(2)稀酸水解法。稀酸水解法采用酸浓度为0.5%～1%的硫酸，在140～180℃条件下使纤维素、半纤维素水解，将纤维素中的己聚糖水解成己糖，将半纤维素中的戊聚糖及己聚糖分别水解为戊糖和己糖，然后再经微生物发酵将糖变成乙醇。世界上以前建的生产装置大都采用此法，但由于该法会生成大量副产物，在200℃高温会降解糖类、减少碳源、降低乙醇收率，并且还有工艺流程较长，装置投资费用较高等缺点，故现都巳停产或停用。

(3)浓酸水解法。浓酸水解法是20世纪80年代末才开发出来的新方法。该法采用约70%的浓硫酸在较低的温度和压力下以较合理的反应动力将纤维素、半纤维素水解成单糖，再用离子交换树脂分离经水解得到的含有12%～15%糖浓度的酸-糖物流，得到纯度为98%的糖物流，然后再经微生物发酵将糖变成乙醇。该法无副反应，单糖收率高。整个工艺过程分为原料粉碎与输送、浓酸水解、木质素处理、糖酸分离、酸的浓缩、酵母制备及发酵、乙醇精制。浓酸水解法与稀酸水解法相比最大的优点是单糖收率高达95%，水解用的浓硫酸约有98%可以回收再利用，中和酸生成的石膏量较少。因此，浓酸水解法将是今后有发展前景的工艺之一。

(4)逆流酸水解法。逆流酸水解法是近年才开发出来的新方法。美国能源部所属的国家再生能源实验室对此技术的利弊进行了综合鉴定，认为该工艺可增加葡萄糖收率(达84%)，并能增加乙醇发酵率(达95%)，而且还能降低生产成本。生产1加仑乙醇可节省33美分(生产成本达0.77美元/加仑乙醇)，参见表5。

(5)一步酶工艺法。一步酶工艺法是采用纤维素酶进行水解，使糖化和发酵同时发生。该法是近年才开发出来的新方法。美国能源部所属的国家再生能源实验室对此技术的利弊进行了综合鉴定，认为该工艺能在30～50℃的较低温度下进行，能减少糖类降解，能使水解和发酵同时发生。他们认为该法最大的优点是能够降低生产成本(达0.5美元/加仑乙醇)，比现有技术的工艺费用节省了3～4倍，是今后技术开发的一个重要方向。

4应用前景

我国是一个石油消费大国，预计今后10年中我国将成为世界第二大石油消费国。目前我国石油消费量正以每年13%的速度增长，预计今后十年还将以年均4.7%的速度递增。而全国汽油消耗量在1999年为3600余万t，现在每年消耗汽油量已达4000万t。但令人遗憾的是：我国面临的一个严重问题却是原油资源不足，我国从1993年起已成为石油净进口国。

在这种情况下开发应用乙醇汽油，意义显然是巨大的。以农产物、农林废弃物为原料生产乙醇，将为人类提供取之不尽的新能源，显然具有广阔的发展前景。推广使用乙醇汽油不仅可以缓解我国石油紧缺的矛盾，同时可以有效解决玉米等粮食作物和秸秆等农林废弃物的转化，促进农业生产的良性循环。原油的供求矛盾一直是制约我国经济发展的长期压力，而燃料乙醇却无需原油。它是通过光合作用从田间获取的再生资源，是可转化的太阳能。

根据我国汽油现在的消耗水平进行理论预测，若在汽油中添加10%体积的燃料乙醇，则可替代400万吨等量的汽油，一年可为国家节省外汇15亿美元。除此之外，由于燃料乙醇的原料主要是粮食，因此可以有效解决粮食深加工转化问题。按3吨玉米生产1吨乙醇计算需要1200万t玉米。而按中国正常年景，每年都有1500万t玉米的剩余，因此生产400万t乙醇是有原料保障的。另外，我国是农业大国，每年有农作物桔秆约6.5亿t。据初步统计，作肥料和饲料约用3亿t，占秸秆总量的50%；作燃料和工业原料约30%；还有约20%末被利用。若我国每年生产的6.5亿t秸秆中仅利用l亿t秸杆来生产燃料乙醇，乙醇的产量就可达到2000万t，可见潜力之大。随着科技的发展，用秸秆、树叶、垃圾生产酒精的技术已经成熟，潜在生产能力一年约为5000万t左右。

长期以来，由于用纤维素、半纤维素水解后的单糖生成醇及其他化工产品的工艺技术生产成本高，制约了该转化技术的发展。到了20世纪90年代，美国某公司开发出的浓酸水解法技术，由于其工艺比较合理，在现有千吨级试验装置上的试验结果表明，酸的利用率和回收率高；糖酸液分离后可得到的糖液浓度也高，生产成本较低，具有较好的经济效益，具备建设具有一定规模生产装置的可行性。目前，国外正在按此技术设计5～l0万t/a规模的生产装置，并拟选厂建设。我国有关单位也与美国该公司进行了技术交流.按其提供的5～l0万t/a规模装置的设计数据，选好了国内北方某地的厂址，并进行了预可行性研究。

按当地的水、电、气和原料秸杆的价格进行经济评估，其生产乙醇的成本低于目前国内用粮食为原料生产的乙醇，但高于炼油厂生产汽油的成本。目前这样生产的乙醇与汽油相比虽然不具较强的竞争能力，但与汽油的添加剂MTBE相比却具有一定竞争能力。经济上是可行的，且更有利于环境保护。因此，目前从人类寻找更有利于环境保护的汽油添加剂这一观点来说，发展乙醇汽油是可取的。国内某地的乙醇厂目前也正在作秸秆生产乙醇的中试，在试验取得较好结果的情况下，将规划兴建较大规模的生产装置，发展国内用秸秆生产乙醇的工业。

以农产物、农林废弃物为原料生产乙醇，是一项生物工程，将为人类提供取之不尽的新能源，具有广阔的发展前景。

二 : 纸手机：纸手机-发明，纸手机-应用前景

2011年5月5日加拿大皇后大学发布了一款名为“PaperPhone（纸手机）”的概念设备，将柔性显示屏和柔性主板组合而成的手机变成现实。该学校的媒体实验室完成了纸手机的设计和制作，这款手机可以像一张纸页一样进行互动，可以通过模拟翻页进行各种操作，或者直接用钢笔在上面写字。这款手机由一块9.5厘米柔性电子墨水屏进行显示，在柔性电路板上进行印刷的主板同样可以承受折叠，这样整个手机就可以实现灵活的操作方式，并且方便携带。此外他们还设计有一款可以绑在手腕上的腕带电脑，未来这种技术还将会应用至更大屏幕的柔性平板机中。

纸手机_纸手机 -发明

纸手机并非纸做的手机，但它的确拥有纸张的普遍特性，超轻薄，也允许卷曲和翻折。
这款“概念”手机厚度堪比信用卡，拥有9.5cm对角线长度的电子墨水（E-Ink）薄膜显示屏，重量则不足iPhone4手机的六分之一。由于柔韧性极高，纸手机非常贴身，它甚至能被塞进钱包里。
该学校的媒体实验室完成了纸手机的设计和制作，这款手机可以像一张纸页一样进行互动，可以动过模拟翻页进行各种操作，或者直接用钢笔在上面写字。

纸手机不仅能打电话，发送短信，还能够储存电子书和播放音乐等等，可谓是一台小小的纸电脑。开发人员说纸手机无人使用之际是不消耗电量，另外手机还很结实，经得起捶打，这一产品的外观、触感和使用方式都像一张能人机交互的纸片。

