今天给各位分享碳纤维论文3000字的知识，其中也会对碳纤维的参考文献进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！
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本文目录一览：
- 1、碳纤维乙烯基酯类上浆剂对碳纤维及其复合材料性能的影响 论文的文献综述 怎么写啊
- 2、纳米复合材料与技术论文3000字
- 3、桥梁工程论文3000字左右
- 4、碳纤维性能的优缺点及其对策
- 5、高性能纤维概述的论文
- 6、低碳生活为题材 高中科技论文 提出问题 分析原因 解决措施 低碳环境 4点（具体）
碳纤维乙烯基酯类上浆剂对碳纤维及其复合材料性能的影响 论文的文献综述 怎么写啊
从力学性能讲环氧的最好，而且日本的碳纤维上江剂也是基本满足环氧类的，但是在中国国内，上将剂的水平还是相对比较低的，一来国内碳纤维行业是个技术密集型产业，而且国产碳纤维也没有产业化，二来科研力度和资金的相对薄弱。说实话，乙烯基绝不是最佳的选择，界面的性能没有环氧的好，但是鉴于国内碳纤维的民用化以及低端化，对力学性能等不适要求很高，同时考虑到成型工艺常用手糊和导入，而很少用成本高的预浸料模压或者热压罐成型，比如汽车的引擎盖，尾翼之类，所以才使用乙烯基的树脂。
你需要进行浇注体，碳纤维复合材料力学性能测试，以及SEM电子显微镜查看界面。
纳米复合材料与技术论文3000字
纳米材料技术作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文， 希望能对大家有所帮助！
纳米材料与技术3000字论文篇一：《试谈纳米复合材料技术发展及前景》
[摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性，引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，纳米技术将成为21世纪的主导技术。
[关键词]高聚物纳米复合材料
一、 纳米材料的特性
当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能：
1、尺寸效应
当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。
2、表面效应
一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。
纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与 其它 原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。
3、量子隧道效应
微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际 应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。
二、高聚物/纳米复合材料的技术进展
对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类：
1、高聚物/粘土纳米复合材料
由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。
2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料
用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性 方法 。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的 发展 ，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。
3、高聚物/碳纳米管复合材料
碳纳米管于1991年由S.Iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。
碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。
在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。
三、前景与展望
在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但 发展 很快，对于有些方面的研究 工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外，四川大学高分子 科学 与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物 应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向 工业 化方向发展，其应用前景会更加诱人。
参考 文献 ：
[1] 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987.
[2]都有为.第三期工程科技 论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告 会.
[3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164.
纳米材料与技术3000字论文篇二：《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》
【摘 要】作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。
【关键词】纳米技术 包装材料
1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展
纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如，在汽车车身部分，利用纳米技术可强化钢板结构，提高车体的碰撞安全性。另外，利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分，利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面，利用纳米金属做为触媒，具有较高的转换效果。
由于纳米技术具有奇特功效，它在汽车上得到了广泛的应用，提升汽车性能的同时延长使用寿命。
2 现代汽车上的纳米材料
(1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价，它不但决定着汽车的美观与否，而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外，还要求有优良的耐久性，包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明，将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中，可提高其机械性能，尤其可使抗划痕性能大大提高，而且外观好，利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。
纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明，而且吸收紫外线，同时也可提高热稳定性，适合于制造汽车面漆涂料。
(2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时，超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层，起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用，从而起到阻燃作用。
目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。
抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力，因此这种塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后，其扩张强度损失仅为10%，如果作为暴露在外的车身塑料构件材料，能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成，可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24小时接触杀菌率达90%，无副作用。
(3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加3倍-4倍，磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护，减小了磨损，使用寿命成倍增加。
另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长。
(4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染，目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。更令人注意的是，纳米技术应用在燃料电池上，可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。
(5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中，橡胶助剂大部分成粉体状，如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言，纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽车中最大的改变即是，轮胎的颜色已不再仅限于黑色，而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上，新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异，例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。
(6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域，随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器，可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤，并对超标的尾气排放情况进行监控与报警，从而更好地提高汽车尾气的净化程度，降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功，产品整体性能超过国外的超微传感器，缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为，到2020年，纳米传感器将成为主流。
