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近年国内外复合材料产业发展态势与分析

时间:2020-02-01 12:27 作者: 万博体育投注

  现代意义的复合材料以1938年美国连续玻璃纤维投入工业化生产为契机开始发展,到2018年全球产量已达1140万吨,产值830亿美元。当今许多复合材料均非传统材料所能替代而成为人类社会进步的阶梯。我国复材工业1958年起步,2018年产量达430万吨,超过美国,欧盟、日本三大经济体复合材料年产量的总和。

  全球复合材料原材料:树脂基体中,热固性树脂占58%(350万吨)、热塑性树脂占42%(250万吨);增强材料中,玻纤占87.7%(480万吨)、天然纤维占11%(60万吨)、碳纤占1.2%(10万吨)、芳纶0.1%(10万吨强)。

  全球复合材料成型工艺比例:手糊15%、喷射13%、预浸料铺层11%、SMC/BMC 12%、TPC(热塑性复合材料模压) 3%、注射20%、树脂灌注9%、拉挤4%、板材(连续)3%、纤维缠绕10%。

  美国:2018年北美(含加拿大)产量300万吨,占全球26%、产值占28%。热塑性复合材料逾50%,碳纤复材5万吨。主要应用领域为航空航天、交通运输和建筑业,此三大市场约占美国复材市场规模的55%-60%。

  建筑:承重结构、曲面结构、外墙装饰、海上石油平台、桥梁、建筑补强、管道修补。

  美国化工水平高为其复合材料发展的优势,其多年积累之数据库实为难得。在编织拉挤技术上成果颇丰。然个人认为,就复合材料工艺及其装备研发水平而言,美国不如欧洲。如其缝编织物生产线、SMC/BMC、离心浇铸管、凸轮钢带式连续管生产技术均自欧引进。风电叶片技术逊于德国、丹麦。

  美高压环氧玻璃钢管技术成熟,在我国成功地开拓了市场,然由于我的革新与价格优势,美已购我生产线。美率先开发电缆用复合材料碳芯,并向我出口。在高端技术方面,美技术/市场开发能力甚强,如在大型客机、军机上碳纤复合材料件火箭发射回收、新能源/自动驾驶汽车等。毕竟美国财大气粗,可购买国外技朮,更可搅天下英才为其所用。在美国不少中国人在其大学、研究所、公司从事复合材料教学与研发工作,乃至军品开发项目。

  巴西:系南美洲最大的复合材料生产国。2018年复合材料产值6.85亿美元,同比增长3.8%,原材料消费量估计20.2万吨,同比增长3.1%。农业车辆、基础建设、电网建设是其主要应用领域。曾引进意大利管罐生产线。每两年举办一次复材展会,我国有企业参展,并有所获。

  欧洲:2018年玻纤复材产量114.1万吨,占其全部复合材料产量的95%,碳纤复材5.25万吨。德国技术水平及产量均居首位。欧洲甚富创新精神,如多轴向织物、凸轮钢带式连续缠绕管生产线、离心浇铸管生产线、聚氨酯反应注射成型、长纤维增热塑性塑料直接法模压/注射(LFT-D P/I)、玻纤毡增强热塑性塑料(GMT)、自增强热塑性复合材料等均为欧洲率先研发。意大利技术实用,德国也购意缠管机。我国曾引进意、日、法、以色列、美等国玻璃钢管道生产线多条,现在存活的仅意技术的生产线,余均自然淘汰。俄罗斯年产量估计为8万吨。其技术发展极不平衡,有的世界领先,有的逊于一般水平。

  其耐烧蚀材料、纤维/布带缠绕水平较高,玻璃纤维、SMC/BMC及拉挤技术有待提高。

  俄、乌克兰连续玄武岩纤维产品质量位居世界前列,已向我、美、日、加、韩转让技术。

  土耳其:2018年复合材料产量28万吨、产值15亿欧元,同比增长7%。主要应用领域:管道、储罐、基础设施占35%;交通运输、汽车占25%;建筑行业占20%。现有180家大中型复合材料公司、700-800家小公司。土生产碳纤维,并向我出口。采用PDCPD(聚环戊二烯)反应注射成型汽车部件,我有关公司曾往考察。此跨欧亚之国民族源于我国阿尔泰山,曾有昔日奥斯曼帝国的辉煌,有其个性,不可小觑。

  印度:2018年复合材料产量34万吨,同比增长6.3%(2013-2018年均增长率5.9%)。主要市场为电子、电力、基础设施。预计2022年产量将达49万吨。未来5年内年均增长率为8.2%。可再生能源、石油、天然气、运输、电子、电力、化工、基础设施、建筑及水处理等领域是其未来增长的主要推动力。英国在印设有不饱和树脂生产厂,美国在印设有玻璃纤维厂。印复材企业水平有待提升,相当于我国80年代末期水平,原辅材料配套差是其瓶颈,工人劳动条件近年谅已改善。印复材业界购我多台设备,技术亦常交流。印人素质参差不齐,未来发展值得关注!