纸手机_纸手机 -应用前景

尽管7000美元至10000美元的高额造价，阻碍了纸手机推出市场的步伐，但就目前看来，纸手机已经完全能够做到智能手机可以做的一切，拨打和接听电话、发送短信、听音乐、看电子书、地图导航等等。
“纸手机”的创造者、人类媒介实验室主任罗埃尔·沃特加尔（RoelVertegaa）对此研究项目怀有高度热情，并表示“这就是未来。不出五年，一切产品都会变得像这款纸手机一样，拥有超薄、柔韧的外观和质感。”
“纸手机”研究团队则认为，在未来的五至十年内，纸手机将会取代当前市场上所有的智能手机，甚至是iPhone。

纸手机_纸手机 -特点

这款手机由一块9.5厘米柔性电子墨水屏进行显示，在柔性电路板上进行印刷的主板同样可以承受折叠，这样整个手机即可实现灵活的操作方式，并且方便携带。
此外他们还设计有1款可以绑在手腕上的腕带电脑，未来这种技术还将会应用至更大屏幕的柔性平板机中。

“不论是外观，还是触感，或者在真正运行之际，这种手机都像是一张能跟人互动的纸。”沃特加尔说，“尽管它看上去似乎很容易掉进沙发的缝隙里。”纸手机的最特别之处在于，机身一旦被折叠，就能触发一切功能和特性。
除了传统意义上的手写笔，纸手机主要通过翻折机身的方式进行人机互动。例如，弯曲机身两侧，就可弹出应用程序界面；阅读电子书时折叠机身右上角可实现翻页。目前，研究团队已经为纸手机开发了五种应用程序，以对其丰富的功能潜力做出说明。更多的手机应用也将随后推出。
纸手机运用了和Kindle相同的电子墨水（E-Ink）显示屏技术。“电子墨水能使阅读更加舒适，这比用电脑屏幕阅读要舒服得多。”“纸手机”研究团队主要成员奥黛丽·吉德（AudreyGirouard）在接受《外滩画报》采访时说，“你就像在看一本书。”
由于依赖电子墨水技术，纸手机的耗电量极低。甚至在无人使用时，其耗电量为0。显示屏仅在刷新屏幕数据时耗费电量，一旦完成一项信息的更新，就不需要其余任何的电量去维持它的显示。

纸手机_纸手机 -缺陷

坐姿不对可能误拨电话
不过细心的媒体也提出了疑问。“纸手机”用户必须小心坐姿，因为你坐下动作可能折弯手机角，导致拨出错误电话。
此外，“纸手机”雏形没有摄像头的设计。但生活在4G时代，视频通话、微博控是眼下最热门的应用。这个缺陷将会让人觉得这款手机脱离时代。
造价高达7000至上万美元
英国《每日邮报》5日援引维特加尔的话说，“纸手机”可以像纸片一样摞起来或散布于桌面，显示内存资
料的同时，占地大小可控，无疑向无纸化办公迈进1步。
维特加尔相信，“纸手机”将引领下一代手机潮流，5年至10年内，市场上销售的手机都将有相似外观和触感。价格是制约“纸手机”推广的1大因素。这款产品原型机造价在7000美元至1万美元之间。不过，维特加尔认为，使用“纸手机”将是大势所趋，会给现在领衔智能手机行业的苹果公司带来“压力”。“它绝对会取代iPhone，这一点毫无疑问。”

纸手机_纸手机 -售价

价格是制约“纸手机”推广的1大因素。这款产品原型机造价在7000美元至1万美元之间。

三 : 浅谈透水路面应用现状及发展前景

【摘 要】通过对传统道路不透水路面破坏机理分析，进而引出并介绍常见透水路面及其相应路面结构设计，使得两种路面工程应用形成对比分析。此外，结合常见透水路面的工程应用，探讨不同透水路面优缺点以及应用条件，包括透水路面结构在基层、底基层中的应用，最后借此对透水性路面应用前景展开分析。