(7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高，导电性极强，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍， 密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车，储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。
结语
随着材料技术的发展，纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。
参考文献
[1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术，2004.12.
[2]潘钰娴，樊琳.纳米材料的研究和应用[J].苏州大学学报(工科版)，2002.
[3]周李承，蒋易，周宜开，任恕，聂棱.光纤纳米生物传感器的现状及发展[J].传感器技术，2002，(1)：18～21
纳米材料与技术3000字论文篇三：《试谈纳米技术及纳米材料的应用》
摘要：本文主要论述了纳米材料的兴起、纳米材料及其性质表现、纳米材料的应用示例、纳米材料的前景展望，以供与大家交流。
关键词：纳米材料;应用;前景展望
1.纳米技术引起纳米材料的兴起
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初，德国科学家H.V.Gleiter成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后，纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能，使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的 热点 。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。
2.纳米材料及其性质表现
2.1纳米材料
纳米(nm)是长度单位，1纳米是10-9米(十亿分之一米)，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
2.2纳米材料的特殊性质
纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。
3.纳米材料的应用示例
目前纳米材料主要用于下列方面：
3.1高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料
纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。
3.2纳米结构软磁材料
Finemet族合金已经由日本的Hitachi Special Metals，德国的Vacuumschmelze GmbH和法国的 Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的 Alps Electric Co.一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。
3.3电沉积纳米晶Ni
电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为 EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。
3.4Al基纳米复合材料
Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到1.6GPa)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如 Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为Gigas TM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500%。
4.纳米材料的前景趋向
经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生;用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用;分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。
近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向，如：(1)纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头;(2)巨电导的发现;(3)颗粒膜巨磁电阻尚有潜力;(4)纳米组装体系设计和制造有新进展。
桥梁工程论文3000字左右
写作思路：可以根据现如今中国桥梁建设的发展水平进行阐述，可以从技术创新体制建设方面这个角度出发进行描述，中心要明确等等。
正文：
现如今，我国的桥梁建设事业飞速发展，如何利用现有的设备来满足人民对交通便利的需求，成为桥梁建设所要面对的主要问题。相信随着施工施工技术的发展、经验的积累及计算软件的普及，会出现更多更好的公路桥梁施工方法。
由于我国仍处于社会主义初级阶段，我国桥梁施工单位与其他一些企业一样，工作任务仍要靠上级直接下达命令，所要做的科研项目和技术改进还要靠有关部门立项拨款才可进行后续工作，而当桥梁施工完成后又往往束之高阁，只有一小部分能产生应有的可观效益。自从中国加入世贸组织以来，由于受国际关系的影响，我国桥梁建设行业与真正的国际标准要求还是存在很大的距离。这使得企业在桥梁施工的技术创新方面的紧迫感和积极性都大打折扣。
首先，在技术创新体制建设方面出现了缓慢进展的局势。虽然国家有关部门已经明令要求大型桥梁施工单位要建立以技术为中心的一种系统的创新体系，但仅仅有一小部分的企业响应了国家的号召，大部分桥梁施工单位仍选择维持旧有的施工技术体制，甚至有些企业仅仅在表面上建立了技术中心，而实际上却没有按新的体系运行。
其次，桥梁施工单位对技术创新工作的重视程度还是不够。由于施工建设市场的不完善和一些不良的施工风气的影响，许多人认为只要能拿下桥梁施工工程就可以把一系列的任务都能完成，这也就造成了他们重经营轻技术问题的产生。
除了以上两个方面，施工技术创新的投入还是不够。这也就导致了技术创新的积极性不够，多数桥梁施工单位对于科技的投入量不够，技术进步速度受到不同程度的影响，造成了产业升级相应滞缓。
施工人员可以利用强制式来对混凝土的拌制，需要注意的是拌制时间一定要达到施工要求，拌制时间既不能太长，也不能太短。因为搅拌时间如果过短，那么混凝土的混合将不会均匀，而搅拌时间如果过长，那么将会破坏混凝土原材料的结构。
同时，在混凝土搅拌的过程中，一定要严格的控制加水量和外加剂的用量。只有科学的控制水灰比例，减少混凝土的干缩量。只有把混凝土拌制均匀，才能达到混凝土的设计强度，从而满足桥梁施工的需要。
良好的混凝土施工技术不仅能降低混凝土内部的温度，还能减少混凝土的内外温差，这样会使由温度造成的裂缝产生几率得到降低。施工人员可以利用插入式振动器的振实来进行混凝土浇筑的过程，在这个环节，是不允许过振现象所导的混凝土表面粗、细集料离析而靠近模板的混凝土表面集料集中问题的出现，也要注意不可产生漏振而使混凝土表面产生麻面、蜂窝、孔洞、裂缝等质量问题。
在每次地振捣部位振动直到混凝土停止下沉不再冒出气泡、表面呈现平坦泛浆，才可以徐徐提起振动器。总之，混凝土的振捣应引起施工人员足够重视，只有混凝土振捣的结果符合要求，才能使桥梁的施工质量得到保证。
裂缝是桥梁施工的主要病害，那么对于防止裂缝产生的关键在于混凝土的养护。混凝土浇筑收浆完成后应及早进行洒水养护，保持混凝土表面处于湿润的状态。由于水泥在水化过程中产生很大的热量，混凝土空心板在浇筑完成后必须在侧模外喷水散热，以免混凝土由于温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大产生裂缝。
在桥梁工程的施工期间，预应力的检查结果一切正常。但在后期的相邻标段的现浇梁施工时，却发现梁顶面的高程出现异常，这很可能是由于边墩顶内侧支座脱空造成的。在对桥梁预应力问题的处理中，桥梁施工单位面临着巨大的压力， 桥梁的基础、桥墩、现浇梁施工的各个工序都会造成预应力问题的发生。
在桥梁可以通车后，气温回升会造成桥梁弯处梁不同程度发生了支座脱空现象, 使桥面伸缩缝受到严重的损害而使路面无法正常行车。支座脱空的处理方法是十分困难和复杂的，需要将箱梁整体起顶后进行支座位移，同时要对墩帽及桥墩进行加宽处理，基础要增加钻孔桩。匝道被迫封闭，处理时间长达半年。
局部蜂窝问题的产生主要是因为混凝土结构强度大大降低了结构的严密性，其疏松的结构强度几乎达到了最低点。在桥梁的使用过程中，如果发生局部蜂窝问题，会导致它所承受能力极大地减少，并且遭受腐蚀而造成重大的损伤的几率更大，大大地降低了桥梁施工工程的承载力和耐久性。
现如今，我国的桥梁施工建设如火如荼，如何利用现有的施工技术来满足人民对交通便利的需求成为桥梁建设所要解决的主要问题。相信随着施工技术的发展、经验的积累，会出现更多更好的桥梁施工方法，为国家和人民的财产安全提供更有效的保障。
碳纤维性能的优缺点及其对策
碳纤维性能的优缺点通过其他加固材料对比 ：
（1）抗拉强度：碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。
（2）弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。
（3） 疲劳强度：碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。
（4）重量：约为钢材的五分之一。
（5）与碳纤维板的比较：碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面，而板材更适用于规则构件表面。此外，由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大，与混凝土界面的粘接强度不如片材。
碳纤维根据原料及生产方式的不同，主要分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维（高强度型）及沥青基碳纤维（高弹性型）。
高性能纤维概述的论文
