱金属氧化物的正离子电荷少、半径大、与O2-的作用力较小、与[SixOy]2-的静电势相差较大, 在玻璃中主要起断键作用, 可降低玻璃粘度, 且玻璃粘度的降低又会减小玻璃粘性流动和离子迁移阻力, 使析晶可在较低温度下进行[8]。但Li等[9]在以白云鄂博尾矿和粉煤灰为主要原料制备微晶玻璃过程中发现, 当Na2O含量大于8% (质量分数) 时, 由于Na2O参与霞石相的形成, 玻璃体系中Na2O含量降低, 基础玻璃粘度增大, 析晶温度向高温方向移动。与Na+、K+不同, Li+半径小、电场强度大、与[SixOy]2-的静电势近似, 断键能力较弱, 反而容易与[SixOy]2-形成离子对, 起到聚集作用, 在玻璃中主要起分相作用。周琦[10]在以镍渣和粉煤灰为主要原料制备R2O-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃过程中发现, 有Li2O参与的体系制备出的微晶玻璃结构十分紧密, 具有较高的力学性能和较低的吸水率。综上, K+和Na+在降低基础玻璃熔融、析晶温度方面效果显著, 但对高结晶度工业废物微晶玻璃的获得不利;Li+可通过促进分相来促进玻璃晶化, 但分相会增加基础玻璃的粘度, 对烧结不利[11]。SiO2和Al2O3是形成硅酸盐玻璃骨架的主体, 玻璃组成中SiO2、Al2O3含量的增加会提高玻璃的熔融与成型温度, 对玻璃的熔融和成型不利, 但是SiO2、Al2O3的增加会降低基础玻璃的结晶倾向, 使微晶玻璃的热处理制度较易控制, 有益于获得数量多、尺寸小的晶粒[12,13]。另外, 为获得性能优良的CaO-Al2O3-SiO2 (CAS) 和MgO-Al2O3-SiO2 (MAS) 系工业废物微晶玻璃, 一般还需向基础玻璃中引入CaO和MgO组分。CaO和MgO属于玻璃网络外体氧化物, 在玻璃中的作用与碱金属氧化物类似, 能提供“游离氧”, 降低玻璃粘度, 增大玻璃的结晶倾向, 但是由于Ca2+和Mg2+电价较高而半径又不大, 其离子势比碱金属氧化物大, 所以其夺氧能力要强于碱金属氧化物[14]。Yang[15]以煤矸石为原料, 辅以30% (质量分数) 试剂纯CaO, 在一定热处理制度下制备出体积密度为2.45g/cm3、抗弯强度为28MPa、化学稳定性良好的钙铝黄长石微晶玻璃;Martín[16]在以稻壳灰为主要原料制备微晶玻璃过程中, 向玻璃配料中引入适量MgO, 制备出电绝缘性好的镁橄榄石微晶玻璃。
综上所述, 为制备出性能优良的工业废物微晶玻璃, 需在了解各化学组分在基础玻璃熔融和析晶过程中作用的基础上对各组分进行适当调整。
1.2 晶核剂
微晶玻璃是对基础玻璃通过控制晶化得到, 晶化是从不规则结构中产生出晶体规则点阵的过程, 一般情况下可通过在玻璃中预先引入晶核剂实现。TiO2、Cr2O3和Fe2O3是工业废物微晶玻璃制备中的常用晶核剂。Ti4+、Cr3+和Fe3+这些阳离子电荷高、场强大, 对玻璃结构有较大的积聚作用, 可以降低玻璃成核势垒, 使微晶玻璃具有自形核功能。TiO2作为晶核剂是由于Ti4+的夺氧能力强, 能与其他RO类型的氧化物一起从硅氧网络中分离出来, 属于分相诱导析晶[17]。李峰等[18]在利用粉煤灰和石英砂制备微晶玻璃过程中发现, 一定量的TiO2不仅可以减少临界晶核的形核功, 而且还可以减小晶核形成时所需要的功。透辉石与铬尖晶石的晶格常数匹配是Cr2O3可以作为工业废物微晶玻璃晶核剂的原因[19,20]。Vasilopoulos[21]发现向体系中引入0.75% (质量分数) 的Cr2O3, 在降低晶化温度的同时诱导整体晶化, 结晶相细小且均匀分布, 工业废物微晶玻璃性能较好。此外, Fe2O3也常被用来诱导工业废物微晶玻璃结晶[1,22]。冯小平[23]在以粉煤灰为主要原料制备微晶玻璃过程中发现, Fe2O3与Cr2O3一样, 属于中间相诱导析晶———通过促进尖晶石型晶核剂MgFe2O4的形成来诱导析晶。
