Transcript 工程塑料用玻璃纤维现状及发展趋势

工程塑料用玻纤研发应用现状及发展
重庆国际复合材料有限公司
提纲
C P I C 公 司 基 本 情 况 介 绍
玻 纤 应 用 及 产 业 发 展 概 况
T P 用 玻 璃 纤 维 研 发 应 用 现 状
T P 用 玻 璃 纤 维 的 发 展 趋 势
重庆玻璃纤维发展历程
1970
1986
1999
1991
S
Direct-melt
YYTH
CPIC
CGF E-glass Line CGF 70% 70%
2000
ISO9001
Amiantit
21%
2004
2005
2006
2006
CPIC Biggest ECR Carlyle 200000T
Merged fornace in the 26% Capacity
CGF world 40000T
ISO 14001
OHSAS
18001
1986年全套引进，国内首条
直接熔融法玻璃纤维生产线
1992年成立CPIC，致力于玻璃纤维
表面处理及浸润剂关键原料的研发
1999年，云南云天化收购
CGF所持股份，注入资金
2007
300000T
Capacity
2008
ECT
Glass
2009
TM
Glass
2011
TP-CS
工业大奖
表彰奖
玻纤成型、
浸润剂、强
大的资金注
力和持续创
新，助推
CPIC快速发
展，并为公
司的国际化
战略奠定了
良好的基础
•
•
•
•
国家级火炬重点高新技术企业
注册资本2.42亿美元，净资产35亿元
员工近5000人
重庆3个厂区，建有11条生产线
•
•
•
•
•
全资收购OCV的巴西工厂，改造后达到5万吨
收购上海AGY
控股中东巴林的AFG
控股常州宏发
在欧洲、美国成立分公司
提纲
C P I C 公 司 基 本 情 况 介 绍
玻 纤 应 用 及 产 业 发 展 概 况
T P 用 玻 璃 纤 维 研 发 应 用 现 状
T P 用 玻 璃 纤 维 的 发 展 趋 势
玻璃纤维应用简介
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属
新材料，广泛用于汽车、电子、风力发电、
造船、航空、建筑、石油、化工、环保等
方面，是国家鼓励发展的高新技术产品。
国内玻璃纤维、复合材料发展回顾
1、中国玻璃纤维经历了3个发展阶段：
I、1956~1986年，以单台拉丝炉为主的起步阶段，II、
1986年~1998年，开始采用直接熔融法生产，玻纤生产
技术取得一定突破；
III、1998年，开始向大型窑炉发展，进入高速发展期；
2、中国玻纤复合材料在全球地位得到持续提升：
 2004年首次实现贸易顺差，出口金额超过进口；
 2007年玻纤产量和出口量均跃居世界第一；
 近年，玻纤消费量又超过美国，成为世界第一；
3、玻璃纤维与复合材料在互动中发展提升
2000年后，GF年均增长率达到26%左右；
FRP年均增长率接近20%；
JEC集团总裁接受采访时说，亚洲在全球复合材
料市场所占比重将从本世纪初的25% 提升至2013
年的51%。而中国将成为全球复合材料最活跃、
发展最快的地区。
GF和FRP持续增长
国内玻璃纤维、复合材料现状
1、中国玻纤产能已占到全球60%左右，
基本上没有再扩展的空间；
2、从整个产业链看，处于原材料端的玻
璃纤维产值低、利润少；
3、亚太地区复合材料容量大，但产值占
比不高（JEC公布2011年的数据，复材容
量占43%，价值仅31%），国内复合材材
料与欧美相比，差距也量很明显的。
4、持续增长、迫切需要轻量化的汽车，
可能成中国玻璃纤维、复合材料向高端化
发展的重要方向之一。
Key Insight
Principal trends
•Growth in volume is mainly in
Asia
•High growth rate of thermoplastics
•Developement of injection
process
Source：JEC
Key Insight
0.50%
0.70%
1%
Advantage of glass fibers
11%
glass fiber
Natural
carbon
Aramid
other
87%
• High mechanical property
• Good electrical resistance
• Good thermal resistance
• Low thermal expansion
• Low price
Source：JEC
Glass fiber is a good choice for composites !