高性能纤维性能分析【摘要】分析了碳纤维、超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑 (POB)纤维和 M5 纤维等高性能纤维的重要特性以及它们的应用状况。 【关键词】高性能纤维;先进复合材料;分子结构;重要特性;应用 [中图分类号]TS102碳纤维论文3000字，528 [文献标识码]A [文章编号]1002-3348（2005）01-0054-04 高性能纤维 (High-Performance Fibers)是从 20 世纪 60 年代开始研发并推广的纤维材 料， 它的出现使传统纺织工业产生了巨大变革。 所谓高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩 3 强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重(g/m )等优良物性的纤维材料，它是近年来纤维高分 子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。 高性能纤维可用于防弹服、 蹦床布等特种织物的加 工及纤维复合材料中的加固材料，其发展涉及许多不同的领域。本文分析和比较了碳纤维、 超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维、M5 纤维等高性能 纤维的特性以及它们的应用状况。 1 高性能纤维 1·1 高性能纤维分类 无机纤维:碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等。 有机纤维:超高强聚乙烯纤维(HPPE)、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO) 纤维、M5 纤维等。 1·2 碳纤维 碳纤维的生产始于 20 世纪 60 年代末 70 年代初， 由有机纤维如腈纶(PAN)纤维、 粘胶纤 维或沥青纤维经预氧化、 炭化和石墨化加工而成。 碳纤维的石墨六方晶体结构决定了其强度 大、模量高等优良性能，如日本东丽公司生产的 T-400 碳纤维，拉伸强度可达 4.2GPa，断 裂伸长率为 1.5%。碳纤维不燃烧，化学性能稳定，不受酸、盐等溶媒侵蚀。 1·3 超高强聚乙烯纤维 高强高模聚乙烯在 20 世纪 70 年代出现， 具有超高分子量， 高取向度， 且分子间距很近， 3 使纤维具备高强高模的特征， 其密度具有 0.97g/cm ， 是唯--能浮在水面上的高强高模纤维。 除此之外，其碳纤维论文3000字他机械性能亦比较突出，如良好的韧性和耐疲劳性能，耐高速冲击性等。 1·4 芳香族聚酰胺纤维 20 世纪 70 年代，人们开始从事液晶态纺丝技术的研究，用于纺制高性能纤维，与普通 纺丝的分子结构截然不同，液晶态纺丝时形成的分子链只有刚棒状高取向的有序结构。 图 1 液态高聚物分子的构型示意图 (a)为典型普通大分子，为无规则线团;(b)为刚性大分子， 在没有良好侧向作用和导向情况下的状态;(c)为无规的棒状 液晶;(d)为向列型液晶 芳香族聚酰胺是最为人所熟知的，通过液晶纺丝纺制的高性能纤维，如 Kevlar(聚对苯 二甲酰对苯二胺纤维)、 Twaron(聚对苯二甲酰间苯二胺纤维)、 Technora(聚对苯二甲酰对苯 二胺纤维)等，如图 3 所示，为芳香族聚酰胺高结晶和高取向分子结构。这类纤维性能比较 均衡，具有高强伸性能， 高韧性、耐腐蚀、耐冲击、较好的热稳定性，不导电，除了强酸和强碱外，具有较强的抗化 学性能。 图 3 芳香族聚酰胺晶体结构图 聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维 1998 年国际产业纤维展览会上，日本东洋纺展出了商品名为 Zylon 的 PBO 纤维，其化 学名为聚对苯撑苯并双恶唑，化学结构为: 1·5 PBO 纤维采用液晶纺丝法纺丝，由苯环和苯杂环组成的刚棒状分子结构以及分子链的高 取向度， 决定了它的优良性能。 PBO 初纺普通丝(AS 丝-标准型)就具有 3.5N/tex 以上的强度 和 10.84N/tex 以上弹性模量， 经热处理后可得到强度不变、 模量达 176.4N/tex 的高模量丝 (HM 丝-高模量型)。PBO 作为一种新型高性能纤维，具有高强度、高模量、耐热性、阻燃性 4 大特点，其强度与模量相当于 Kevlar (凯夫拉)的 2 倍，限氧指数(L01)为 68，热分解温 度高达 650℃，在有机纤维中为最高，被认为是目前具有最高耐热性能的有机材料之一。 表 1 PBO 纤维的性能 性能 PBO 一 AS PBO—HM 密度(g/cm3) 1.54 1.56 抗拉强度(GPa) 5.8 5.8 拉伸模量(GPa) 180 280 断裂延伸率(%) 3.5 2.5 热分解温度(℃) 650 650 L01(%) 68 68 表 2 PBO 纤维与其他纤维的主要性能比较 性能 PBO-HM Kevlar-49 宇航级碳纤维 密度(g/cm ) 纤维直径(?m) 抗拉强度(Gpa) 拉伸模量(CPa) 断裂延伸率(%) 3 1.56 24 5.8 280 2.5 1.45 12 3.2 115 2.0 1.80 6 3.58 230 0.5 热分解温度(℃) 650 550 一 1·6 M5 纤维 PBO 纤维推出的几年后，阿克卓·诺贝尔(Akzo Nobel)公司开发了一种新型液晶芳族杂 环聚合物:聚[2,5-二烃基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]，简称 "M5"或 PlPD，化学结构为: M5 纤维的结构与 PBO 分子相似——刚棒结构。 M5 分子链的方向上存在大量的-OH 和-NH 在 基团，容易形成强的氢键。如图 4 所示，与芳香族聚酰胺晶体结构不同，M5 在分子内与分 子间都有氢键存在，形成了氢键结合网络。 图 4 为 M5 纤维沿分子链轴方向的晶体结构，虚线为氢键。 图 4 M5 晶体结构 比较图 3 与图 4 可以清楚地看出，M5 大分子所形成的双向氢键结合的网络，类似一个 蜂窝。这种结构加固了分子链间的横向作用，使 M5 纤维具有良好的压缩与剪切特性，压缩 和扭曲性能为目前所有聚合物纤维之最。 2 高性能纤维特性分析比较 碳纤维石墨层面上碳-碳共价交键的存在，使作用于碳纤维上的应力，从一个石墨层转 移到相邻层面， 这些共价交键保证了碳纤维具有高的拉伸模量和压缩强度。 但这些共价键为 纯弹性键，一旦被打破，不可复原，即不显示任何屈服行为。所以碳纤维受力时，应力-应 变曲线是线性关系，纤维断裂是突然发生的。 有机纤维的性能取决于分子结构、分子链内键及分子链间结合键。如前所述，超高强聚 乙烯纤维、PBO 纤维都具有优良的性能，但由于超高强聚乙烯纤维大分子链间的结合键为弱 的范德华键，使其纤维易产生蠕变，压缩强力较低，另外超高强聚乙烯纤维耐热性和表面粘 合性有限，因而不适合用作加固纤维。而 PBO 纤维也因大分子链间没有形成氢键结合、作用 力较弱，使得其压缩和扭曲性能较低，加之纤维表面惰性强，与树脂的结合能力较差，在复 合材料成型过程中，有明显的界面层，从而影响也限制了 PBO 的应用。 芳香族聚酰胺纤维高结晶度、高取向度的分子结构，使其具有高强伸性能，也是由于大 分子链间弱的作用力 (范德华键)，造成大分子链间剪切模量及压缩强度低。芳香族聚酰胺 纤维由氢键结合成的薄片状结构在受压缩载荷作用时易塑性变形， 薄片相对容易断开， 在严 重过载时会出现原纤化，最终导致压缩失效。 分子链间结合键以 M5 比较理想， M5 大分子间和大分子内的 N-H-O 和 O-H-N 的双向氢 在 键结构，是其具有高抗压性能的原因所在，热处理后的 M5 纤维，拉伸模量可达 360GPa，拉 伸强度超过 4GPa，剪切模量和抗压强度可达 7GPa 和 1.7GPa。此外 M5 而大分子链上含有羟 基，使它与树脂基体的粘结性能优良，采用 M5 纤维加工复合材料产品时，无需添加任何特 殊的粘合促进剂，且具有优良的耐冲击和耐破坏性。有资料显示，以 M5 为加固纤维的复合 材料，在压缩过载的情况下，测试样品仍能继续承受显著的(压缩)载荷，与之相比，碳纤复 合材料会粉碎，而芳香族聚酰胺复合材料则会被挤成纤丝状薄片(原纤化)。如图 5、图 6 分 别为一个碳纤维和一个 MS 纤维复合材料的失效测试条，显示了脆性与韧性失效之间的明显 差异。此外，M5 纤维的刚棒结构又决定了它有高的耐热性和高的热稳定性，空气中热分解 温度达到了 530℃，超过了芳香族聚酰胺纤维，与 PBO 接近，极限氧指数（LOI）为 59，在 阻燃性方面也优于芳纶。 图 5 碳纤维复合材料测试条的失败 图 6 M5 纤维料测试条的失败 表 1 为几种高性能纤维力学及物理特性。 表 1 高性能纤维的力学和物理特性 特性 高 强 度 超高强聚 高 模 量 芳 香 族 高 模 量 高模量 M5 纤 碳纤维 乙烯纤维 聚酰胺纤维 PBO 纤维 维（实验值） 抗拉强度(GPa) 伸长率(%) 拉伸模量(GPa) 压缩强度(GPa) 压缩应变(%) 密度(克/cm ) 标准回潮率(%) 限氧指数（LOI） 3 3.58 1.5 230 2.10 0.90 1.80 0.0 一 3.43 4.0 98.0 一 一 0.97 一 一 3.2 2.0 115 0.58 0.50 1.45 3.5 29 5.8 2.5 280 0.40 0.15 1.56 0.6 68 5.0 1.5 330 1.70 0.50 1.70 2.0 59 空气中热老化起 800 150 450 550 530 始温度(℃) 从表 1 看，M5 纤维的各种性能指标都接近或超过其它高性能纤维，为综合性能优良的 高性能纤维。 3 应用与前景 目前超高强聚乙烯纤维的应用主要是加工防弹用特种织物、防弹板、渔业用绳网、极低 温绝缘材料、混凝土补强加固用试验片材、光缆补强材料、降落伞绳带、汽车保险杠等。芳 香族聚酰胺纤维常见的品种 Kevlar、Twaron、Technora 纤维等，主要应用有作为复合材料 的增强体、渔业工业等用绳网、防弹服、防弹板、头盔、混凝土补强材料等。碳纤维的优良 特性使其广泛用于航空、航天、军工、体育休闲等结构材料，应用于宇宙机械、电波望远镜 和各种成型品，还有直升飞机的叶片、飞机刹车片和绝热材料、密封填料和滤材、电磁波屏 蔽材料、防静电材料、医学材料等。PBO 纤维从问世以来就受到人们的关注，其应用主要有 防冲击方面的加固补强材料、复合材料中的加固材料，用于防护的防弹服、防弹头盔、消防 服、高性能及耐高温传动带、轮胎帘子线、光纤电缆承载部分、架桥用缆绳、耐热垫材等。 与各种高性能纤维相比，M5 纤维的综合性能更优越，这使得它的应用领域更广泛。尤 其是 M5 纤维的抗冲击力和耐破坏性，使它在制造经济、高效的结构材料方面有广阔的应用 前景，如应用于航空航天等高科技领域，在高性能纤维增强复合材料中 M5 也具有很强的竞 争力。当前 M5 纤维的研究比较活跃，随着研究的深人，其性能和应用将得到不断的提高和 拓展。 高性能纤维的不断创新是高性能产业用纺织品及复合材料用纤维领域的重要进步， 随着 世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的发展，以及军事、航空航天、海洋开发、产业应用的 迫切需要，高性能纤维的开发与应用前景将更为广阔。
新型高性能纤维M5的研究与应用
摘要:本文介绍了一种新型液晶芳族杂环聚合物,聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5).简述了M5纤维的制作方法,M5纤维特殊的分子结构特征,并通过与其它高性能纤维的比较,阐述了M5纤维优良的性能,特别是其良好的压缩与剪切特性.除此之外,M5纤维的高极性还使其更容易与各种树脂基体粘接,这使M5纤维的综合机械性能比目前其它高性能纤维都好.文中还展望了M5纤维的应用前景.
前言
近年来,随着对有机高性能纤维的不断深入研究,在刚性高性能纤维领域已经取得了很大的进展.但大多数高性能纤维,因分子间结合力的薄弱而导致某些力学性能上的不足,如PBO纤维大分子链间较弱的结合力,使其压缩和扭曲性能较差.纤维材料的压缩性能,主要取决于纤维大分子之间的相互作用程度[1,2].通常纤维扭转模量可作维表征大分子之间相互作用程度的一个量度.因此,如何增强大分子链之间的相互作用,已成为进一步强化刚性聚合物纤维力学性能的一个重要问题.
