复合材料正在取代传统材料

在众多行业中，项目经理和工程师发现复合材料是金属和木材等传统材料的合适替代品。当 2 种或多种材料组合在一起时，就会产生复合材料，其中一种材料是增强材料（纤维），另一种材料是基质（树脂）。当纤维和基质结合时，最终产品的特性优于单独使用的任何一种材料。复合型材用途广泛，正在取代以下行业的旧时最爱：

建造
电信
电气
公用事业
运动休闲
汽车
消费终端产品

复合型材具有卓越的强度、刚度和重量轻，并且可以形成任何形状。理想的应用是大型复杂形状的结构，例如浮顶和挡土墙。复合材料产品适用于需要高性能的应用，例如航空航天、赛车、船只、体育用品和工业应用。聚酯树脂中的玻璃纤维是应用最广泛的复合材料，通常被称为玻璃纤维。玻璃纤维重量轻、耐腐蚀、易于按要求定制，并具有良好的机械性能。如今，玻璃纤维在建筑和基础设施、电线杆、娱乐和工业设备等领域发挥着重要作用。它是建筑和腐蚀设备等行业的主要材料。复合型材可以用玻璃纤维、碳纤维（石墨）、凯夫拉（芳纶）、聚酯和石英等纤维制成。这些纤维以垫子、编织、缝纫和连续的形式出现。树脂通常是热固性树脂，例如聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、聚氨酯和酚醛树脂。复合材料的强度重量比优于其他非复合材料。纤维与树脂的重量比范围从 20% 纤维比 80% 树脂到 85% 纤维比 15% 树脂。纤维含量越高，最终产品越坚固，因为连续纤维提供刚度和强度。到 2025 年，全球玻璃纤维市场将从 2020 年的 115 亿美元增长到143 亿美元。从 2020 年到 2025 年，复合年增长率 (CAGR) 为 4.5%。玻璃纤维广泛用于建筑和基础设施行业。广泛的应用加上玻璃纤维在汽车行业的使用增加正在推动玻璃纤维市场的增长。使用复合材料，项目经理和开发人员可以定制纤维和树脂的组合以满足设计要求。以建筑行业为例，在新建和改造工程中，越来越多的建筑师、施工人员和设计师发现使用复合型材的好处。这种型材被称为纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料，通常包含两种成分：称为基质的聚合物粘合剂和增强纤维。复合材料具有多种特性的组合，使最终产品优于单个组件。强度和刚度等特性将取决于增强纤维的尺寸、形状、重量/体积。树脂基体——取决于比例和类型——也会影响最终产品的物理特性，例如抗冲击性。添加剂可以应用于最终产品，以赋予诸如颜色、耐火性或抗紫外线性等特性。总的来说，制造商已经开发了专有配方和制造技术，以在广泛的住宅和商业建筑应用中定制高性能属性，其中不仅包括翻新工程，还包括新建筑项目。目前，有多种树脂系统和纤维基质可供选择。作为粘合剂的树脂是热固性塑料（例如聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯、聚氨酯、改性丙烯酸树脂），用作将增强纤维粘合在一起的胶水。FRP 型材在金属或木材等产品不太理想的应用中特别有用：例如，腐蚀问题或需要轻型结构形状以便于安装的应用。玻璃纤维支柱型材最常见的应用之一是在结构暴露于化学物质或昆虫降解猖獗的外部环境中。其中包括水处理厂、室外人行道、甲板和电线杆。其他一些应用包括：

主要建筑结构
挡土墙、挡墙柱
冷却塔结构
大跨度屋顶、墙壁和水箱盖梁
电缆管理系统和支持
住宅/海滩甲板杆谷仓、甲板和门廊支撑

复合材料的特性取决于所用纤维的类型。虽然玻璃纤维是许多塑料复合材料的主要成分，但使用的其他材料包括芳纶（凯夫拉尔）、硼和碳。这些材料中的每一种都为最终产品提供强度和刚度，并且可以在不同程度上控制最终产品的重量。可以制造范围广泛的特性和性能水平以满足特定应用的要求。

比较玻璃纤维和碳纤维

让我们比较一下玻璃纤维和碳纤维。玻璃纤维是两种材料中较旧的一种。通过将玻璃熔化成线并将这些纤维与树脂结合在一种称为拉挤成型的制造方法中，最终的型材以纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料的形式出现。数以千计的成束纤维组合在一起形成丝束——成束纤维束。这些丝束可以编织在一起形成织物，粘合或缝合在一起形成垫子，或者单独放置形成“单向”材料。然后将其与树脂结合，制造从管材、棒材、棒材到赛车和卫星的各种产品。玻璃纤维比碳纤维更灵活、更便宜。玻璃纤维通常用于大批量应用，在这些应用中，低单位成本是优先考虑因素，而重量不是。对于不需要指定面积尺寸或该尺寸的最大刚度的应用（例如建筑隔热材料、储罐、车身面板和防护头盔），玻璃纤维是首选材料。与合适的树脂结合使用时，碳纤维非常坚固且重量轻。事实上，碳纤维的抗拉强度高于许多金属。这就是为什么飞机和船只制造商转向碳纤维而不是金属和玻璃纤维替代品的原因。

玻璃纤维经久耐用

比较韧性时，玻璃纤维非常耐用，轻而易举地击败了碳纤维。尽管所有热固性材料都比较坚韧，但玻璃纤维——由于其柔韧性——更耐用。相比之下，虽然碳纤维比玻璃纤维更坚硬，但耐用性较差。总而言之，碳纤维和玻璃纤维市场在过去十年中都取得了巨大的增长。总的来说，玻璃纤维的应用范围和领域更为广泛。话虽如此，玻璃纤维材料的应用范围要广泛得多，结果是制造了更多的玻璃纤维并且价格更低。