由于多数工业废物含有微晶玻璃制备所需晶核剂[16,24], 而且不同晶核剂之间的适宜搭配可以达到强化成核的目的, 所以在制备工业废物微晶玻璃过程中要在综合考虑工业废物自身条件的前提下选择合适的晶核剂。
1.3 组分设计
在基础玻璃熔融和析晶过程中, 不同化学组分作用不同, 且组分与组分之间还会相互影响[18,25]。工业废物微晶玻璃的配方设计应在充分考虑各化学组分及组分与组分间相互影响的基础上, 满足工业废物利用率高、制备能耗低及微晶玻璃宏观性能好等配方设计原则[26]。根据相平衡法设计基础玻璃组成是比较理想化的配方设计方法[27,28], 一般只作为参考方法。“鸟枪法”[4,29,30], 即通过大量实验对各种情况逐一进行验证来确定基础玻璃组成, 这种方法多应用于工业废物微晶玻璃配方设计。樊涌[31]还针对工业废物制备微晶玻璃中存在的组元繁多、缺少各组分对基础玻璃析晶作用关系参数等问题, 提出直接以工业废物作为相图组元来设计工业废物微晶玻璃组成的方法。工业废物微晶玻璃的化学组成因微晶玻璃体系和主晶相种类的不同而发生变化, 简单汇总如表1所示。
2 工业废物微晶玻璃制备工艺
微晶玻璃的制备方法主要有熔融法、烧结法和溶胶-凝胶法。目前, 工业废物微晶玻璃的制备主要采用熔融法和烧结法[8]。
2.1 熔融法
熔融法是最早用于制备工业废物微晶玻璃的方法[17]。该方法通过晶核剂+配合料→熔融 (1500~1600 ℃) →澄清、均化→成型→退火→核化、晶化→加工等一系列工艺, 制备出晶粒细小且结构均匀的工业废物微晶玻璃。其中, 合理的热处理制度是获得高性能工业废物微晶玻璃的关键。Erol[36,37]用熔融法制备粉煤灰微晶玻璃过程中发现, 随着核化时间的延长, 晶粒异常长大, 微晶玻璃力学性能降低;晶化时间的延长会引起微晶玻璃中晶粒数量增多、尺寸增大, 结晶度升高, 有利于微晶玻璃性能的提高。Demirkiran[38]研究了熔融法制备粉煤灰微晶玻璃过程中晶化温度对玻璃析晶的影响。结果表明, 随着晶化温度升高, 晶粒尺寸变大、晶粒生长动力学参数 (n) 增大。张雪峰等[39]认为, 熔融法制备工业废物微晶玻璃过程中, 热处理温度不影响微晶玻璃结晶相种类;而赵东等[40]发现, 随热处理温度的升高, 工业废物微晶玻璃主晶相由莫来石相转变成霞石相。但他们研究结果均表明, 熔融法中, 热处理温度过低或过高对微晶玻璃性能均不利, 适宜的热处理温度是获得高性能工业废物微晶玻璃的关键。
根据成核和晶体生长是否在同一温度下进行, 可将熔融法分为等温式和阶梯式两种类型[2]。制备工业废物微晶玻璃一般采用阶梯式, 即成核和晶体生长在不同温度下进行, 但当工业废物中CaO或MgO含量较高, 析晶倾向大时, 也可采用等温式, 即成核和晶体生长在同一温度下进行[41]。用熔融法制备工业废物微晶玻璃具有如下优点:①基础玻璃组成范围宽;②由于基础玻璃的澄清、均化是在较高温度和较长时间下进行, 微晶玻璃组成均匀, 不存在气孔、空隙等常见缺陷, 制得的微晶玻璃性能良好、可靠性高;③基础玻璃热处理过程中, 玻璃坯体的变形小, 成品率高;④由于熔融法与典型玻璃生产工艺相比, 只是多了一个晶化处理过程, 所以基础玻璃的成型可沿用任何一种玻璃成型方法, 如压延、浇注、吹制、拉制等, 在制备形状复杂、尺寸精确的制品方面具有较大的优势。但是熔融法制备工业废物微晶玻璃也存在不足:①基础玻璃熔融温度高、时间长, 这将增加熔融工艺的难度和能源的消耗;②热处理制度在实际生产中不容易控制;③由于晶核剂的加入使获得的工业废物微晶玻璃表面无纹理花纹, 装饰效果较差等[8]。