提纲
C P I C 公 司 基 本 情 况 介 绍
玻 纤 应 用 及 产 业 发 展 概 况
T P 用 玻 璃 纤 维 研 发 应 用 现 状
T P 用 玻 璃 纤 维 的 发 展 趋 势
热塑性塑料的优缺点
优点：
•比强度高
•可回收再利用；
•加工成型方便、环境较好；
•成型效率高、制件尺寸稳定性
、一致性好；
•可为设计者提供丰富的选择
不足：
•成型收缩率大
•纯树脂的强度不高
实际应用的工程塑料，多数需要通过增
强改性来提升材料的性能。
影响复合材料性能的3大要素：
基体
树脂
增强
材料
成型
工艺
• 玻璃纤维
•
•
•
•
玄纤
碳纤维
天然纤维
其它
玻璃纤维凭借优异的性价比，在增强材料中占据主导地位
热塑性增强材料的发展
20世纪中叶
20世纪70年代
20世纪80年代
21世纪
LFRT-G
增强纤维
长度: 6～25
mm
LFRT-D
SFRT
增强纤维长度:
0.2～0.6 mm
短切
纤维；
通用
长纤。
增强纤维
GMT
长度: 10～
50mm
增强纤维长度:
12～48 mm
长纤
合股
纱
LFRT
专用
长纤
直接
纱
SHEET
增强纤维长度:
连续，自由裁剪
专
用
长
纤
国内开发热塑性树脂用玻璃纤维的历程：
上世纪代末，国内开发出双螺杆挤塑用长纤维
2003年左右，CPIC开发出热塑性用短切纤维
2005年左右，CPIC开发出LFRT用直接纱
2008年，针对LFT-D开发出专用的玻纤
2010年，针对热塑性片材，开发出专用的玻纤
近几年，热塑性织物及专用玻纤的研发已成热点
玻纤、复合材料在互动中发展，
应用的延伸将对增强材料提出更
高要求，差异化、专业化将成为
研发的重点
按成型工艺特点细分所用纤维的特点：
1、GMT
2、双螺杆挤塑改性
•短切纤维
•通用长纤维
3、长纤维增强
•LFRT-G
•LFRT-D
•热塑性片材
•热塑性织物
欧洲LFT应用发展趋势
双螺杆挤塑用纤维的比较
短切纤维
挤塑用长纤维
使用工艺性
方便自动化加料
现场工作环境好
方便手工操作
对设备影响
对设备磨损相对较小
对剪切块和料筒的磨损大
单台设备
生产效率
高
较低
力学性
好
一般
表面质量
好
一般
设备维护费
用
较低
较高
能耗
较低
较高
投资
相对较高
可能较低
备注
挤塑用长纤维不是主流，但在推动中国塑料改性方向，曾经起到了重要作用。
双螺杆挤塑用长纤维对增强效果的影响
采用专用玻纤增强的PA66，具有更好的性能，尤其是老化性能。
工程塑料用短切纱的开发：
基以树脂特性、基以
热塑性树脂用短切纱：
应用的需求，开发专
用的纤维，是我们持
续研发的方向之一，
主要考虑：
•
•
•
•
•
•
树脂特性
混配料特性
耐黄奕性
耐老化性能
耐溶剂性
…
以市场需求为宗旨，走差异化路线，使增强材料性能得到更充分的发挥。
工程塑料用短切纤维简介（PA系列）
ECS301HP
ECS301T
国家级重
点新产品
低翘曲
ECS301CL
低烟气量
低粘度尼龙
弹性体尼龙
ECS301HF
ECS301NF
ECS301-1.7
ECS3014B
ECS301H
工程塑料用短切纤维简介（PA系列）
1、耐LLC的专用玻纤，煮后的性能可以比通用玻纤高出1/3,
为客简化配方、降低成本提供了条件；
2、专用处理剂与改进玻璃纤维断面形状，可达到高填充、
高流动，在制品的强度、模量提升的同时，并有较好的表
面质量，并在低翘曲方面取得很好的效果。
3、低烟气量的产品，在加工温度下的失重量少，烟气量可
减少一倍，改善生产环境、可以提升了性能；
工程塑料用短切纤维简介（PBT系列）
ECS3031H
ECS303W
ECS303A
(E)
高光泽、高力学
性能
ECS303HR
ECS303A
细直径，高性能
ECS303T
ECS303H
Thermal hydrolysis resistance comparison
120.00
Standard product
100.00
80.00
60.00
ECS303HR
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
40.00
20.00
Standard product
20.00
0.00
0.00
120度下水煮，303HR增强的PBT，保留强度明显要高。
ECS303HR
工程塑料用短切纤维简介（ABS，PP）
适用树脂 产品代号
Polymer Product
s
code
单丝直径
玻璃类型 Filament
Glass type Diameter
(μm)
短切长度
Chopped
Length
(mm)
3
标准产品，不含NPE
Standard product, NPE free
13
3
高反应活性，高力学性能，不含NPE
Excellent mechanical properties, NPE free