【关键词】道路工程；透水路面；热岛效应；应用现状；发展前景
On the permeable pavement application status and development prospects
Cui Qian
（Guizhou Lu Tong Highway Engineering Supervision Co.， Ltd Guiyang Guizhou 550001）
【Abstract】By way of traditional impervious pavement failure mechanism analysis， and thus leads and describes its corresponding common permeable pavement pavement structure design， making two kinds of pavement engineering application form comparative analysis. In addition， combining common permeable pavement engineering applications， and to explore the advantages and disadvantages of different permeable pavement and application conditions， including permeable pavement structure at the grassroots level， sub-base application， and finally to take on the permeable pavement to analyze prospects.
【Key words】Road works；Permeable pavement；Heat island effect；Application status；Development prospects
1. 引言
（1）近年来，传统不透水路面路用性能局限性越来越显著。一方面，不透水路面无法及时将使用范围内的积水及时排出使用范围范围以外，经研究发现，一旦传统不透水路面由于结构设计缺陷、疲劳破坏等原因引起路面发生破坏后，水的渗入破坏将会进一步加速路面破坏，如果不能尽快将水排出路面使用范围之外，道路路用性能将受到严重影响。如沥青路面长期在水作用下会发生集料离析，沥青剥落现象，进而引起沥青路面坑槽等路面病害，久而久之，将会影响路面使用寿命；再如水泥混凝土路面采用的半刚性基层，若面板下基层积水不能及时排水，进而容易产生唧泥现象，严重影响路面使用性能。另一方面，不透水路面与环境的协调性较差，硬化路面改变地面蒸发循环系统，是引起城市内涝以及热岛效应重要原因，对生态城市的建设不利，同时这与现代绿色道路建设理念以及环境保护是极不相符的。
（2）针对以上问题，透水路面设计理念应运而生。目前，多种透水路面设计理念已经被提出并进行推广应用。透水结构层不仅可以直接用于道路工程面层结构直接改善路面透水性能，像透水砖铺装路面、透水混凝土路面、开级配沥青混凝土路面、多孔沥青混凝土路面以及大孔隙新型透水路面等等；另一方面，透水结构成还可以用于道路基层、底基层等结构，像级配砾石、级配碎石、填隙碎石在基层和底基层的应用。实践表明：透水路面不仅可以显著提高路面抵抗水破坏的能力，提高路面使用性能以及使用寿命，改进路面表面抗滑构造深度，提高行车舒适性能，降低行车噪音等录用效果；而且透水结构在基层底基层路面结构设计中也有广泛的应用，结合透水面层一起使用，进而改善整体路面结构的透水性能。
2. 不透水路面破坏机理分析
2.1 水泥混凝土路面水破坏机理分析。
（1）水泥混凝土路面具有较好的刚度、强度、以及稳定性，被广泛用于各等级公路建设。但由于其行车性能较差，目前已经逐步被沥青混凝土代替，但是就目前来讲，水泥混凝土路面在我国公路网中还是占有极大比例。由于水泥混凝土路面以拉应力破坏为设计指标以及水泥混凝土材料本身局限性，需要在混凝土面板设计中设置缩缝、胀缝以及施工缝等，以防混凝土面板由于荷载作用和温度作用进而引起较大的翘曲应力，造成面板的破坏。但是，正是因为这些这些施工需要设置的裂缝，以及混凝土面板由于前期混凝土配合比设计或者施工不当造成的裂缝病害，成为水泥混凝土水破坏的必要前提条件。
（2）水泥混凝土路面直接暴露于自然环境中，雨期到来时，雨水通过面板设置的施工缝或是设计不当引起的病害裂缝进入面板下层。由于我国水泥混凝土路面基层多为半刚性基层，雨水深入后浸泡基层，使基层结合料粘结体系发生部分程度的破坏。当行车荷载作用与裂缝或施工缝前一块板时，产生较大挤压力，进而挤压积于面板下的水体，使水体产生较大的冲刷力冲刷细集料以及填料，进而加速了基层的破坏，久而久之，出现面板脱空现象，最终产生面板断裂，减少路面使用寿命。与此同时，水冲刷、浸润作用如果冲破基层，将会渗入土基，在路面不均匀荷载作用下产生唧泥现象，严重影响路面使用性能。
2.2 沥青混凝土路面水破坏机理分析。
（1）沥青混凝土路面主要采用沥青作为胶结料通过于集料和填料共同作用形成的沥青混合料结合一定的摊铺、碾压等施工工艺铺筑而成的路面。该种路面使用寿命长，行车性能好并且易于养护，已经被广泛应用于高等级公路建设，逐步取代水泥混凝土路面成为道路工程建设首选的路面类型。但是由于沥青本身抵抗水破坏的能力较差，进而导致沥青混凝土路面抵抗水破坏的能力也很有限。因此，如何做到提高沥青混凝土路面抵抗水破坏的能力直接影响沥青混凝土路面路用性能和使用寿命。（2）沥青混凝土路面水破坏的机理主要由于沥青混凝土路面直接暴露于自然环境之中，雨水来临时，如果沥青混凝土路面排水设计不当，将会造成路面积水。积累的雨水浸入集料与沥青的结合界面，导致沥青胶结能力急剧下降，同时沥青从集料上剥落。在荷载等外力作用下，沥青混合料产生更大孔隙，进而雨水得以更大范围的影响沥青混合料的整体性能；同时，在较大的外力下，水体在沥青混合料之间产生较大冲刷力，加速了水对沥青混凝土路面的破坏。随着长期的荷载长期作用下，产生坑槽等路面病害现象，严重影响路面使用性能。
3. 常见透水路面类型
3.1 透水混凝土路面。
（1）虽然水泥混凝土路面路用性能相比较沥青混凝土路面存在不足，但是综合考虑施工工期、施工工艺简易性以及工程造价等因素，该种路面还是具有一定的市场应用前景。因此，针对水泥混凝土路面透水能力差、抵抗水破坏的能力差的问题，有人提出透水混凝土路面结构，该种路面结构兼具了传统水泥混凝土路面刚度、强度、稳定性与透水路面的综合性能；与此同时，可以显著改善城市内涝以及热岛效应等问题。目前已经被一些国家、地区作为新型透水路面接受并推广应用。
（2）透水混凝土路面常见结构为15cm厚多孔水泥稳定碎石基层；面层结构分一层或两层铺筑，材料为8cm厚的透水混凝土面层；最后在进行封层处理，封层材料多为无色透明封层油，如聚氨酯密封处理等。封层结构施工要求透水混凝土面层铺筑完成后，及时养生7天，等待养生结束后，用水清洗路面结构，在进行路面封层。
3.2 沥青混凝土透水路面。
