工程塑料在国民经济建设中的作用_制造_结构_建筑

自20世纪中期工程塑料问世迄今，工程塑料为了满足工程结构的性能要求，取代传统结构材料、开拓新的应用领域、跻身于材料市场，采用各种改性手段，使其性能不断提高，在激烈的市场竞争中逐步发展壮大起来，呈现出旺盛的生命力。其发展速度为年增长10％以上。

到目前为止它已成为国民经济和国防建设及社会发展中的主导材料之一。

由于工程塑料具有 优良的力学性能、耐化学性能、耐蚀性、高比强度、高比模量、 良好的结构特性及功能特性、灵活的可设计、可配制性与低成本加工性等，在国民经济各个部门具有广阔的应用前景，已成为各工业部门不可替代的重要原材料。

（一）工程塑料已成为车辆应用和制造中的主体材料

工程塑料在车辆中的应用量占工程塑料总体用量的1／3。

主要部件类型为：结构部件、装饰构件和功能制件等。工程塑料的密度仅是钢的1／4～1／5，将这些材料用于车辆可在很大程度上减轻自重、提高车速，同时还可以减少轴和轮胎的磨损，延长使用寿命。

尤其重要的是质量减 轻可在很大程度上降低油耗。采用工程塑料制造汽车部件，在相同条件下耗油不超过钢 制汽车的1／4，这是一个非常有诱惑力的比例，因此美国、日本等几个大汽车公司如福特、丰田，都非常重视用工程塑料制造汽车构件。据报道，福特公司一辆由碳纤维增强塑料制造车身主要部件的小轿车，其燃料效率提高了38％。

此外，由于工程塑料韧性好，受到撞击后大幅度吸收冲击，可避免重大的伤亡事故。 英国曾展出一辆由芳纶增强塑料制造的轿车，展览者用铁锤猛击车顶竟无破损，同时以100km／h速度碰撞也未损坏。

用工程塑料制造的汽车部件很多，如驾驶室、挡泥板、保险杠、前脸、引擎罩、仪表盘、地板、座椅等。日本东丽公司研制成功用碳纤维／环氧做的驱动轴、板簧，这种 板簧质量轻、弹力大，仅用一片就可代替传统的多片叠板弹簧。

工程塑料构件已逐步渗入到火车结构。铁路是国民经济的动脉，铁路运输对整个国 民经济的发展具有重大影响。铁路运输约占一个国家运输总量的60％。制造火车的主体材料是钢和木材，我国木材资源缺乏，使用钢材又不能满足要求，所以从 20世纪 50 年代起人们就寻找可以替代的材料，通过国内外的实验证明，工程塑料是制造铁路运输装备较好的材料。

世界上有许多国家已把工程塑料用到火车制造业中，并取得了良好的效果。日本新干线上的高速列车，其车箱外壳是由泡沫塑料夹芯的玻璃纤维增强聚酯制成的，这种材料结构刚度大、保温、抗振、防水性好，在高速行驶时不会产生过度的颠 簸。

用工程塑料制造的还有水箱、整体卫生间、车门窗、冷藏车保温车身、运输液体的 贮罐、集装箱等。这种集装箱自重轻、耐冲击性好、密封、防水、防腐蚀、防污染，因而运载效率高，又经久耐用，所以它将是取代钢制或铝制集装箱的极好材料。除用于车体结构外，工程塑料还是铁道通信线路工程中使用的优良材料。通常用它做成信号机、变压器箱、电缆盒、轨道绝缘材料。据报道，英吉利海峡连接英、法两国的隧道铁路，其电缆线绝缘材料就使用了工程塑料。

（二）工程塑料是普遍应用的建筑材料

为推动高强轻质建筑结构的发展起了重要作用，用于建筑工业的工程塑料，绝大多数是高效低成本玻璃纤维增强塑料。由于这种材料具有优异的力学性能，较好的隔热、隔声性，吸湿和透水率低，电绝缘性能好，有很好的耐化学腐蚀性，特殊处理的玻璃纤维增强塑料具有较好的透光性，加之装饰性好， 尤其是它的性能可设计性和产品设计的高度灵活性，一直为建筑业所青睐。

目前已在建筑结构、围护、门窗、卫生洁具、采暖、通风、建筑装饰等方面广泛应用。玻璃纤维增 强塑料作承重结构和围护结构，与传统钢或混凝土等材料相比独具特点，玻璃纤维增强塑料的轻质、高强，可作成大跨度、大幅面的屋梁及顶棚等建筑构件，用于宽敞明亮的展览馆、体育馆、电影院、剧场等建筑尤为适宜。