  中国(大陆):2018年产量430万吨,较上年下降3.15%。近年热固性复合材料产量下降,而热塑性复合材料产量呈上升态势。2018年热固性复合材料产量217万吨,占复材总产量的50.47%,而热塑性复合材料产量达213万吨,占比一跃达49.53%,此乃几不可逆转之势。

  一般未列入统计的覆铜板(CCL-GF/EPR)2018年产量达130万吨,占全球同年产量80%,然中低档居多,用于5G者尚有不少差距。

  我之优势在于配套齐全:我玻璃纤维产能产量逾全球之半。2018年产量达468万吨,出口158.73万吨,占同年产量的1/3强。我玻纤技术先进、产品质佳,已在巴西、埃及、美国建厂生产,印度工厂已在施工中。我碳纤维2018年产量7000吨,有效产能1.5万吨,用量占全球1/4强。

  生产技术、品种、品质及应用近年取得长足进步,T700S级碳纤维千吨级产业化技术荣获国家科技进步一等奖。2018年我碳纤维复合材料产量约3.7万吨(自给碳纤9000吨)。我玄武岩连续纤维产能产量均居世界首位,2018年产量达1.5万吨。四川广安市池窑在全球率先採用2400孔漏板。对位芳纶产能2300吨、产量1800吨。超高分子量聚乙烯纤维产能2.25万吨,占全球52.3%,产量1.5万吨。不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧、酚醛树脂产能产量均为全球之冠。

  PDCPD(聚双环戊二烯)及其复合材料技术居世界领先。我复合材料工艺装备研发与制造能力大有长进,如格栅自动生产线、矢量式连续管生产线等处于世界领先水平。过去西方国家对我禁运,现我之四轴缠绕机也列入禁止出口栏目了。我向发展中国家及英、美、日、俄、乌克兰等国出口缠绕与拉挤设备多台。近年拉绕、在线编织拉挤、聚氨酯在拉挤与风机叶片制造上应用、双壁罐及地下油罐翻新等发展较快,提高了产品品质,并降低了成本。废弃料回收利用已得到重视,并着手多方案实施中。抓环保、淘汰落后生产力,涌现了一些创新企业。高校和企业结合研发项目取得不少成效,如北京通州“千荷泻露”大桥采用了968块复材曲面夹芯板,由清华大学设计、河北华强与秦皇岛耀华两公司制作,美仑美奂。

  中复神鹰等单位完成的T700S级碳纤维千吨级产业化项目获国家科技进步一等奖

  台省人均复材拥有量10kg/年,远超美国。其研发创新、实现高技术含量/高附加值产品的量产并积极投入国际市场,值得称道和借鉴。运动器材、碳纤及预浸料设备、热塑复合材料为其强项。两岸合作已卓有成效。

  据分析,2021年全球复材产量将达1290万吨,将比2018年增长13%,即年均增长4.3%。在创新中发展,努力全面提升我国复合材料水平,提高产品技术含量及附加值,尤要注意环保和废弃物的回收利用!

  说明:鉴于迄今国内外资料统计口径不一,在产品产量上差异颇大。本文国外情况主要引自JEC与德国AVK报告。国内情况主要引自国内报告。感谢中国国际复材展组委会、中国复合材料工业协会、中国电子材料行业协会董榜旗副秘书长、中国化学纤维工业协会玄武岩纤维分会胡显奇秘书长、台湾强化塑胶协会赵玨秘书长、中国玻璃钢学会、中国物资再生协会纤维复合材料再生分会给予的帮助。

  [3] 2018年中国纤维复合材料行业经济运行分析报告 中国复合材料工业协会

  [4] 我国化工新材料产业发展趋势及展望 中国石油和化学工业联合会2019年

  [5] 2018全球碳纤维复合材料市场报告 广州赛奥碳纤维技术有限公司 林刚

  研究员国家级突出贡献专家。1958年毕业于湖北省武昌实验中学,1963年毕业于华中工学院(今之华中科技大学)机械制造工艺及设备专业。

  主要研究方向:酚醛模塑料及模压、连续成型、缠绕、拉挤、大型网格空间薄膜式雷达罩、PA/PE滚塑。

  曾任北京251厂(北京玻璃钢研究院)机电设备研究室主任、中国复合材料工业协会秘书长。

  1963年始即从事玻纤复合材料研究及科技普及工作,为建立我国玻璃钢管道与贮罐工业做了开创性的贡献。致力行业技术进步,促进了“七五”以来我国玻璃钢工业的发展。

  主编有《中国玻璃钢工业大全》、《玻璃钢简明技术手册》等。曾获全国科学大会、国防科委、国家重大科技项目等奖。现仍致力研发新型复合材料技术,和相关高校院所企业交流合作。返回搜狐,查看更多


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