13
3，4.5
标准产品，制品颜色白，符合FDA，不含NPE
Standard Product, white color and FDA
approval, NPE free
3，4.5
标准产品，制品颜色白，符合FDA，不含NPE
Standard Product, good color and FDA
approval, NPE free
304A
E,ECT
13
304B
E,ECT
AS,ABS
305K
PE,PP
305H
305B
E,ECT
E,ECT
E,ECT
备注
Properties & Application
10
13
3，4.5
剪切分散性好，制品颜色好，耐热水、耐洗涤
剂性能优异，用于洗衣机等。
工程塑料用短切纤维简介（PPO，PC）
产品代号
适用树脂
Polymers Product code
单丝直径
玻璃类型 Filament
Glass type Diameter
(μm)
306
E,ECT
13
306H
E,ECT
10
MPPO
(PPE) 306HR
306S
307
E,ECT
E,ECT
13
13
E,ECT
13
---
13
短切长度
Chopped
Length (mm)
3
标准产品，符合FDA，不含NPE
Standard Product, FDA Approval, NPE free
3
特殊产品，用于PPO和PPO/PA合金
Special product for PPO and PPO/PA blends
3
高力学性能，耐热水性能好
Excellent mechanical properties and good longtime hot water resistance
3
高力学性能，优异的耐热水性能
Excellent mechanical properties and excellent
long-time hot water resistance
3
PC
TCS307NB
备注
Properties & Application
3
标准产品，高力学性能，适合于玻纤含量大于15
％的应用
Standard
Product,
excellent
mechanical
properties, Glass fiber content more than 15%
applications
高冲击强度，高透明PC用玻纤，适合于玻纤含量
小于15％的应用
工程塑料用短切纤维简介（POM、PPS、LCP等）
适用树脂
Polymers
POM
PPS
LCP
PEEK,PI,PE
S
单丝直径
短切长度
产品代号
备注
Filament Diameter Chopped Length
Product code
Properties & Application
(μm)
(mm)
3,4.5
标准产品
ECS308
10
Standard Product,
标准产品，耐水性好，极低的烟气发生量，不含NPE
ECS309A
10
3
Standard Product, excellent hot water resistance and extremely low
out-gassing, NPE free
高力学性能，耐水性好，低的烟气发生量，耐热性优异，不含NPE
3
ECS309C
10
Excellent mechanical properties, excellent hot water resistance,
extremely low out-gassing and excellent heat resistance, NPE free
3
优异的力学性能，耐水性好，极低的烟气发生量，不含NPE
ECS309E
7
Excellent mechanical properties and hot water resistance, extremely
low out-gassing, NPE free
3
高力学性能，高HDT，极低的烟气发生量，不含NPE
ECS3010A
10
Excellent mechanical properties, and higher HTD, extremely low outgassing, NPE free
3
优异的力学性能，高HDT，极低的烟气发生量，不含NPE
ECS3010E
7
Excellent mechanical properties, higher HTD, extremely low out
gassing ,NPE free
高力学性能，高HDT，高耐热，极低的烟气发生量，
ECS3098C
10
3
Excellent mechanical properties, higher HTD, excellent heat resistance,