作为Akzo-Nobel实验室的研究成果,一种新型的高性能纤维,即著称的M5已经被研究出来.聚合物是聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5)[3].由于M5纤维沿纤维径向即大分子之间存在特殊的氢键网络结构,所以M5纤维不仅具有类似PBO纤维的优异抗张性能,而且还显示出优于PBO纤维的抗压缩性能.
1高性能纤维M5
1.1 单体的选择及M5的合成[4]
在M5聚合物的制备过程中,其关键步骤是单体2,3,5,6-四氨基吡啶(2,3,5,6-tertraaminopyridine,TAP))的合成.TAP可由2,6-二氨基吡啶(2,6diaminopyridine,DAP)经硝化还原后制成,反应方程式如下所示:
在M5的合成过程中,TAP需经盐酸化处理并以盐酸盐形式参与聚合反应.若TAP直接以磷酸盐的形式参与反应,不但可以避免盐酸腐蚀作用,还可以加快聚合反应速度,但却易发生氧化作用.
另一单体2,5-二羟基对苯二甲酸(2,5-Dihydroxyterephthalicacid,DHTA)的合成也是制备M5聚合物的重要环节,可由2,5-二羟基对苯二甲酸二甲酯(2,5-dihydroxy-1,4-dimethylterephthalate,DDTA)水解后制得,反应方程式如下所示:
M5纤维的聚合过程与聚对苯撑苯并二恶唑(poly(p-phenylenebenzobisoxazole),PBO)相似,可将TAP和DHTA两种单体按一定的等当比同时加入到聚合介质多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)中,脱除HCI后逐渐升温至180℃,反应24h,得到M5聚合物,反应方程式如下所示:
2 M5的分子结构特征及聚合物的聚集态结构
2.1 M5的分子结构特征
M5纤维在分子链的方向上存在着大量的-OH和-NH基团,容易在分子间和分子内形成强烈的氢键.因此,其压缩和扭曲性能为目前所有聚合物纤维之最.M5纤维的刚棒状分子结构特点决定了M5纤维具有较高的耐热性.由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接.图1热处理后PIPD-HT单斜晶胞的双向氢键网络晶体结构示意图[5].图2热处理后PIPD单斜晶胞沿C轴的分子结构示意图[5].图1和图2都显示了热处理后PIPD纤维的微观二维结构,即在大分子间和大分子内分别形成了N-H-O和O-H-N的氢键结构,这种双向氢键的网络结构正是M5纤维具有高抗压缩性能的原因在.
图1 热处理后PIPD-HT单斜晶胞的双向氢键网络晶体结构示意图
图2 热处理后PIPD单斜晶胞沿C轴的分子结构示意图
2.2 M5的聚集态结构
图3 PIPD-AS沿C轴方向的分子结构示意图
如图3所示,为含有21%左右水分子的PIPD-AS纤维的结晶结构.由于PIPD-AS纤维中存在着大量的水,因而使得PIPD-AS纤维有很大的质量热容,而且具有良好的耐燃性能.表2和表3所列出的实验结果也证实了这一结论[16,19].
如图4所示,为不同热处理温度的PIPD-AS纤维WAXD图[16].从图4可以看出,PIPD-AS纤维在热处理过程中晶体中的水分被脱出,变成无水聚合物晶体,从而在垂直于纤维方向的平面内形成二维氢键网状结构.有实验表明,经过热处理后PIPD纤维的结晶度和取向度都有很大的提高.
图4 不同热处理温度的PIPD-AS纤维WAXD图
Klop EA等[22]通过PIPD晶体结构的X射线衍射实验研究发现,因PIPD试样的处理温度不同,在PIPD的分子内部可出现不同形式的结晶结构—单斜结晶晶胞和三斜结晶晶胞(如图5和图6所示).单斜和三斜的晶胞参数分别为:
单斜结晶: a=12.49 ,b=3.48 ,c=12.01 ,=90°,=107°,=90°
三斜结晶:a=6.68 ,b=3.48 ,c=12.02 ,=84,=110°,=107°
Takahashi等[20,21]采用中子方法测得的PIPD-HT晶胞参数为:
a=13.33 ,b=3.462 ,c=12.16 ,=84°,=105.4°,空间结构为P21/,
单斜晶胞区别于三斜晶胞的不同之处在于,三斜晶胞的氢键网络结构仅仅是靠沿对角线平面的大分子连接的,而单斜晶胞可在垂直于纤维方向的平面内形成了二维氢键网络结构,显然这种二维氢键网络结构,使得M5具有其它高性能纤维所无法比拟的高剪切强度,剪切模量和压缩强度.
图5 PIPD单斜晶胞在ab面和ac面上的投影 图6 PIPD三斜晶胞在ab面上的投影
3 M5纤维的纺丝工艺[9,16]
3.1 M5纤维的成形
M5纤维的纺丝是将质量分数为18~20%左右的PIPD/PPA纺丝浆液(聚合物的MW为6.0×104~1.5×105)进行干喷湿纺,空气层的高度为5-15cm,纺丝温度为180℃,以水或多聚磷酸水溶液为凝固剂,可制成PIPD的初生纤维.其中,实验用喷丝孔直径范围为65-200 m,喷头拉伸比取决于喷丝空的直径,可达70倍,所得纤维直径为8-14 m.所得M5的初生纤维需在热水中进行水洗,以除去附着在纤维表面的溶剂PPA,并进行干燥.
图7 M5纤维的热处理示意图
3.2 M5纤维的热处理
为了进一步提高初生纤维取向度和模量,对初生纤维在一定的预张力下进行热处理,如图7所示.在这一过程中,M5纤维取向度将伴随着由其分子结构的改变引起的剪切模量的增加而增大.对M5初生纤维进行热处理能够改善纤维的微观结构,从而提高纤维的综合性能.M5初生纤维再进一步用热水洗涤除去残留的多聚磷酸水溶液(PPA)和干燥后,在氮气环境下于400℃以上进行大约20s的定张力热处理,最终可得到高强度,高模量的M5纤维.在此需要特别指出的是,如果热处理温度过低或处理时间过短,则PIPD-AS和PIPD-HT的转变是可逆的.因此,热处理温度与热处理时间对M5纤维的模量影响很大.
4 M5纤维的性能
4.1 力学性能
图8 PIPD-AS和PIPD-HT纤维的应力-应变曲线图
如图8所示,热处理后的PIPD纤维同PIPD的初生纤维相比较,二者的力学性能截然不同,PIPD-AS纤维存在屈服,而PIPD-HT纤维不存在这种现象.Lammwers M[18]等研究发现,经过200℃热处理的初生纤维压缩强度由原来的0.7Gpa提高到1.7Gpa,而经过400℃热处理的初生纤维压缩强度由原来的0.7Gpa提高到1.1Gpa.显然对于PIPD的初生纤维来讲,并非热处理温度越高越好.通过用偏光显微镜观察发现:在400℃热处理的纤维中存在裂纹,这可能是导致压缩强度下降的原因,因此,热处理温度不宜太高.
表1[9-14]给出了几种高性能纤维的力学性能和其它性能的对比数据,其中的力学性能包括拉伸强度,断裂伸长,模量以及抗压缩强度等.与其它3种纤维相比,M5的抗断裂强度稍低于PBO,远远高于芳纶(PPTA)和碳纤维,其断后延伸率为1.4%;与其它高性能纤维相比,M5纤维的模量是最高的,达到了350GPa;M5的压缩强度低于碳纤维,但却远远高于Twaron-HM纤维和PBO纤维,这归因于M5的二维分子结构[17].