3.2.1 沥青混凝土透水路面又称开级配透水沥青路面（Opened Asphalt Friction Course ，简称OGFC），该种透水路面最早源于德国，约在上世纪60年代，首次在德国铺筑。该种沥青混凝土路面最大的特点在于其兼具沥青路面优越的使用性能与透水路面性能，而其优越的透水性则源于其粗集料之间通过嵌挤形成的骨架结构。一方面，粗集料嵌挤结构有利于该种露肩强度的生成，提高路面抵抗车载的能力。另一方面，骨架结构意味着混合料内部孔隙较大，进而其排水性能更优。该种透水路面可以集多点优势于一身，具体如下：（1）良好的透水性能，可以快速排出地表水，进而其抵抗水破坏能力较好。（2）该种透水路面本身仍未沥青混凝土路面，因此沥青混凝土路面使用性能该种路面同样具有；不仅如此，由于该种路面粗集料较多，因此，路面抗滑性能以及行车舒适性能也有所提升。（3）多孔沥青混凝土的孔隙较大，较大的孔隙对于降低行车噪音具有一定的效果。
3.2.2 但是该种路面对于道路材料要求较高，由于沥青本身抵抗水破坏能力较差，在水的作用下易发生剥落现象。因此，配制多孔沥青混凝土时，需要增加抗剥落剂，以提高沥青的抗剥落性能。不仅如此，往往还要加入木质纤维或者矿质纤维，以提高沥青混合料整体的粘结性能。常见的多孔沥青混凝土露肩铺装结构为：半刚性基层上面铺设沙粒式沥青混凝土找平层，最后铺筑多孔沥青混凝土。其中找平层多为2cm，透水混凝土面层多为4cm左右。
3.3 新材料透水路面。
（1）随着科技的不断发展，各种新型工程建筑材料也是应运而生。新材料不仅可以保证具备传统道路建筑材料的路用性能与力学性能，而且往往在传统材料性能基础上，具有更加的路用性能。其中大孔隙聚氨酯碎石混合料路面即为其中一种。其孔隙率范围一般在15%～30%，具有良好的透水性，是由聚氨酯胶粘剂与单级配或间断级配骨料按一定配合比拌合而成的新型路面材料。目前该种材料主要用于铺装景观道路等轻交通路面。
（2）该种透水路面面板铺装厚度根据岩性以及采用单粒径岩石粒径决定，一般厚度范围在4～7cm。基层结构可以采用半刚性基层或者是级配碎石、级配砾石透水基层。
4. 透水路面工程应用实例
4.1 透水混凝土路面。
（1）广东惠州江北江北技校周边的人行道路以及其他非机动车道均采用了透水混凝土路面结构。其中水泥采用强度等级42.5MPa的硅酸盐水泥，集料选用坚硬、洁净无污染的石灰岩碎石，其中集料性能见表1。
（2）该路段铺装结构设计采用标准水泥混凝土路面结构即15cm厚多孔水泥稳定碎石基层；面层结构分两层铺筑，下面层5cm厚本色透水混凝土，上面层为3cm厚砖红色透水混凝土面层。最后在进行封层处理，封层材料多为无色透明封层油，采用双丙聚氨酯密封处理。
4.2 沥青混凝土透水路面。
（1）多孔沥青混凝土路面在我国多地都有工程使用，特别是在西南湿热地区、东南沿海潮湿地区更是屡见不鲜。上海市西藏北路辟通工程即为多孔透水沥青混凝土路面的一个应用案例。该地道路面工程为六车道路面工程，全长约500米，该路面设计参数具体见表2。
（2）为了保证路面结构的排水效果，该透水沥青混凝土工程还设置了完备的排水系统与之结合使用。改路面工程排水系统通过在路面结构中设置排水管，及时将渗流到地面下的水通过排水管引出到集水井，然后通过钢管接入排水泵站，及时将积水排出。该路面具体面层结构设计为基层上设置2cm厚砂砾石沥青混凝土找平层，紧接着于找平层上铺筑4cm厚透水沥青混凝土面层。路面工程竣工后，通过对路面进行竣工检测，具体检测结果见表3。
（3）路面工程竣工检测结果表明该路面结构具有极佳的透水效果，透水率达到1451ml/15s，对于地下排水要求较高的工程来说，完全可以满足工程排水需求；另一方面，该工程路面压实度、平整度、构造深度等参数均满足沥青混凝土路面使用参数要求，充分说明该透水沥青混凝土路面工程具有较好的路用性能。
4.3 新材料透水路面。
（1）大孔隙聚氨酯透水路面只要应用于景观道路以及非机动车道路面铺装。颜色鲜艳使得该种透水路面具有极好的反光性以及造景效果。不仅如此，聚氨酯透水路面还可以用于岸堤防护工程，有效提高岸坡防冲刷能力，提高岸坡使用寿命。（2）目前，该种路面在停车场、人行道、广场路面铺装都已经开展了广泛的应用，下图1和图2即为该种路面在公园造景道路以及人行道方面的应用。其中图一为成都诺贝尔公园景观道路，地面表层经过腐殖土清除处理后，直接铺筑碎石基层，并于碎石基层上铺筑4cm厚聚氨酯大理岩碎石混合料路面。路面整体结构排水性能好，即使在多雨季节，在其上面行走也不会出现甩水现象，路用性能优越；加上光鲜的外观颜色，使得该种路面不仅可以显著改善城市内涝以及热岛效应的问题，而且起到美化城市的效果。
图1 某公园景观道路
4.4 透水基层的应用。
4.4.1 众所周知，目前我国路[www.61k.com］面结构设计的主流思想还是强基薄面设计理论，因此半刚性基层在我国道路工程应用中依然占据较大比例，如水泥稳定碎石、水泥稳定土、工业废渣稳定土、石灰稳定土等等。虽然半刚性基层具有足够大的刚度、强度以及稳定性，但是往往透水性能相比较而言却较差。也正是因为传统半刚性基层较差的透水性能，才使得水泥混凝土面板或是沥青混凝土路面在基层排水性能较差的前提下，更容易遭受水的破坏。
图2 某标段人行道
4.4.2 目前，对这一问题足够重视并提出策略的国家主要是德国，德国通过对透水基层展开研究并且编制了相应的施工规范。不仅如此，透水基层也是德国路面铺筑的首选基层结构，如级配砾石基层，级配碎石基层、级配砂砾基层、填隙碎石基层等等，工程实践表明，透水基层不仅具有较多的工程应用优势，在我国部分地区，也开始了对透水基层的应用研究。其优点如下：
（1）透水基层满足足够的刚度、强度等力学指标要求，级配碎石基层通过集料级配实验确定各档集料用量，各个粒径的集料组合后，使得其具有较好的力学性能。
（2）极佳的透水性能。透水基层主要通过粗集料嵌挤形成的骨架结构，使得该种基层不仅有较好的力学性能而且骨架孔隙使得其透水性极佳。
（3）透水基层有利于降低工程造价。透水基层减少水泥、石灰等材料的用量，可以显著降低工程造价。
5. 结束语
通过对常见透水路面介绍并且对比传统不透水路面，二者优缺点、以及应用前景显而易见，并且通过对透水路面工程实例进行研究分析，显得出一下几点结论：
（1）不透水路面已经日渐无法满足绿色道路建设理念的需求，不利于解决城市内涝和热岛效应等问题。而透水路面则可以弥补前者的不足之处，符合生态文明指导下的道路工程建设理念。
（2）我国对透水路面的研究还存在不足，像对新型透水路面开发以及应用研究方面经济投入以及相关的透水路面施工以及养生等方面的规范还存在较大空白。建议积极引进国外先进透水路面方面研究成果，并结合本国工程应用环境，形成适应于本国的透水路面研究理论。
（3）为了使透水路面透水抵抗水破坏效果发挥的更好。一方面，可以通过表面封层设置路拱横坡的方式即使引出地表水到路用范围之外；另一方面，可以通过透水面层结合透水基层使用，提高整体结构透水效果，但是该种路面结构要注意基层下部水稳层的设置。
（4）目前，不论是透水路面，还是透水基层均已在我国部分地区开展不同程度的工程应用。实践表明：透水路面不仅可以具有较好的路用性能，而且其较好的透水性可以显著提高路面使用寿命；而透水基层则不仅可以满足基层力学以及使用要求，还能显著降低工程造价。因此，二者均具有较大的市场应用前景。
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四 : 我国ERP应用现状及其发展前景

