视 窗 玻纤复合材料压缩天然气瓶市场分析 欧洲３Ｂ玻纤公司在《增强塑料》杂志上介绍了 用于天然气汽车的玻纤复合材料压缩天然气瓶的开 发情况和市场形势。 天然气汽车概况 在过去几年中，由于天然气的价格比传统化石 燃料更低，以及其环境足迹更“绿”，以天然气为动 力的汽车获得强劲发展，每年至少有１５０万辆新增 天然气汽车上路。 在过去几十年中，天然气汽车的发展重点是重 载车辆——卡车和公共汽车。然而，由于当今新的 量产技术的开发，可以使用玻璃纤维复合材料来制 造更经济的轻质压缩天然气瓶，复合材料行业已有 能力瞄准最大的汽车市场——轿车和轻型商用车即 轻载车辆市场。 虽然目前天然气汽车市场所用气瓶中９０％仍用 钢材制造，但由于这些新研发的玻纤复合材料气瓶 提供给汽车设备制造商和用户的效益，改变这一形 势并非不可能。 轻载天然气汽车市场 统计数据表明，在２０１０年底，约有１ ３２０万辆天 然气汽车在路上奔驰。即使在汽车市场遭遇危机后 的２０１０年，增长率仍达到１２％。 如上所述，在过去２０年中，复合材料行业主要 关注重载车辆。以压缩天然气为动力的汽车需要比 传统燃料汽车更大的燃料储存空间，这就要求克服 汽车设计的限制，并增加汽车的有效荷载。例如，在 欧洲很容易看到，很多以天然气为燃料的城市公共 汽车顶上装有容量在１５０升以上，用碳纤维复合材 料制成的很轻的气瓶，以保证最大的载客量。然而， 更轻的玻璃纤维复合材料与更昂贵的碳纤维复合材 料相比，显然是一种富有生命力的经济型解决方案。 卡车和公共汽车等重载车辆占全球天然气汽车 《玻璃纤维｝２０１２年第２期４２ 总数的２０％左右，其余８０％就是轿车和轻型商用车 （轻载车辆）。根据欧洲天然气汽车协会对伊朗、阿根 廷、巴西、印度、中国、哥伦比亚、泰国这７个国家在不 同时期之轻载天然气汽车的增量估计，这些国家每年 共有１００万辆新的轻载天然气汽车上路。按每辆汽 车可装多达６个气瓶来看，就很容易评估复合材料行 业使用比碳纤维气瓶更有成本竞争力和更轻的玻纤 复合材料气瓶来装备轻载天然气汽车的潜力。 玻纤复合材料的生命力 为满足轻载车辆市场的需求，有关厂商进行ｌｒ 量产天然气瓶的技术创新。在欧洲，过去几年中德 国Ｘｐｅｒｉｏｎ阿尔法复合材料公司、瑞典Ｇａｓｔａｎｋ公司 等厂商使用Ｅ—ＣＲ玻璃纤维或ＨｉＰｅｘ。ｔｅｘ 玻璃纤维制 出了Ⅳ型复合材料气瓶（用纤维成型外壳，以不渗透 聚合物为内衬）。这些气瓶的优点在于： 比钢瓶减轻重量５５％～６Ｏ％，价值巨大 从纯技术观点看，玻璃纤维增强热固性复合材料 提供给天然气轻载车辆的价值是多方面的。冈玻纤 复合材料气瓶比钢瓶轻５５％～６０％，商用车辆即可获 得有效荷载更高，性能更好，安全性更高，燃料消耗更 低，车辆维护量更少以及ＣＯ，排放量更少的效益。 就轻载车辆来说，每减少１ ｋｇ车辆皮重，就意昧 着增加同等的有效荷载。荷兰Ｇｒｅｅｎｓ集团的厢式 货车原配有５个钢瓶，装上用ＨｉＰｅｒ．ｔｅｘ玻璃纤维制 造的复合材料气瓶后其有效荷载增加了１００ ｋｇ。在 某些情况下，更轻的玻纤复合材料气瓶甚至可让汽 车重新装上乘客座位，这在先前使用钢瓶时［大］总荷 载超标而被禁止。 