表1 M5纤维与其它高性能纤维的比较
纤维
拉伸强独/Gpa
断裂伸长/%
初始模量
/ Gpa
压缩强度
/ Gpa
压缩应变
/ %
密度/(g.cm-3)
回潮率
/%
Twaron-HM
3.2
2.9
115
0.48
0.42
1.45
3.5
C-HS
3.5
1.4
230
2.10
0.90
1.80
0.0
PBO
5.5
2.5
280
0.42
0.15
1.56
0.6
M5
5.3
1.4
350
1.60
0.50
1.70
2.0
纤维
空气中的热稳定性
/℃
LOI
/%
电导性
抗冲击性
抗破坏性
编制性能
耐紫外性
Twaron-HM
450
29
-
++
+
+
-
C-HS
800
N/A
++
--
--
--
++
PBO
550
68
-
++
N/A
+/-
--
M5
530
50
-
++
++
+
++
M5纤维特殊的分子结构,使其除具有高强和高模外,还具有良好的压缩与剪切特性,剪切模量和压缩强度分别可达7GPa和1.6GPa,优于PBO纤维和芳香族聚酰胺纤维,在目前所有聚合物纤维中最高.
图9 M5纤维的轴向压缩SEM图
一般来讲,当高性能纤维受到来自外界的轴向压缩力时,其纤维内部的分子链取向会因轴向压缩力的存在而发生改变,即沿着纤维轴向出现变形带结构.而对M5纤维来讲只有当这种轴向压缩力很大时才会出现这种结构[11].如图9所示,当M5纤维受到外界的轴向压缩力时,压缩变形后的M5纤维中也会出现一条变形带结构,但与其它高性能纤维(如PBO)相比较,M5纤维的变形程度要小很多.
4.2 阻燃性能
表2 PIPD-AS和PIPD-HT纤维耐燃性能的重要参数[5]
试样
PHRR①
(kWm-2)
TTI②
(s)
SEA③
FPI④
(sm2kW-1)
残留量
(%)
PIPD-AS
43.7
77
224
1.760
61
PIPD-HT
53.7
48
844
0.890
62
PBO-HM
47.7
56
2144
1.170
72
Twaron
204.4
20
70816
0.098
11
Nomex
160.4
14
38670
0.087
24
PVC
253.0
14
113937
0.055
15
注:①热量释放最大速率(PHRR);②引燃时间(TTI);③比消光面积(SEA);④耐燃性能指数(FPI)
表2所列数据是热量计热流为75kW/m2时测得的,也就是在试样表面温度为890℃左右时测得的值.纤维试样放在一块1cm2的线网上.试样原始重量在10.3g-11.5g之间.
从表2可以看出,PIPD-AS纤维热量释放最大速率(PHRR)为43.7kWm-2,也就是说单位时间内PIPD-AS释放出最小的热量,与其它高聚物相比是一种较好的阻燃剂用材料.PIPD-AS纤维的点燃时间最长为77s,远高于Nomex纤维.SEA是用来衡量单位物质燃烧时产生的烟雾量,PIPD-AS纤维达到了224m3/kg,而Nomex纤维为38670m3/kg,二者相比PIPD-AS纤维的SEA值远低于Nomex纤维,说明PIPD-AS纤维燃烧时产生的烟雾量要远少于Nomex纤维.同表2中的其它高聚物相比,PIPD-AS纤维的耐燃性能指数(FPI)最高为1.76sm2kW-1.从表2中各项耐燃性能参数可以看出PIPD纤维在耐燃性方面,要好于其它高性能纤维,即PIPD纤维在耐燃性方面将具有较好多应用前景.
M5纤维的刚棒状分子结构决定了它具有较高的耐热性和热稳定性.从表2中可以看出,PIPD-HT纤维具有与聚对苯亚基苯并双嗯哇(PBO)纤维相似的FPI值,但它在燃烧过程中更不容易产生烟.M5在空气中的热分解温度为530℃,超过了芳香族聚酰胺纤维,与PBO纤维接近.M5纤维的极限氧指数(LOI)值超过50,不熔融,不燃烧,具有良好的耐热性和稳定性[7].
4.3 界面粘合性能
与PBO,聚乙烯或芳香族聚酰胺纤维相比,由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接.采用M5纤维加工复合材料产品时,无需添加任何特殊的粘合促进剂.M5纤维在与各种环氧树脂,不饱和聚酯和乙烯基树脂复合成形过程中,不会出现界面层,且具有优良的耐冲击和耐破坏性[6,8].
4.4 热力学性能
图10 四种不同含水量M5纤维的DSC扫描图
图10为M.G.NoRTHoLIT[19]等用SetaramC80D热量计测得的四种不同含水量M5纤维的DSC谱图.研究发现将1g试样材料放在一个开放的测试槽内,以0.2℃/min的速度,在30℃-200℃范围内得到一张扫描图,如图5所示.从DSC谱图可以看出,四种不同含水量M5纤维的吸热峰面积及位置与开放测试槽内水分的蒸发有关.从表3可以看出,含有结晶水的M5初生纤维的热吸收值与不含结晶水的M5纤维的热吸收值之间存在着较大的差别,而PIPD初生纤维和PIPD HT试样的热吸收值之间几乎没有什么差别.通过以上研究发现完全干燥的PIPD初生纤维的晶体结构与PIPD-HT试样结构类似.
表3 不同含水量的PIPD纤维的热吸收值
试样
热吸收值(J/g)
PIPD初生纤维(含水量20%)
637
PIPD初生纤维(干燥)
163
PIPD HT(含水量7%)
378
PIPD HT(干燥)
185
5 应用及展望
作为一种先进复合材料的增强材料,M5纤维具有许多其它有机高性能纤维不具备的特性,这使得M5纤维在许多尖端科研领域具有更加广阔的应用前景;M5纤维可用于航空航天等高科技领域;用于国防领域如制造防弹材料;用于制造运动器材如网球拍,赛艇等.
M5纤维特殊的分子结构决定了其具有许多高性能纤维所无法比拟的优良的力学性能和粘合性能,使它在高性能纤维增强复合材料领域中具有很强的竞争力.与碳纤维相比,M5纤维不仅具有与其相似的力学性能,而且M5纤维还具有碳纤维所不具有的高电阻特性,这使得M5纤维可在碳纤维不太适用的领域发挥作用,如电子行业.由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接.
正是由于M5纤维具有许多其他高性能纤维所无法比拟的性能和更加广阔的应用前景,这使得众多的科研工作者都积极地致力于M5纤维的研究.相信在不久的将来,随着对M5纤维研究的进一步深入,作为新一代的有机高性能纤维—M5纤维必将得更加广泛的应用.