[提要] 在当今社会信息化发展过程中，ERP管理软件已经走上正规，越来越多的企业开始纷纷效仿成功者选择ERP软件，以希望ERP软件可以将他们的企业带上一个新的高度和水平。随着国内用友、金蝶、浪潮等软件企业的相继崛起，并在国内市场中占有相当大的份额，而且随着中国ERP市场越来越大、越来越开放，相对SAP、Oracle等企业所占有的份额也越来越小。与此同时，国内企业的盲目跟风及相关管理知识的匮乏，导致ERP在国内发展步履维艰。如何才能让我国的ERP发展走上一条健全、稳定的发展道路？本文着重对我国ERP的应用现状进行分析，提出对策建议。

关键词：ERP；应用现状；发展前景
中图分类号：F27 文献标识码：A
收录日期：2012年9月7日
一、我国ERP应用现状
（一）ERP市场状况。目前，国内外的ERP系统数量繁多，国外著名的ERP软件公司有：SAP、ORACLE、ROSS、People—Soft、SSA、ASW和QAD等，国内的有用友、金蝶、金思维、浪潮通软、深圳天思、神州数码、台湾鼎新电脑等。在中国市场中，国内管理软件销售收入已经超过国外软件，而且国内软件总收入，尤其是以用友为代表的重点国内品牌市场份额都大幅超越国外软件总体收入和SAP为代表的国外品牌市场份额。
1、高端市场。高端市场一贯是国外品牌的优势区域，SAP和ORACLE的客户集中于高端市场的大型企业，但近几年随着用友NC、金蝶EAS、浪潮GS、DCMS易拓等产品赢得越来越多大型企业的认可，国内品牌在高端市场增长迅速，国内品牌已经形成和国外品牌抗衡的局面。国内厂商在取得营收和市场份额突破的同时，在房地产、建筑、银行、烟草等部分拥有中国特色的典型行业领域更是取得了领先优势。
2、中端市场。在中端市场，国内软件处于主导地位。原因主要有：一是目前中端应用复杂程度有限，主流的国内品牌基本都拥有成熟的管理软件产品能够满足用户需要；二是国外品牌营销人员和实施服务人员有限。
3、低端市场。低端市场基本被国内软件品牌所垄断，国内厂商的总体份额高达90%以上。用户应用选择的理由很简单，国内软件能够准确把握用户需求关键点，且性价比突出。
（二）ERP在我国出现的问题。就目前我国所出现的ERP实施成功率低、ERP市场混乱、缺乏信息技术应用人员、ERP应用不成熟、管理咨询不足、用户企业满意度不高、安全问题突出等诸多问题，不仅需要ERP软件商进行更适合我国国情的ERP软件的研发与上线工作，还需要增加管理人员的综合管理能力和应用人员的信息技术知识。
二、ERP的发展趋势及对策分析
近20年来，ERP在国内发展经历了MRP II的初步应用、ERP推广应用、ERP产业创始、ERP深入研究、ERP产业茁壮发展等几个阶段。随着信息技术、管理软件系统的进一步发展，加之管理技术与管理思想的进—步融合，ERP将会得到进一步发展，未来的ERP将会具有更好的适应性、灵活性和开放性以及更强的功能。
（一）ERP的发展趋势。随着国家863计划对ERP的支持，国内ERP发展逐渐迅速起来，但与国外相比较，还是处于发展的初期，由于中国国情、管理理念等方面的原因，国内ERP发展将会呈现以下几个趋势：
1、本土品牌ERP公司的崛起。从近几年看，用友、金蝶、浪潮等几家国内较大的ERP公司对国外的SAP、Oracle等形成了较大的竞争压力，凭借在设计上更适合国内企业以及在实施和服务方面的优势，用友、浪潮等大的ERP公司迅速占领国内一部市场。
2、与SOA的结合。早在两年前，用友、浪潮、金蝶等ERP公司都发布了基于SOA构架的ERP产品。在新的构架下，业务功能、安全性、易用性等方面都得到了很大改进。另外一个方面。SOA构架能让用户的ERP系统更加的灵活，实施的成本更低。
3、进军SaaS领域。SaaS的意思是软件即服务，SaaS的中文名称为软营或软件运营。SaaS是基于互联网提供软件服务的软件应用模式。SaaS是软件科技发展的最新趋势。包括用友在内的国内多家公司已经悄然抢滩中国SaaS市场，相信不久的将来ERP系统的SaaS化也是一个必然的趋势。
（二）ERP对策分析。目前，我国ERP的发展还徘徊于中、低端市场，所面临的问题也是层出不穷。为了提升ERP的实施成功率，满足客户需求和市场需求，提出以下发展对策：
1、提升企业管理咨询能力。尽管国外ERP厂商在技术和管理方面更具优势，但是中国本土的ERP企业在对中国本土文化的把握方面具有更大的优势，所以我国本土的ERP企业只要发挥其本土的优势，致力于某些行业，就会实现很大的作为。技术力量是ERP企业进行竞争的最基本能力，随着ERP在我国发展的逐渐成熟，针对ERP实施的管理咨询能力则体现了ERP厂商的竞争能力。
2、运用各种前沿技术，迅速向网络化、互联网办公模式靠拢。基于Internet的ERP将融合最新的企业管理理念及Internet技术，在全新的浏览器/服务器结构上，基于WEB的以供应链管理为核心的资源整合、客户管理、营销管理、跨企业物流网络管理、代理商和分销商管理，产品生命周期管理、决策支持系统等，使企业发展企业文化、建立知识管理体系成为可能。此外，JAVA技术和面向Internet的数据库技术将使其具有良好的兼容性、安全性和扩展性，使企业的应用从原有的办公室桌面，扩展到世界各个角落的计算机、终端，甚至移动电话、PDA、信息家电等新型的终端产品，实现前端办公室，商务智能、电子商务、办公自动化系统和供应链管理的整合应用。
3、做好系统维护与升级。企业在ERP系统的实施完成后应该尽力保留团队的主要人员，做好系统维护和升级工作。ERP系统实施完成应该是一个新的起点，而不是终点。一般来说，ERP企业在未来还要依靠实施ERP系统的工程师改进系统以适应社会的进步。总而言之，在提升管理水平上，ERP企业应该做的探索是无穷无尽的。
4、打造核心技术。ERP虽然是一种以软件为主要形式的产品，但它更是一种管理的经验和理念。国内ERP系统通常缺乏完善的技术架构，不能将前后台有机地联系到一起，更没有国外成熟软件厂商所具备的高度集成能力和技术不断（www.61k.com]升级的机制，因而管理经验的积累和提高，并与当前的IT技术很好地结合起来，才能生产出优秀的ERP产品。
5、壮大队伍，健全人员培养体系。ERP系统的开发、实施和应用，都需要大量复合型人才。复合型人才要具备企业管理知识、信息技术知识、行业流程知识和项目管理知识。复合型人才一定是在实践中经历了多次“摸爬滚打”、反复品尝了“酸甜苦辣”的“学习型”群体。这样才能更好地将ERP的实施工作做好，才能满足企业需求，持续推动ERP事业发展。
6、加强管理思想的转变和理念的更新。企业信息化的过程，实际上就是引进现代管理理念的过程。ERP不仅是一种先进的管理程序和手段，实际上也体现了当代最先进的管理思想和理念，是许多优秀企业管理理念的结晶。联想集团信息化的成功经验表明：先有思想、再有流程、再有模型，然后才有信息化。
ERP已经发展成为当今企业管理方面的主流软件，它集信息技术与先进的管理思想于一体，能帮助企业实现资源的合理调配，并最大化地创造社会财富，是企业在信息化时代生存和发展的得力工具，同时越来越多的ERP软件开发公司和实施顾问公司的成立，培养了大量的专业技术人才和专家级顾问，这些都为ERP在中国的发展打下了坚实的基础，纵观ERP在我国的发展和应用历程，有喜有忧，但前景乐观，未来将成为提高我国企业管理水平和市场竞争力的必要工具。加快企业体制改革，深化企业业务流程重组，加强职工信息化知识培训，增强企业领导层管理水平和对企业信息化的重视力度等都是提高ERP在我国企业推广成功率的重要因素。

五 : PBO纤维发展概况与应用前景

第25卷第2期2010年6月合成技术及应用

SYNTHETICTECHNOLOGYANDAPPLICATIONVo.l25??No.2Jun.2010

专题论述

PBO纤维发展概况与应用前景

汪家铭

(川化集团有限责任公司,四川??成都??610301)

????摘??要:介绍了聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的性能特点,以及单体和聚合物合成、液晶纺丝制造工艺,综述了PBO纤维近30年来在国内外的技术进展及其应用前景,并指出了PBO纤维的竞争形势及开发风险,对今后国内PBO纤维产业的发展提出了一些建议。

关键词:PBO纤维;性能;工艺;应用;建议

中图分类号:TQ342??739??????????文献标识码:A??????????文章编号:

1006??334X(2010)02??0023??06

????聚对苯撑苯并二噁唑,又称聚对苯亚基苯并双噁唑,英文名Poly??p??phenylenebenzobisoxazazole,简称PBO。PBO是一种液晶芳香族杂环聚合物,合成

PBO主要单体之一为4,6-二氨基间苯二酚(4,6??di??aminoresoreinol),简称为DAR。空气间隙-湿法纺丝制成的PBO纤维是一种高性能的芳香族聚酰胺纤维,目前分为两种,一种是直接通过纺丝生成的纤维,称为初生丝或初生纤维(AS),另一种是为提高弹性模量经热处理后的纺丝,称为高模丝或高模纤维(HM)。PBO纤维是继Kevlar纤维(凯夫拉,美国杜邦对位芳纶纤维)之后出现的又一合成的高性能纤维,被誉为21世纪超级纤维材料

[2]

[1]

1??物化性能

PBO纤维的强度、模量在现有的化学纤维中为最高,在火焰中不燃烧、不收缩,耐热性和难燃性高于其他任何一种有机和无机纤维,耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异,并且质轻而柔软,也是理想的纺织原料。由于兼备力学性能和耐高温、抗燃等两种特性,接近于理想的超纤维。PBO纤维的缺点是耐光性差,受紫外线照射易影响纤维的强度,因此使用时应避光。未经表面处理的PBO纤维复合材料层间剪切强度低于芳纶纤维复合材料,抗压强度和染色性也较差。PBO与其他高性能纤维的主要性能比较见表1。

[3]