重量的减轻还改善了轻载车辆的性能和驾驶员 的舒适度，例如改善了加速性能，方便了操作，缩短 了刹车距离，从而提高了安全性。 用玻纤复合材料气瓶替代钢瓶还导致燃料消耗 ＦｉｂｅＰｇｌａ ｓ 视 窗 量减少，从而节省燃料费用。因为ＣＯ：排放量与燃 阿尔法复合材料公司制造的玻纤复合材料气瓶， 料消耗成正比，新的玻纤复合材料气瓶就减少了车 辆对环境的影响。 ２０１ １年Ｇｒｅｅｎｓ集团承担了用瑞典Ｇａｓｔａｎｋ公司使用 ＨｉＰｅｒ．ｔｅｘ玻璃纤维制造的气瓶来改装轿车和轻型商 用货车的业务。最新的消息是，瑞典Ｇａｓｔａｎｋ公司于 ２０１２年３月５日宣布，它制出了零渗透的机动车用 高压压缩天然气瓶。此气瓶的内衬用荷兰帝斯曼公 司的Ａｋｕｌｏｎ（聚酰胺６）树脂和３Ｂ公司的ＨｉＰｅｒ—ｔｅｘ 玻璃纤维制成。零渗透的气瓶达到了针对机动车用 另外，更轻的重量还能减轻轮胎的磨损和离合 器的过早磨耗。 其他优越性 ・达到ＥＣＥ Ｒ１１０规定的严格要求，诸如抗损 伤性、坠落实验、耐火性、疲劳性能、接触腐蚀性酸之 类的极限环境试验等。 ・ＩＶ型高压压缩天然气瓶的严格的ＥＣＥ Ｒ１１０规定。 加拿大一家独立实验室对这种新研制的Ｇａｎｔａｎｋ ３２ 与制造无缝钢瓶所用的多工序工艺相比，制 造玻纤复合材料气瓶所用纤维缠绕成型法更灵活， 所耗能源少得多。 ・气瓶（容量３２升）未检测到任何因渗透引起的气体 损失。瑞典Ｇａｓｔａｎｋ公司的总裁说，ＨｉＰｅｒ．ｔｅｘ玻璃纤 维与Ａｋｕｌｏｎ树脂的结合使ＩＶ型气瓶的性价比得到 优化。由于ＨｉＰｅｒ．ｔｅｘ玻璃纤维能够比较经济地提供 与碳纤维复合材料气瓶相比，经济性更好。 优良的综合性能，它填补了沉重的钢材与高成本的 碳纤维复合材料之间的空白，而新研创的经济实用 的Ａｋｕｌｏｎ树脂可大大减少气体渗漏。这些前所未 有的效果使得这种轻质、零渗透的复合材料气瓶成 为复合材料气瓶制造业的基准。 ３Ｂ公司称，玻璃纤维行业有能力制造能满足轻 玻纤复合材料气瓶现在已成现实，在轻载天然 气车辆市场中成为有生命力的替代钢瓶的产品。例 如，２０１０年新加坡有１ ０００辆出租车换用了Ｘｐｅｒｉｏｎ 载车辆市场所需数量的天然气瓶。３Ｂ公司依靠其专 业技术和高性能Ｅ．ＣＲ和ＨｉＰｅｒ—ｔｅｘ玻璃纤维产品，大可 成为玻纤复合材料气瓶市场中的领跑者。（叶鼎铨） 玻璃纤维类型显著影响ＦＲＰ耐腐蚀性 随着金属价格上升，工程人员和最终用户在腐 蚀性环境中正在更多地使用玻璃纤维增强聚合物 （ＦＲＰ）解决方案。在很多情况下，ＦＲＰ比高价合金 境中表现如何起到重要的作用，因此必须选择合适 的ＦＲＰ原材料来保证它们的耐腐蚀性能符合特定 环境的要求。现今市场上有多种玻璃纤维增强材料 可供（见表１），选用正确类型的玻璃纤维将提高 ＦＲＰ制品的终生性能，减少失败的风险。 成本更低，却能提供至少同等的品质和卓越的使用 性能。这是美国欧文斯科宁公司相关人员最近在 ＪＥＣ复合材料杂志上发表的一篇文章的前言。 腐蚀性环境 玻璃纤维增强材料在面向腐蚀性环境的ＦＲＰ 用途中发挥重要作用。它们提供ＦＲＰ制件要求的 《玻璃纤维）２０１２年第２期４３ 选用合适的玻璃纤维类型 玻璃纤维增强材料的类型对ＦＲＰ在腐蚀性环