低碳生活为题材 高中科技论文 提出问题 分析原因 解决措施 低碳环境 4点（具体）
从全球金融危机到今天碳纤维论文3000字，碳纤维论文3000字我们面临了一个新的经济形势。“人类要生存、地球要降温”，“低碳经济”将改变我们的生产和生活方式。从六十年代起，玻璃钢复合材料作为一个轻质高强材料参与了国民经济各个领域的材料变革和创新碳纤维论文3000字；五十多年过去了，事实告诉我们，我们这个材料极具强大的生命力，UPR 树脂基复合材料产量已达到年产量400 多万吨，其中玻璃钢材料为190 多万吨，树脂浇铸石材及涂料280 多万吨。可以看到，复合材料战线上的广大员工、科技人员、老总付出了艰苦辛勤的劳动，作出了丰功伟绩，换来了玻璃钢复合材料产业璀灿的全面发展时期。今天，我们又处在能源结构的重大变革时期，要使我们的材料和产品适应全球“低碳经济”的形势，开发新一代的材料和产品将是我们的努力方向。这次，我和大家共同交流的题材是“面临全球低碳经济、加快材料和制品的技术创新、推进玻璃钢复合材料产业的全面提升”。以此抛砖引玉，形成共识。
我向大家汇报的内容为三个部分碳纤维论文3000字：
一、我国UPR 产业十年回顾和2009 年UPR 发展现状
二、低碳经济和玻璃钢新兴市场
三、我国风电市场和兆瓦级玻璃钢叶片
一、我国UPR 产业十年回顾和2009 年UPR 发展现状
2009 年我国UPR 行业经历了不平凡的一年，据中国UPR 行业协会初步统计，总产量达到153 万吨，比上年增长了5.5%。其中环氧乙烯基酯树脂达到3.3 万吨，增长11%。全国四大民营企业亚邦、天和、福田、华迅等总量达到44 万吨，比上年增长11%，外资企业DSM、亚什兰、长兴、上纬、华日、昭和等总量达到12 万吨，比上年增长9%。江苏达到63 万吨，比上年增长5%。国内UPR 在其形成终端复合材料产业的主要流向为三大市场：UPR 基玻璃钢（FRP）市场，占了树脂总用量的55%，UPR 基人造石、工艺品、钮扣等市场，占了树脂总用量35%；UPR 基功能涂料，占了树脂总用量的10%。表二从应用区域分析，玻璃钢市场集中在江苏、上海、山东、广东、浙江、河北、天津、河南。人造石、工艺品、钮扣市场集中在浙江、广东、福建、山东、上海、江苏、四川。功能涂料市场集中在广东、上海、江苏、浙江、山东、河北。2008 年下半年全球金融危机的影响，曾一度出现的树脂滞销，到十月份后很快恢复增长。国家四万亿投资和十大产业调整振兴规划，对抵御金融危机影响，优化产业结构，持续增长发展的意义重大。钢铁、汽车、船舶、石化、纺织、轻工、有色金属、装备制造、电子信息、物流十大行业与玻璃钢产业关联密切。这十大产业依附着我国城市工业化、城乡一体化大规模经济建设的契机。这个契机又是以传统能源节能减排、新能源开发的低碳经济为目标展开的。玻璃钢复合材料以其自身创新为自己赢得了机遇和增长点。从国际市场看，2008 年全球金融危机使欧美经济陷入了困境，居高不下的原油一下跌到50 美元一桶，化工原材料出现了阶段性的市场过剩，价格走低；从国内看，玻璃纤维阶段性、结构性、区域性的失控发展，产量突破了年产200 多万吨，一半左右出口海外。金融危机袭来，出口受阻，玻璃纤维大量“倒向”国内，互相压价。化工原材料和纤维的大幅度跌价，使玻璃钢复合材料产业得到多少年以来从未有过的利好时机，为其低成本扩张提供了条件，从而也带动了树脂的增长。
2009 年，UPR 行业呈现了五大流向和热点：持续增长的玻璃钢复合材料行业的普及和提高，齐头并进，一方面拉动了低成本、通用型树脂的扩展，另一方面，新兴FRP 市场开发，推动了高性能、个性化的树脂增长。反映在邻苯型缠绕树脂、抽真空树脂、SMC/BMC 树脂、拉挤树脂、涤纶和对苯改性树脂的全面铺开。此外，高性能玻璃钢复合材料产品风机叶片、电器开关、压力管道、电力原器件、脱硫、高速列车内外装饰结构件、豪华游艇、工作艇、运动艇等的市场需求，又使间苯型、环氧乙烯基酯型抽真空树脂、SMC/BMC 树脂等快速增长，呈现了树脂市场的“两头热”。以天马、天津合材、费隆、华昌为代表的国企改制企业，以亚邦、天和为代表的国内大型民营企业，以华科为代表的国内科技人员组合企业，以DSM、华日、长兴、亚什兰、昭和、上纬为代表的外资企业，在国内UPR 大舞台上各领风骚，引领市场。
第二个流向和热点是浇铸型树脂发展迅猛。前几年，浇铸型树脂工艺品在面临海外市场疲软的情况下，急转国内建筑装饰装修市场，大批量进入楼堂馆所和高档商场，取得非常明显效果。浇铸型人造石的技术提升，已从面广量大的橱台面板走向机械化成型的人造大理石和人造石英石面板，大量应用于墙面饰材和地面材料。 福建、广东、山东等地的石材企业已开始从矿山开采转向用合成石制造。全国人造石材用树脂，09 年产量均超过前两年。传统浇铸产品聚酯纽扣、原子灰树脂、矿用铆固树脂等继续保持较好的增长势头。
第三个流向和热点是江苏、上海和天津，已成为国内近几年UPR 发展十分活跃的地区，并以技术创新和新产品开发引领国内UPR 及其复合材料市场的潮流，推进国内UPR 复合材料市场的普及和提高。2009 年该地区UPR 产量占到全国总量的一半以上，其中环氧乙烯基酯树脂95%的产量集中在上海和江苏。这个地区也是中外UPR 企业密集产区，既有早先进入的华日、DSM、亚什兰、长兴、昭和上纬等外资企业向国内传输海外成熟的产业市场，占有国内高中端市场优势。又有一批如天马、华昌、亚邦、费隆、华科、华润、天马瑞盛、富菱、兴合等企业。这里特别要提到的是国内UPR 行业的“亚邦”现象。2009 年亚邦公司生产了17 万吨树脂。亚邦凭着一个产业链的朴素情感，“有我也有你”、“有你也有我”，紧紧贴近市场和客户，大力开发低成本通用型树脂，高性能水晶树脂和石材树脂，为行业做出了贡献；产量连续五年蝉联全国第一。多少年来，亚邦在全国各地的销售公司由单一树脂销售发展为FRP 企业用原材料的“一站式”服务；亚邦各地的销售公司同时也是亚邦派出的分公司，在做好材料和服务同时，积极进行市场调查，他们可以在12 个小时内，快速反映全国各地FRP 产业的动态。亚邦在与市场下企业不断互动中做大做强。
第四个流向和热点是兆瓦级玻璃钢叶片的高性能要求，加速了UPR 和环氧乙烯基酯树脂的技术攀升。国内兆瓦级风电市场从2007 年进入一个高速发展期，年平均新增装机容量为600 多万千瓦，2009 年装机总容量达到2000 万千瓦。按1.5 兆瓦推算，全年叶片总量达15990 片，树脂用量达5万多吨，加上外资风电企业出口叶片用树脂量可达到7 万多吨，其中50%为UPR 和环氧乙烯基酯树脂我国兆瓦级玻璃钢叶片专利技术是从德国和荷兰引进的，对纤维和树脂的性能标准高，并经过德国船级社GL 论证。两道“门槛”，对国内树脂和纤维企业提出了极为严格的要求。外资企业亚什兰、上纬、DSM 公司具备条件，“轻车熟路”，抢先了国内风电兆瓦级叶片市场。兆瓦级叶片从叶形设计、结构设计、铺成设计、模具技术到叶片制造是一极为复杂的系统工程，叶片运行期长二十年，对树脂企业是个“考验”。树脂企业是“尝试”兆瓦级叶片市场主要靠企业自主的技术实力。第五个流向和热点是国内玻璃钢复合材料装备制造的发展和提高。江、浙、冀、鲁等省的SMC、缠绕、拉挤、人造石、模压等设备及其模具设计制造不仅满足国内需求、，还X 量出口。装备技术的提升拉动了UPR 的性能、品质的提高和中、高档树脂需求的上升。2010 年，国内UPR 行业的发展空间依然很大。外资企业认为，中国是全球经济增长最快的国家，是全球最大的复合材料市场，他们对中国的发展充满信心。DSM、华日、亚什兰等正在进行扩能增产的布局，此外，雷可德也将在天津投产。全国的树脂产量巨头亚邦、天和、福田、华迅都在扩张。