2.2 烧结法
烧结法制备工业废物微晶玻璃的基本工艺为:配合料制备→熔融 (1000~1300 ℃) →水淬→粒料干燥、球磨、过筛→成型→烧结→加工。与熔融法相比, 烧结法制备工业废物微晶玻璃具有以下优点:①对玻璃熔体均匀度要求低, 玻璃熔融温度低、时间短, 这将大大降低熔融工艺的难度和能耗, 同时有利于高温才能熔融的玻璃制备微晶玻璃;②生产过程容易控制;③由于玻璃粉末具有较高的比表面积, 利用玻璃表面析晶, 无需使用晶核剂等。Yoon[42]以废玻璃和粉煤灰为原料用烧结法制备出微晶玻璃。栾敬德[43]也用烧结法制备出页岩飞灰微晶玻璃。
与熔融法制备工业废物微晶玻璃中基础玻璃的晶化稍有不同, 烧结法是在烧结的同时实现基础玻璃的晶化, 正确处理好玻璃烧结和晶化间的关系是获得高性能工业废物微晶玻璃的技术关键。如果玻璃粉末晶化发生在烧结前, 在粉末界面和内部析出的晶体将会增大玻璃的粘度, 对烧结不利, 从而影响工业废物微晶玻璃的性能, 所以在烧结法制备工业废物微晶玻璃过程中, 需对影响烧结和晶化的因素进行调控, 使烧结温度低于晶化温度, 烧结在晶化前进行。其中, 玻璃粉末粒度、化学组成及热处理时的升温速率会影响玻璃的烧结和晶化。随着玻璃粉末粒度的减小, 玻璃的烧结温度和晶化温度降低, 并且粉末过细会导致玻璃的晶化温度低于烧结温度, 对性能不利, 较粗的玻璃粉末又会导致工业废物微晶玻璃内部结构不均匀;玻璃中的化学成分通过调整玻璃的烧结温度范围达到协调玻璃烧结和晶化的目的。Al2O3和MgO含量的增加可以加宽基础玻璃的烧结温度范围, 而K2O和CaO含量的增加会缩小烧结温度范围[17];对升温速率而言, 提高基础玻璃热处理时的升温速率可以降低烧结激活能, 使最佳烧结温度降低[44]。综上所述, 烧结法制备工业废物微晶玻璃过程中需严格控制基础玻璃的粒度、化学组成及热处理时的升温速率等, 使基础玻璃烧结在析晶前完成, 以获得致密度高、性能优良的工业废物微晶玻璃。
3 工业废物微晶玻璃研究中存在的问题
(1) 目前制备的工业废物微晶玻璃大多属于CAS体系[15,45], 今后需扩大研究体系范围, 如MAS体系等, 制备出可以满足不同领域需求的微晶玻璃。
(2) 受工业废物成分限制, 绝大多数研究吃废物量较小, 需加入大量化工原料, 提高了生产成本, 需深入大掺量工业废物微晶玻璃的研究。
(3) 工业废物的成分波动大, 实际生产中原料选择和工艺控制难度大, 产品性质难以控制, 需加大对工业废物的分类、分级处理使其真正成为商品化的原料。
4 结语
利用工业废物制备的微晶玻璃具有环保、廉价及性能优异等特点, 可用作墙体、屋面、地面材料, 还可以用来代替普通陶瓷、耐酸陶瓷和建筑塑料等一些建筑材料。随着人们环保意识的逐步增强及对利废问题的日益重视, 研发出吃废物量大、能耗低、性能好、多功能的工业废物微晶玻璃将是未来的研究热点。工业废物微晶玻璃作为一种绿色建材, 在将来必将发挥更大的作用, 其应用前景也会越来越广阔。
摘要：工业废物微晶玻璃是一种以工业废物为主要原料制备的含有微晶相的绿色材料。在讨论不同化学成分对基础玻璃熔融和晶化行为影响的基础上, 总结了工业废物微晶玻璃的配方设计;综述了不同制备工艺对工业废物微晶玻璃结构与性能的影响, 最后展望了工业废物微晶玻璃的应用前景。