。PBO聚合体

除可用作纤维外,还用作薄膜和复合增强处理

。

表1??PBO纤维与其他高性能纤维的主要性能比较

高性能纤维名称密度/g??cm-3断裂强度/N??tex-1模量/GPa断裂伸长率,%回潮率,%裂解温度/ 极限氧指数LOI

聚对苯撑苯并双对位芳纶(PPTA)噁唑(PBO)纤维纤维

2.0,0.63.7,3.7180,2803.5,2.52.0,0.6650,65068,68

4.51.951092.44.555029

同位芳纶

(PPT)纤维

4.50.47171.384.540029

高模量聚酯

(HMLS)纤维

0.973.571103.5015016.5

聚苯并咪唑

(PBI)纤维

1.40.285.6301.555041

[4]

钢纤维7.80.352001.40

碳纤维1.762.052301.5

????注:PBO纤维栏中第一个性能指标数据为初生丝,第二个为高模丝。

1.1??力学性能

PBO纤维具有优良的力学性能,特别是其强度不仅超过钢纤维,而且可凌驾于碳纤维之上。在力学性能上,PBO纤维的强度及弹性模量约为对位芳

纶纤维的2倍,其模量被认为是直链高分子聚合物的极限模量。一根直径为1mm的PBO细丝可吊起450kg的重物,其强度是钢丝纤维的10倍以上,是

力学性能唯一超过钢丝纤维的化学合成纤维1.2??热稳定性能

。

PBO纤维的热分解温度高达650 ,被认为是

收稿日期:2010-04-20

作者简介:汪家铭(1949-),男,江苏苏州人,工程师,从事化工科技期刊编辑及化工情报信息工作,发表过化工科技论文210余篇。

24

合成技术及应用第25卷

目前热稳定性最高的有机纤维,工作温度高达300~500 ,在300 空气中100h后,强度保持率分别为48%左右,在500 强度仍能保持40%。高模PBO纤维在400 下仍能保持75%的模量。此外,PBO有异常高的抗点燃性,极限氧指数LOI为68,在有机纤维中仅次于聚四氟乙烯纤维(LOI为95),而且在750 燃烧时产生的CO、HCN等有毒气体很少,大大低于其他芳香族聚酰胺纤维。1.3??尺寸稳定性

高模PBO纤维在50%断裂载荷下100h的塑性形变不超过0.03%,同时PBO纤维在5%断裂载荷下的蠕变值是同样条件下对位芳纶的2倍。PBO纤维还具有负的线膨胀系数,不会因湿度改变而引起尺寸、热及水分的显著变化。PBO纤维从室温加热到400 ,其拉伸模量仅下降17.4%。1.4??化学稳定性

PBO纤维的耐化学腐蚀性良好,除溶解于100%的浓硫酸、甲基磺酸、氯磺酸等强酸外,在其他所有的有机溶剂和碱中都是稳定的,不溶于任何有机溶剂,且强度几乎不变。此外,PBO纤维柔软性良好,织成的织物柔软性近似于涤纶纤维织物,对于纺织编织加工极为有利。PBO纤维的耐药品性、耐

切割性较好,可作为良好的保护材料。

2??制造工艺

PBO纤维的制造主要包括单体合成、聚合体合

成、纤维纺丝3个步骤。制备PBO纤维的生产方法很多,但最好的方法是使4,6-二氨基间苯二酚与对苯二甲酸在多聚磷酸溶剂和缩合剂中进行溶液加热聚合,所得聚合液为液晶状态,经脱泡和过滤后可

[5]

直接进行干喷纺而制得初纺丝。2.1??单体合成

PBO聚合体合成中,4,6-二氨基间苯二酚(DAR)盐酸盐是必需的中间体。DAR单体盐的质量是影响最终纤维产品性能的主要因素之一。目前主要的合成路线和方法有三氯苯法、间苯二酚法、苯胺法、间苯二酚磺化氯化法、间苯二酚磺化法、1,3-二氯苯法等。

美国陶氏(DOW)化学公司成功开发以三氯苯为起始原料进行合成的DRA单体盐,在合成过程中不会生成异构体,收率很高,对PBO的工业化生产起到了很大的作用,但存在原料不易获取、成本高的问题。该合成反应式如下

:

2.2??聚合体合成

1981年,美国Wolfe等人首先报道了PBO的合成方法。经过20年的研究发展,在Wolfe对聚合方法的改善以及在Lysenko发明了单体合成路线的基础上,PBO的研究工作取得了长足的进步。目前合

成PBO聚合体的路线和方法主要有对苯二甲酸法(又称多磷酸法)、对苯二甲酰氯法、三甲基硅烷基化法、中间相聚合法等,目前最常用的是对苯二甲酸法和对苯二甲酰氯法,这两种方法分别以多聚磷酸(PPA)和甲磺酸(MSA)为溶剂

[6]

2.3??纤维纺丝

PBO聚合物纤维纺丝目前最为成熟的是干喷湿纺-水洗干燥液晶纺丝技术,所选的纺丝溶剂有

多聚磷酸、甲磺酸、甲磺酸/氯磺酸、硫酸、三氯化铝和三氯化钙/硝基甲烷等,一般多选用多聚磷酸为纺丝溶剂。PBO在多聚磷酸中的缩聚溶液即可作为纺丝原液,溶质的质量分数调整到15%以上,纺丝原液溶至液晶性,经脱泡和过滤,通过双螺杆挤出机挤出,经过空气层,在喷头进行一次拉伸,大分子链

。

对苯二甲酸法是以4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐为单体原料,与对苯二甲酸(TPA)混合,经过中和反应、脱色处理、干燥后制成复合盐,再以多聚磷酸为溶剂,添加五氧化二磷和抗氧化剂,PPA既是溶剂,也是缩聚催化剂,经过预聚合反应制备出PBO聚合物,反应式如下

:

第2期汪家铭.PBO纤维发展概况与应用前景

25

沿着纤维的轴向取向,形成刚性伸直链原纤结构,在磷酸水溶液中凝固成型。采用磷酸水溶液可以减缓磷酸脱除的速度,有利于纤维内部孔隙的闭合,形成致密结构的纤维。纺丝再经过洗涤除去纤维中的磷

[7]

酸,干燥后卷绕成型。

采用干喷湿纺法液晶纺丝装置,空气层为20mm,稍有喷头拉伸,就能得到直链结构强度为37cN/dtex、模量为1148cN/dtex的初生丝。由于纺丝

时刚直的分子链经过空气层时已高度取向,因此不

再需要经过牵伸工序。纤维抗拉强度的测试条件为夹持距离10mm,速度10mm/min。如果要制备高模量的纤维,可将初生丝在张力下于600 左右的高温中进行热处理,纤维弹性模量上升为1760cN/dtex,而强度不下降。经过热处理的高模丝表面呈金黄色的金属光泽。PBO纤维制造的工艺流程见图1

。

图1??PBO纤维制造工艺流程

3??技术进展

3.1??国外情况

20世纪70年代,美国空军材料实验室为发展航天航空事业而开发复合材料,PBO被作为一种耐高温性能的材料进行开发,美国斯坦福大学研究所(SRI)拥有基本专利,但由于一直受到合成工艺的限制,不能合成大分子质量的PBO聚合物,其优越的性能也难以体现出来。20世纪80年代中期,由陶氏化学公司开发出了一种新的PBO单体合成、聚合及纺丝技术,对PBO进行了工业化开发,并取得其全世界实施权。新工艺同时改进了原来单体合成的方法,合成过程几乎没有同分异构体副产物生成,提高了合成单体的收率,打下了产业化的基础。此外,荷兰阿克苏诺贝尔公司纤维研究所和DELF大学于1997年合作开发了商品名为M??5的新型PBO纤维,但目前仍处在开发阶段