国内UPR 发展趋势中还有一个不可忽视的现象是中西部、西南等地区将出现FRP 复合材料产业新的发展布局。据有关方面了解，围绕着西安、洛阳及晋中南地区，围绕东盟和我国贸易“零关税”的实施及大西南的建设，围绕甘肃、新疆化工原料配套基地、大西北建设和西亚出口等区域对玻璃钢复合材料的需求日益上升，不久会在这些地区出现UPR 和玻纤的规模型企业。到2009 年底，我国UPR 企业将超过160 家，有2/3 的企业是由过去乡镇企业转制为民营企业和私营企业。这部分企业中，有的积极引进技术人才和先进装备，使自身得到提高，逐步树立了品牌。但绝大多数企业，缺少技术，举步艰难，有的还掺做“捣浆糊”。这些企业，面临两条出路，一条是发展下游产品，还有一条是通过技术进步，提升企业。这两条路走不通，只有让市场淘汰你。可以预计，UPR 行业在三、五、八年这三个阶段，面临不断地整合和重组，树脂的增长方式将由产量的增长转变为品牌和质量的升级。
二、低碳经济和玻璃钢新兴市场
“低碳经济”这个名词最早见诸于2003 年英国能源白皮书《我们能源的未来；创造低碳经济》。作为第一次工业革命的先驱和资源并不富裕的英国，充分意识到能源安全和气候变化的威胁。据有关资料报道，现在全世界每年二氧化碳排放量接近300 亿吨。二氧化碳的大量排放，造成全球气候变暖，海水倒灌。联合国政府间气候变化专门委员会警告称，气候变暖引起海平面每年上升18-59 厘米，按照这样的速度，到2100 年，全球一些低地岛国和全球三十二个气候变化最前沿的三角洲将会全部或局部被海水淹没。先进发达国家已把二氧化碳作为大气污染物质，相应增收碳排放税。
低碳经济，十年来全球经历了三个发展期。1997 年12 月，在日本京都召开的《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议通过了限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。议定书规定，到2010 年，所有发达国家二氧化碳等6 种温室气体的排放量，要比1990 年减少5.2%。议定书对中国等发展中国家没有强制排放要求，并获得了170多个国家的批准。
第二次会议是2007 年12 月15 日，《联合国气候变化框架公约》第十三次缔约方大会在印度尼西亚巴厘岛举行，通过了“巴厘岛路线图”。主要内容包括：大幅度减少全球温室气体排放量，未来的谈判应考虑为所有发达国家（包括美国）设定具体的温室气体减排目标；发展中国家应努力控制温室气体排放增长，但不设定具体目标；应对全球变暖，发达国家有义务在技术开发和转让、资金支持等方面，向发展中国家提供帮助。 “巴厘岛路线图”首次将美国纳入谈判进程之中，要求所有发达国家都必须履行可测量、可报告、可核实的温室气体排放责任。另外，“巴厘岛路线图”还强调必须重视适应气候变化的技术开发、转让和资金三大问题。目标上，“巴厘岛路线图”提出了发达国家到2020 年，至少应在1990 年基础上减排25%至40%。第三次会议是2009 年12 月7 日-18 日，全球190 多个国家和地区代表达1.5 万人，在丹麦歌本哈根召开了联合国气候变化大会。这次会议在减排问题上存在着很大的分歧，主要是减排的比例和资助金额上。美国、中国、巴西等国已是全球温室气体排放大国，中美两国在会上的表达让与会国看到了希望。会议前中国已在去年11 月27 日正式对外公布控制温室气体排放的行动目标，决定到2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降40%至45%；在此前，美国白宫宣布，将在哥本哈根气候变化大会上承诺2020 年前实现温室气体排放量在2005 年的基础上减少17%的临时性目标。哥本哈根会议上，20 多个发达国家私下起草了一个减排指标想获得通过，结果，遭到了来自发展中国家的反对；美国又以“船大掉头难”在具体减排上还不能立法。这次会议在具体减排指标上各说各有理，但最终形成共识，要加快环保技术的共享采用，加快全球减碳。
今天，我们来谈低碳经济，就是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，其实质是能源利用效率和清洁能源使用问题，核心是能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本转变。低碳经济的主流理解是指尽可能降低温室主体排放的经济体。其主要体现在：工业方面，高效率的生产和能源利用；能源结构方面，可再生能源生产将占据相当高比例；交通方面，使用高效燃料，低碳排放的交通工具，公共交通取代私人交通，并且更多地使用自行车和步行；建筑方面，办公建筑与家庭住房采用高效节能材料以及节能建造方式。归根到底，逐步减少单位GDP 的碳排放量。“低碳经济”不仅仅是一种新的理念，而是下一轮新经济的增长点。对于我国经济发展的前景来讲，以往的“中国制造”面临减排压力，减碳的方式将借助于生产工艺、生产工装、生产手段的技术升级和技术创新的 “低碳技术”，通过低碳技术的实施形成“低碳标准”，达到低碳高增长，低碳降成本。推进低碳技术与玻璃钢产业有着密切的联系。上世纪六十年代，玻璃钢产业以“代钢、代木”的朴素观念进入市场，玻璃钢的比强度高，大量代替钢材及金属材料；从节约资源出发，大量代替木材。随着玻璃钢产业数十年的市场运行，衍生了许多优异性能，突出在其可塑性、可设计性和多功能性。它的可塑性赋予了各类特色的成型工艺；它的可设计性，简化了传统的制造工艺，降低成本，实现了材料和性能的优化组合；它的多功能性表现为优良的电性能、化学性能、耐老化性能、耐疲劳性能、耐水性能、耐燃烧性能等。可以看到，未来产业推进的低碳技术达到低碳经济，离不开玻璃钢；同时，也给玻璃钢产业供了新的发展空间。
从我们目前所熟悉的产业，车辆、造船、水处理、化工防腐、建筑节能等都将面临全球低碳经济的制约，玻璃钢复合材料已经成为和未来实现产业低碳经济的重要选择材料。低碳排放的交通工具包括：轿车、客车、工程车、商用车、高速列车、船艇、飞机及航天航空器。青岛罗美威奥新材料制品有限公司是国内专业为高速列车车体配套轻型玻璃钢内外饰结构件的制造企业。公司成立多年来，积极采用国际先进产品标准，优选原材料，满足车体减重的要求和标准，首批配件成功应用于京津城际高速铁路上。目前该公司车体配件已接到青铁、唐铁、长铁的大量订单，供不应求。罗美威奥从低碳经济的观念出发，通过低碳技术的实施，达到了配件规定的低碳标准，成为国内轨道交通中实现高速低排放最优秀的配套企业。还被国际知名公司西门子认证授予“最高级供应商”的称号。再如广西桂林大宇客车公司与其玻璃钢大包围配套企业一起，一改过去“论斤买卖”玻璃钢产品的现象，共同开展以减重、低碳为目标的设计程序。交通领域里，我国船艇极具开发前景。钢质大船实现低碳排放，减轻自重已提到日程上，若干年后，达不到国际公约减排15%的要求，就进不了公海；我国玻璃钢游艇市场，通过碳排放设计规范，轻质夹层结构设计将逐步取代单板设计的偏重结构。游艇将变得更轻、跑得更快、能耗更低。水处理技术、水资源开发将是未来新兴玻璃钢产业的重要市场，河北中意复合材料有限公司与北京理工大学联合开发成功防海水浸蚀超大型玻璃钢管缠绕研究及移动式缠绕设备。一些企业还关注海水淡化技术中玻璃钢高压管的开发应用。
相比于发达国家，我们玻璃钢产业面向“低碳经济”的层面上明显滞后。随着低碳经济的观念不断深入人心，国内产业将需重新解读、重新认识，加快推进的必要性。国内传统出口产品还在“高碳经济”上徘徊，很可能将遭遇新一轮的“碳关税”的“绿色壁垒”。对于玻璃钢材料参与的各个产业，都要融入“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳标准”的观念和措施，真正使我们玻璃钢材料成为各行各业配套的、性价比和强重比最优的轻质材料、功能材料和结构，让低碳真正和“玻璃钢经济”同步起来。
三、我国风电市场和兆瓦级玻璃钢叶片