前苏联、德国已建成跨度为18～24m 的温室，上海玻璃钢研究所在云南建造了一座直径44m的玻璃纤维增强塑料球形雷达天线罩。按设计分析，如采用玻璃纤维增强塑料为双曲面屋顶结构，其跨度可达200m，这样无需任何梁柱支撑的大跨度结构 只有用玻璃纤维增强塑料才能实现。

同时由于它具有隔热、隔声、防水、阻燃、易装饰等性能，也是围护结构的极好材料。用玻璃纤维增强塑料制备的凉水塔、卫生间洁具、高位水箱等制品在我国已形成较大的生产规模，目前已完全取代了钢筋混凝土、金属和木材等传统建筑材料。而且具有耐腐蚀、高强度、质量轻，并可根据建筑的风格设计成各种形状。这一新的结构物对解决我国大多数城市供水缺乏问题无疑是件极大的好事。

（三）工程塑料已成为新型防腐材料

在化学防腐工程中具有无可替代的地位玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂和聚酰亚胺等增强塑料具有较高的耐化学介质腐蚀性。例如，玻璃纤维增强环氧在碱溶液中可使用10年，而普通钢管只能使用1年多。

在酸介质中玻璃纤维增强塑料比不锈钢表现出优异的耐蚀性，因此在石油化工等防腐蚀工程中，近年来越来越广泛地得到应用，已成为不可缺少的新型耐腐蚀材料。

目前用玻璃纤维增强塑料制造的化工耐腐蚀设备有大型的贮槽、容器、传质用各种 管道、管道的弯头、三通、管接头等配件以及通风管道、烟囱、风机、泵等。对用于防腐工程的玻璃纤维增强塑料产品早在1965年美国就制定了有关的设计、制造检验标准和规范。

英国、加拿大和日本等国也都相继制定了相应标准，如日本增强塑料技术协会1975年制定的 “手糊法成型耐腐蚀玻璃纤维增强塑料设备制品标准”。1969年美国制定了 “缠绕法制造玻璃纤维增强塑料贮槽制品规范”。

从上述的定型标准和规范可见，工业发达地区的北美、西欧和日本等对玻璃钢在防腐工程领域所发挥的作用十分重视，并已经形成了一个庞大的产业，在国民经济中占有一定的地位。

我国从20世纪60年代初在玻璃钢技术引进后不久，即开始了在化工防腐中的应用，并收到了良好的效果，预计玻璃纤维增强塑料作为防腐工程材料，在我国将有极其光明的发展前景。

（四）工程塑料已逐渐成为基础工业不可短缺的主导材料

1）在电器工业中用做层压板、敷铜板、绝缘管、电机、护环、槽楔、绝缘子、灯 具、电线杆、带电操作工具等。

2）农渔业方面用于蔬菜、花卉、水产养殖、养鸡、养猪等温室，以及粮仓、水渠、 化粪池、粪便车等。

3）在机械制造工业中工程塑料的用途很广，如风机叶片、纺织机械部件、化纤机 械、矿山机械、食品机械部件、齿轮、法兰盘、防护罩等。

4）用于体育器材，如撑杆、弓箭、赛车、滑板、球拍、雪橇、赛艇、划艇、划浆 等。

5）航空工业在大型的主航线民航飞机上也开始应用，如美国波音 737至波音 767， 欧洲的空中客车 A310～A340，前苏联的主航线客机等型号上用作机头雷达罩、发动机 罩、副翼、襟翼、垂直尾翼和水平尾翼的舵面、翼根整流罩以及内部的通风管道、行李 架、地板、卫生间、压力容器等。

6）在船舶工业用于制作各种工作艇、渔船、交通艇、摩托艇、救生艇、游船、军 用扫雷艇和潜水艇等。

7）人造地球卫星几乎全部是由不同的纤维增强塑料和复合材料制造的空间结构， 如卫星仪器舱本体、框、梁、桁、蒙皮、支架、太阳能电池的基板、天线反射面等。特别是地球同步通信卫星的天线反射面，始终要准确地对准地面上某一个接收站，当卫星反复处于地球的向阳面和背阳面的交变过程，卫星上的温差可达200℃以上，在这样的交变温差下要求天线反射面的支架不热胀冷缩，需要由 “零膨胀”材料制成。

目前只有经过精心设计的工程塑料和复合材料才能具备 “零膨胀”这一特殊性能。

来源：互联网

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