[8]

1994年,得到陶氏公司的授权后,东洋纺公司出巨资30亿日元建成了年产400tPBO单体和180t纺丝生产线,并于1995年春开始部分投入工业化生产。1998年10月,年产200t的生产装置正式投产并开始商业化生产,注册商标为Zylon(柴隆)。根据东洋纺对Zylon的发展计划,2000年的生产能力达到380,t2003年达到500,t2008年达到1000t。至今日本东洋纺公司仍然是世界上唯一一家可以进行商业化生产PBO纤维的公司。目前世界上只有日本具有PBO单体DAR的工业生产能力,但同样存在原料有限、价格高、硝化过程废酸处理难、三废处理易产生剧毒物质等问题,日本许多大公司都在寻找取代其现行工艺路线的工业化方法。3.2??国内情况

国内最早于20世纪90年代开始进行PBO聚合方面的研究,但仅仅是在实验室得到了少量PBO聚合物。由于合成PBO的原料4,6??二氨基间苯二酚国内没有生产,进口试剂价格昂贵,在一定程度上也限制了对PBO的研究。20世纪90年代后期,该项工作基本上处于停滞状态。直到90年代末,日本东洋纺宣布获得高性能Zylon时,国内的高校和科研院所和相关单位才又相继重视这一课题。华东理工大学、浙江工业大学对合成PBO的原料DAR进

。

1991年陶氏公司和日本东洋纺(TOYOBO)公司合作,共同开发PBO的纺丝技术,使PBO纤维的强度和模量大幅度上升,达到PPTA纤维的两倍。1990年日本东洋纺公司从美国陶氏化学公司购买了PBO专利技术。1991年由陶氏一巴迪许化纤公司在日本东洋纺公司的设备上开发出PBO纤维。

26

合成技术及应用第25卷

行了研究。东华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、同济大学、中国航天科技集团四院四十三所和哈尔滨玻璃钢研究所等则对PBO的合成工艺、PBO纤维的制备与性能、PBO纤维增强

[9]

复合材料的性能和应用进行了研究。

东华大学自1999年起开始PBO纤维的研究。在其前期实验室研究工作的基础上,中石化上海石化公司与东华大学合作于2001年进行PBO聚合、纤维成形的研究,目前研究水平居于全国前列。在小试研究的基础上,成功进行了PBO中试聚合研究工作,开发了PBO的合成挤出-液晶纺丝的一体化工艺,制得了高相对分子质量的PBO聚合物,并在国内首次成功纺制出性能优良的PBO纤维。经测试,未经热处理的PBO初生纤维的主要性能指标已非常接近日本东洋纺Zylon产品。

长期以来国外公司对其关键中间体4,6??二氨基间苯二酚一直实行垄断和禁售。国内有些科研院所采用间苯二酚的合成路线,但收率低、成本高,且硝化过程同样存在大量的废液处理问题。2006年2月8日大连化工研究设计院宣布,该院开发成功DAR合成新工艺,与现有工艺相比,该院自主研发的全新DAR合成工艺路线具有原料易得、工艺简单、收率高、污染小、产品纯度高等明显优点,所使用的原料可回收循环利用,既降低了成本,又保护了环境。这一具有国际先进水平的技术目前已经得到国家科技部的立项支持,该技术既填补了我国在该中间体方面的空白,也为研制高性能的PBO制品提供了可靠的原料保障。此外,华东理工大学也成功合成了高纯度的DAR单体盐,并建成了一套试验装置,可以提供一定量的DAR单体盐。

2005年8月27日,北京特斯顿新材料技术发展有限公司的PBO纤维制备技术项目的小试成果通过上海市科委组织的技术鉴定,目前已启动了PBO项目中试前的试验线项目。技术合作方为上

纤维种类长纤维

海交通大学、东华大学。经过多年探索研发后,公司已经初步形成了较为成型的工艺路线,并已取得多项技术成果。目前公司已经初步形成较为成熟的工艺路线,已在小试基础上建立中试线,并生产出了中试产品。在优化洗酸和聚合等关键工艺完成后,即具备了进行PBO纤维工业化生产的技术条件。

4??应用前景

有超级纤维之称的PBO纤维的主要特点是耐热性好,强度和模量高,在航空航天、军工国防以及民用领域具有重要应用价值和广阔前景,PBO纤维的优异性能决定了其应用领域十分广阔,涵盖了高温过滤、电子电气、合成材料、安全防护、国防军工、交通运输、航空航天、桥梁工程、建筑建材等20多个工业领域,见表2所示。但PBO纤维产品数量少,且每千克价格高达2000元左右,也使其大规模的应用受到限制,目前仅用于比较敏感和高级的特殊领域。

PBO纤维的强度和模量为Kevlar纤维的2倍,同时具有间位芳纶耐热阻燃的性能。PBO纤维的极限氧指数为68,在有机纤维中阻燃性较高。PBO纤维的耐药品性、耐切割性较好,作为保护材料有良好的效果。

PBO纤维的用途可分两类,即耐热性的应用和力学特性增强材料的应用。耐热材料应用中最适宜用作制铝工业和玻璃工业制造过程出料时的缓冲垫料,还可用于消防服、炉前工作服、焊接工作服等耐热工作服和高温过滤用耐热过滤材料。PBO纤维力学特性增强材料的应用范围很广,可用于轮胎、运输带、胶管等橡胶制品的补强材料,制作各种防切割伤害的劳动保护服、安全手套、安全鞋、赛车服、飞行员服等各种运动服和活动性运动装备。用PBO纤维制作的复合材料可用于导弹、航天器、飞机、赛艇、

[10]

震动板等。

用????途

表2??PBO纤维的用途

轮胎、胶带(运输带)、胶管等橡胶制品的补强材料,各种塑料和混凝土等的补强材料,弹道导弹和复合材料的增强组分,纤维光缆的受拉件和光缆的保护膜、电热线、耳机线等各种软线的增强纤维,绳索和缆绳等高拉力材料,高温过滤用耐热过滤材料,导弹和子弹的防护设备,防弹背心、防弹头盔和高性能航行服、网球、快艇,赛艇等体育器材,高级扩音器振动板,新型通讯用材料,航空航天用材料等。

铝材挤压和玻璃加工等用的耐热缓冲垫毡,高温过滤用耐热过滤材料,热防护皮带,消防服,耐热劳动防护服,赛车运动服等。摩擦材料和密封垫片用补强纤维,各种树脂、塑料的增强材料,消防服、炉前工作服、焊接工作服等处理熔融金属现场用的耐热工作服,防切伤的保护服,安全手套和安全鞋,赛车服,骑手服,各种运动服和活动性运动装备,飞行员服,防割破装备,混凝土补强材料等。