开发清洁能源、发展风力发电是全球实现低碳经济的大事，我国风能装机总容量已跻身世界第四。发展兆瓦级风力发电，我国当时缺少成套技术，国家果断地组织企业引进欧洲成熟的技术，使我国风电行业成长极为迅猛。我国风电市场到底怎么样？前景如何？在这里我们剖析一些数字：
以上数据表明，我国风能资源非常丰富，已利用的并网风电总装机容量只占总资源的6‰，占国家电力总装机容量的1.8%，与欧洲风能利用发达国家丹麦、德国相比，差距甚远。此外，从我国目前风电并网看，将近有五分之一的风能设备未并网（2000-1613=387）。另从有关方面获悉，近几年，我国风电产业已令人担忧，兆瓦级整机企业达到80 多家，兆瓦级叶片制造企业70 多家，与先进发达国家对比和国内现状，显然有点“鱼目混珠”和“骑虎难下”。不久，国家发改委文件指出，风力发电也面临产能过剩。紧接着国家又下文取消风电设备国产化率70%的规定。风电产能过剩和70%的国产化规定取消，是国家对我国风电行业及时注射了清醒剂。目前，一方面是低水平的重复建设，另一方面是高效先进装备的中足，国家政策出台，使市场的自由选择更透明、更明朗、对促进我国风电产业健康发展具有现实意义和深远意义。
兆瓦级玻璃钢叶片其占整个风电设备成本的20%左右。叶片的设计、选材和工艺是决定风电装置性能与功率的主要因素，以及风力发电的单位成本。纵观全球叶片技术的发展趋势，并兼顾风机效能和降低成本两因素，叶片的制作正向大型化发展。单机功率愈大，每KW 的发电成本就愈低。因此全球风电设备都在向兆瓦级大功率和长叶片方向开发。典型的丹麦LM 公司是全球风力发电最大的集团，具有28 年的生产实践经验，其叶片年产达1 万片以上，已在中国天津和秦皇皇岛设厂。LM 公司也是全球唯一有In-House 测试能力的公司，可针对其叶片进行Full-Scale 的测试，所有的新设计叶片均可通过20 年运转状况的测试才能获准投产。这些测试项目包括静态、动态、雷击测试等，其测试设备中的激光扫描仪，更为叶片提供精确的几何数据。LM 公司目前生产最长的叶片为61.5m，是全球最长的叶片，重量为17.7 吨，材质为环氧基玻纤增强复合材料，叶端等处采用碳纤，已按装在芬兰REpower 公司的5MW 海上风机上。LM 公司叶片制造技术包括多功能机械手铺设玻纤，以提高铺设进度25%；在螺栓的支撑力上进行创新，可增加叶片20%的长度；采用RIM 法缩短树脂渗透时间15-20%；以FRP 模具取代钢模，实现低成本。据有关信息，丹麦国家先进技术基金会拨款0.6 亿丹麦克朗用于LM 公司进行创新型的新型叶片技术研究，该研究项目命名为“叶片之王”。是用FRP、C 纤维和热塑性材料的混合纱去制造叶片。这种纱铺进模具后，加热模具，塑料纱线融化，将会使叶片的生产时间缩短一半。在叶片设计上，LM 公司还在10 年前推出了一种新型具有弹性挠度的叶片概念，简称为预弯型叶片。该叶片在叶尖部分向外弯曲，使叶片在转动状态下，甚至处于强风时还能与塔体保持一定距离，避免叶片撞击塔架。预弯型叶片因其许可弯曲量变大，刚度相当，从而材料用量减少，重量减轻，而获取更多的风能。据有关方面透露，这种预弯型叶片与标准型叶片相比，风场在2.6m/秒风速条件下即可起动。据了解，LM 公司与GE 公司合作的项目中对开发加长叶片增加电量进行案例分析测定，用40.3m 长的叶片替换了原有1.5MW 风机上的37.5m 长的叶片，结果标明发电量增加7%，究其原因是其外圆扫风面积比内圆扫风面积增加了14.8%。可以认为，LM 的兆瓦级叶片的设计，制造技术是全球最先进，最富竞争力的。
在国内，中航惠腾靠不断创新，在风电叶片行业领先一步，自主技术、自行研发UPR基FRP 叶片的企业。其600kw-750kw 叶片占国内的90%以上，在开发37.5m 叶片上成功采用了高性能UPR。公司历年叶片装机容量占全国近一半的比重。该公司在寻求技术合作过程中，先后参与荷兰、德国、英国等九家风叶企业的技术交流与合作，专案确立了中国MW 级叶片在国内技术的自主化能力。惠腾叶片技术主要特点包括结构阻尼专利（降低振动）、叶尖专有技术（提供气动性能降低噪音）、镜面模具技术、快速常温固化技术、高精度平衡技术、高精度叶根定位技术等。以1.5MW、6 吨重的叶片为例，每支重量误差在1kg 以下，重心偏差不超过10mm,因此，其启动风速只需2.6m/秒，发电风速为3m/秒。该公司目前开发了2MW叶片，并根据风场要求，开展新的叶片设计工作。国内企业形成大批量生产的还有中复联众、北京中材FRP 研究院、上海FRP 院等。围绕风电设备配套的玻璃钢产品还有机仓罩和导流罩，国内采用最先进的抽真空和LRTM 工艺的有四家单位，山东德州地区的双一、华翼、株丕特三家公司和江苏的雅西路公司，产品大部为外商配套出口。常州华日新材公司最先为这些企业提供了性能优良的高强、低粘、低放热UPR。
为降低发电成本，除叶片设计外，材料和工艺成型日新月异，通过材料和工艺的选择达到轻量化和功能化，从而提高风能的效能。为了获得叶片最好的性价比，近几年，OCV 公司在全球叶片市场上推出高性能的Advantax 玻纤，该玻纤与E 玻纤相比，具有高的强度和模量，成功应用在兆瓦级叶片制造上。最近，OCV 公司又将S 玻璃纤维应用在更大的叶片上。S 玻璃纤维模量达到 85.5Gpa，比E 玻璃纤维高18%，强度高出33%，从技术角度，对于应用高强度高断裂应变的S 玻璃纤维在风力机叶片上更为先进。最近，PPG 公司向全球风能叶片行业推出了高性能的高强、抗疲劳玻璃纤维。据介绍，开发的HYBON2026 与目前市场上用与制作叶片的玻纤产品相比，拉伸强度高出20%，抗疲劳强度也高出数倍以上。国内有关企业在满足兆瓦级叶片的材料上也开展了大量的研制开发工作，重庆国际先后开发了ECT 和TM 高性能纤维，其销量占有国内兆瓦级叶片用玻纤用量的1/3，2009 年还向西欧出口高性能纤维达2.5 万吨。此外，泰安的GMG、巨石的E6 等高性能纤维也进入了市场。叶片长度的不断增加使得轻质、高强的碳纤维在风力发电上应用不断扩大，大丝束碳纤维价格的下降成为风力机的首选结构材料，同样是34 米长的叶片，采用GF/UP 质量为5800公斤，采用GF/EP 质量为5200 公斤，采用CF/EP 质量为3800 公斤。因此，叶片材料开发的趋势是采用CF/EP，但同时也面临价格的压力。国外正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究降低成本。据有关方面信息了解，为了增加叶片的刚度并防止叶尖预弯部碰到塔架，在长度大于50m 的叶片将广泛使用碳纤维。
轻质闭孔高强度泡沫是叶片材料中又一主要组成部分，应用于结构。据瑞典DIAB 公司资料报导可用于60 米长的风机叶片芯件。采用这种芯材及导流技术，可减少50%的周期时间，降低30%的劳动力成本，与敞开型技术相比，夹芯导流技术减少90%的苯乙烯散发，并使整个叶片达到轻质高强。DIAB 公司在中国昆山厂推出的PVC 轮廓板根据产品“量体裁衣”直接用到了叶片制作上，省时省料，降低成本。目前生产叶片泡沫结构的外资公司有Gurit天津公司、加铝上海公司等，国内常州天晟公司与有关科研院所合作，于去年开发成功结构泡沫。
随着海上风电的开发，对叶片的性能要求更高，轻质、高强、高弹、耐疲劳将推进新材料的不断产生。拜尔公司不久前推出商业化牌号Baytube 碳纳米管用于环氧树脂中，提升叶片的抗疲劳、抗冲击性和改善材料回弹性。该公司透露，采用纳米碳管于树脂中，将使叶片质量减轻20-30%，强度增大30%。在叶片成型工艺上出现了新的动向，中复联众公司已实践完成了预浸料成型工艺后，叶片制造由湿法成型改变为干法加热成型；德国西门子公司在叶片成型工艺上独创了整体成型。这些新技术的应用进一步提高了产品的尺寸稳定性，还缩短了制程时间。
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