extremely low out- gassing ,
3
高力学性能，极低的烟气发生量，不含NPE
ECS3012A
10
Excellent mechanical properties, extremely low out- gassing ,NPE free
3
ECS3012E
7
优异的力学性能，极低的烟气发生量，不含NPE
Excellent mechanical properties, extremely low out gassing ,NPE free
工程塑料用长纤维简介
应用
产品代号
Product
code
GMT
5305M
GMT
4305G
挤塑
4305
LFT-PA
LFT-TPU
LFT-PA
及编织
4301H
TEX
备注
Properties & Application
合股纱，适合GMT工艺，具有好的分散性，高力学性能
2400/4800 Multi-end roving for GMT, excellent dispersion and
excellent mechanical properties
300/600/1 用于UD-GMT,具有好的织造工艺性，不含NPE
200
Direct roving for UD-GMT, NPE free
2400/1200
丝束的集束性和分散性均衡，毛纱少，使用工艺性优异，与
PP树脂的反应结合性好。
直接纱,增强PA、具有优异的力学性能和耐冷冻液性能，制
2400/1200 品颜色白，不含NPE
Direct roving for PA, Excellent mechanical properties and
glycol resistance, white color of the compounds, NPE free
4301
2400/1200
增强TPU用纱,纤维易单丝化、毛纱少，具有优异的增强效
果。
4301R
2400/1200
具有良好的织造工艺、毛纱少，反应活性高，与PA树脂相
溶性好。
工程塑料用长纤维简介
应用
LFTPP
产品代号
Product
code
TEX
备注
Properties & Application
直接纱,标准产品,用于LFT-G和LFT-D,不含NPE，使用工艺
4305PM
2400
性好，毛纱少、转换性好；
纤维比较硬，分散性好
用于LFT-G和LFT-D,不含NPE，纤维硬度适中，毛纱少，
LFTPP
4305N
LFTPP
4305D
2400/1200
PPsheet
4305S
1200
PE
4305E
2400/1200
2400/1200 更适合高速牵引、同时适用1个孔穿多根纱、不易打结，分
散性好，可用于生产PP薄板。
用于LFT-G和LFT-D，具有均衡的分散性和集束性，毛纱少，
使用工艺性好，模压成型的流动性好。
毛纱少、受张力易单丝化，适合生产各种热塑性板材,具有
良好的外退工艺性。
适合PE树脂的专用纤维，具有好的分散性、低的毛纱，使
用工艺性好，与PE树脂的相融性好。
选择玻璃纤维需要考虑的因素：
基
于
制
品
基
于
纤
维
法
律
法
规
成型工艺
制件大小
结构件、表观件
汽车、电子电器用
…
挤塑、GMT、LFRT
纤维在成型时的流动性
力学性能、形变控制
耐黄变、耐老化、耐溶剂
…….
玻璃纤维的成份
表面处理剂
纤维直径，断面形状
…
中碱、E-glass、ECT
与树脂体系的匹配性
使用工艺及增强效果
…
 WEEK
 RoHS
 FDA
…
废电子电器设备
电子电器中禁用的有害物
饮用水
…
玻纤作为关键的增强材料，选择、论证是一个复杂的过程
提纲
C P I C 公 司 基 本 情 况 介 绍
玻 纤 应 用 及 产 业 发 展 概 况
T P 用 玻 璃 纤 维 研 发 应 用 现 状
T P 用 玻 璃 纤 维 的 发 展 趋 势
热塑性树脂用玻璃纤维的持续创新与未来
 基以玻璃成份，开发高强度、高模量的纤维；
 基以产品用途和树脂特性，开发专用的表面处理剂；
 优化处理剂、改变断面形状，开发高填充、高流动用纤维；
 发挥玻璃纤增强功能的同时，开发功能性纤维；
 热塑性织物复合材料将成为未来发展的重要方向
 把玻璃纤维与基体树脂作为整体考虑，通过技术融合，开
发高性价比的产品。
重视应用技术开发，加强与树脂厂家、下游客户的合作，是玻璃纤
维厂家走出低价竞争出路之一。
发展热塑性复合材料及其增强材料的建议：
1、抓住汽车轻量化的时机，拓展车用塑料的发展
2、加快建立相关标准，促进工程塑料更广泛的应用
3、注重材料老化性能、长期使用性能提升，维护好
工程塑料的良好形象
4、建立数据库，在试验数据与工程应用之间构建关
系模型，为工程塑料的长远发展奠定基础。
内在品质的提升，是热塑性复合材料持续发展的关键。
32
谢 谢 ！
重庆国际复合材公司（www.cpicfiber.com）