短纤维短切纤、浆粕、纱线

????近年来,在欧美、日本等发达国家和地区的高层建筑、大型桥梁、海洋工程等建筑领域广泛使用高性能纤维复合增强材料,将纤维布或芳纶浸渍环氧树

脂粘贴于混凝土表面,可以大幅度提高原结构的承载能力和抗地震能力。这种加固技术在建筑物的功能改造、地震或火灾损坏修复、设计缺陷和施工修正

第2期汪家铭.PBO纤维发展概况与应用前景

27

等方面大有用武之地,可以不改变原有建筑结构的尺寸而有效增强圆、方、曲面等各种形状及梁、板、拱、壳、柱、墩等各种部位的强度,且耐酸、碱、盐腐蚀。PBO纤维与环氧树脂、水泥的相容性好,是这种补强方法的很好的使用材料。此外,在桥梁建筑方面,钢丝缆绳由于其自重不能用于长度较长的桥梁,而希望采用质量轻、强度高的缆绳,比强度高、尺寸稳定性好的PBO纤维制作的缆绳就是最好的选择。

PBO纤维在耐热材料领域中正在替代传统材料石棉,目前还在探索用PBO纤维在350 以下的应用领域替代芳香族聚酰胺等难燃纤维,在350 以上的应用领域可替代不锈钢纤维或陶瓷纤维等无机纤维。这是由于无机纤维比较硬,制品容易出现伤痕,影响了其使用性能,而PBO纤维完全有可能克服无机纤维的不足。以往的有机纤维耐热性不够,多在400 以下,从而限制了有机纤维的应用和发展。而PBO纤维的分解温度可达到650 ,是所有有机纤维中耐热温度最高的。因此,在以往难以使用有机纤维的350 以上的应用领域,使用PBO纤维是完全可能的,使耐热材料的应用有了进一步的发展。

在其他领域,PBO纤维还有很多用途,如在电绝缘材料、卫星探测、轻体材料、汽车工业和深海油田开发等方面。PBO纤维作为高速列车车体不仅可以减轻车身质量,还可以使车身强度增加。利用PBO纤维的耐化学腐蚀性,可以制成各种耐腐蚀防护服。在宇航方面,为了减轻有限的负担,强度需要特别高的材料,PBO纤维适合于做在宇宙空间使用的扣子、带子等,在从-10 到地表温度460 这样大范围宇宙空间环境下,PBO纤维可以用作耐热性探测气球的材料。在体育领域,竞技赛艇用帆主要用高强高模纤维制成的片状薄板式材料制作,为使帆布在受到风吹时具有最小限度的变形程度,就必须寻求模量最高的纤维来制作赛艇用帆,PBO纤维优良的力学性能在此得到了很好的应用。此外,PBO纤维也是制造高尔夫球杆、网球拍、滑雪杖、滑雪板、冲浪板、射箭弓弦、自行车赛车的最好的材料

[11]

历史,国内这方面的研究起步晚,在生产工艺技术不

够成熟完善的情况下,由于技术上的不确定性,有可能导致技术的研究和开发迟迟不能取得成果。同时在技术规则的限制、技术的垄断、产品的标准化、技术的工业支持能力等方面将面临着一定的技术风险。因此,为规避技术和投资风险,当前还不宜仓促投入产业化生产。

5.1.2??市场风险

PBO纤维虽然性能优异、用途广泛,但在不少领域中有其他的高科技纤维可以替代其应用,如聚苯并咪唑纤维(PBI)、芳砜纶纤维(PSA)、对位芳纶(PPTA)纤维、蜜胺纤维(MF)、聚苯硫醚纤维(PPS)、高强高模纤维(HSHMPE)等。因此,在应用市场上,PBO纤维产品一定要有价格优势,产品质量要更加稳定可靠,才能在市场上占有一席之地。5.2??发展建议

5.2.1??开发自主产权生产工艺

20世纪70年代以来,尤其是近10年以来,国内外关注新型化纤材料的研发,主要集中在!三高?即高性能、高感性、高功能纤维方面。尽管我国是纤维生产大国,但当前国内仍面临着高新技术纤维消费需求得不到满足、产品价格昂贵等重大问题,要解决这些重大问题,行业必须依靠高新技术的发展,特别是依靠技术创新、工程与集成创新。建议继续加大PBO纤维产业化技术的研发力度,尽快开发具有自主知识产权的PBO纤维生产工艺技术并逐步实现产业化工程技术的突破。5.2.2??完善关键性工艺技术

虽然国内目前在PBO纤维的研究和开发方面取得了一些进展,但是与国外相关产品比,仍存在较大的差距。目前,随着有关PBO研究的不断深入,我国自己生产PBO技术也将逐渐完善,生产成本也会逐渐降低。当前急需重点建设配套的从DRA单体、PBO聚合体到纤维制造的生产装置,形成完整的产业链,填补我国在相关技术领域的空白,打破国外对这一技术的垄断,并能为国内发展这类高新技术材料提供全套成熟的技术。5.2.3??拓展PBO纤维应用领域

以PBO纤维优异的特性,进一步拓展其在高冲击、高负荷、高温领域内的应用,将更加巩固PBO纤维在复合材料领域中的重要地位,使其发挥更大的作用,成为最具有发展潜力和高附加值的产业用技术性纺织品,逐渐在一些关键应用领域取代其他的高性能纤维,这对于我国在国防军工、航空航天等高

。

5??竞争风险与发展建议

5.1??竞争风险

5.1.1??技术风险

PBO纤维在国外已有40多年的研究和生产的

28

合成技术及应用第25卷

科技领域内的科学发展和现代化建设具有十分重要的意义,也将有利于我国高性能纤维领域整体产品结构调整和效益结构的优化升级,并将有效推动下游终端应用市场的发展。

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11刘丹丹,周雪松,赵耀明,等.PBO纤维的性能及应用[J].合成纤维工业,2005,28(5):43~46

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Developmentsurveyandapplicationprospectof

poly??p??phenylenebenzobisoxazazole(PBO)fiber

WangJiaming

(SichuanChemicalWorksGroupLtd.,ChengduSichuan610301,China)

Abstract:ThisarticleintroducedtheperformancecharacteristicofPBOfiber,anditsmonomerandpolymersynthesisandtheliquidcrystalspinningfabricationtechnology,summarizedPBOfiberintherecent30yearsinthedomesticandforeigndevelopmenttechnicalprogressandtheapplicationprospec.tTheintroducedcompetitiveprod??

uctanddevelopmentriskofPBOfiberwereintroduced.SomeproposalstothenextdomesticdevelopmentofPBOfi??berhasputforward.

Keywords:PBOfiber;fabricationtechnology;application;suggestion

国内外消息

度为0.03mm的纤维,并按1.5%的比例掺入到混凝土中,建造了与实物体积相同的桥墩模型,其高度为7.5m、截面宽度达1.8m。科研人员用振动台对桥墩模型进行了晃动强度与阪神大地震相同的3次实验,然后将振动台的晃动强度提高到阪神大地震的1.5倍又进行了3次实验,发现桥墩模型上除了出现10道细小的裂纹以外,没有产生其他损伤。实验结果表明混入聚丙烯纤维后,混凝土的坚韧度增大,从而增加了抗拉伸强度。用这种混凝土建造的桥墩模型能够抵抗相当于1995年阪神大地震1.5倍的巨大晃动。采用该技术制造高架桥建筑材料,则有望提高抗震强度,避免高速公路高架桥在大地震中倒塌而造成重大损失。

(汪家铭)

日本研制新型塑料

纤维高抗震混凝土

一般的混凝土是用水泥和沙子、碎石子等建筑材料混合后制成的。最近日本防灾科学技术研究所与东京工业大学合作,用塑料纤维代替建筑材料里的碎石子,制成了新型塑料纤维高抗震混凝土。这种混凝土采用的塑料纤维是家用塑料储物箱的原料聚丙烯,将其制成长度达1.2cm,截面宽