全球復合材料市場的前景一片光明。從大型航空航天部件到小型消費品,不同細分市場的產品對輕質材料的需求日益增加,而復合材料正契合了這一市場趨勢。
根據市場研究公司Lucintel的數據,到2022年,全球復合材料終端產品市場預計將達到1132億美元。那么這對復合制造商及其材料供應商意味著什么呢?行業專家在今年的行業年度報告中進行了預測與評估。
玻璃纖維市場
Dr. Sanjay Mazumdar Lucintel首席執行官
總的來說,在美國,復合材料行業2017年表現強勁。盡管出現國一些意外因素,由于颶風哈維和伊爾瑪颶風導致墨西哥灣和東南部的工廠關閉、原材料供應中斷、集裝箱短缺、航運時間延長。但在2017年的第四季度,颶風帶來的影響趨于穩定,所有部分都顯示出積極的結果。
在復合材料行業中,玻璃纖維是主要的增強材料。美國的玻璃纖維市場在2017年增長了4%,達到25億英鎊,價值21億美元。市場預計到2023年將達到31億英鎊,復合年增長率為3.4%。
運輸、建筑、管道和罐體是玻璃纖維應用的三大主要領域,占其總容量的69%。隨著美國水務和廢水基礎設施的發展,以及越來越多的建筑設施開工,汽車生產、石油和天然氣相關業務活動的積極增長,預計將在2023年及以后推動玻璃纖維市場的進一步發展。
就供需而言,2017年全球玻璃纖維產能為112億英鎊,目前利用率為93%。
Lucintel預測,隨著玻璃纖維供應商產能的進一步增加,玻纖生產線的產能利用率將在2018年降至約91%。例如,在2018年,歐文斯科寧(Owens Corning)計劃在法國和印度新增投產;Jushi和Johns Manville計劃在美國增加產能;泰山玻纖正在印度投資,而?i?ecam Group在土耳其增建了新工廠。
隨著越來越多的應用出現在不同的終端市場,推動玻璃纖維市場不斷發展。大多數市場的采購決策仍然深受GFRP組件價格的影響。為了進一步推動玻璃纖維市場的增長和競爭優勢,行業需要關注以下幾點:
降價:行業需要尋找降低復合材料零部件成本的方法,因為它與鋼鐵、鋁,甚至混凝土相競爭。有很多創新機會可用于降低復合材料零件的原材料、人工和能源成本。例如,為了在價格敏感的2000億美元的螺紋鋼筋市場中競爭,一個有競爭力FRP鋼筋生產商必須想出一種創新的技術,用玻璃纖維和沙子制造鋼筋,以便能夠將FRP鋼筋的成本降低近40%。
創新制造技術:行業需要開發具有縮短周期時間和降低成本的變革性的制造技術。復合材料有很多創新機會,因為它們在設計、材料選擇、制造和組合方面提供了靈活性。
穩健的供應鏈:隨著汽車、風能、航空航天和電子等許多行業的全球化不斷增長,業界需要投資開發用于復合材料的全球原材料、設計、模具和制造供應鏈。例如,福特在全球范圍內生產車輛,希望同一家單一部件供應商能夠滿足其全球性生產需求,因此實現供應鏈的全球足跡至關重要。
更好的模擬和仿真技術:市場需要投資開發用于復合材料零件制造的更好的仿真軟件。在鋼鐵工業中,有模擬軟件程序可以預測零件的公差、翹曲、質量和可靠性。
投資于維修和回收技術:行業需要通過開發具有成本效益的技術和基礎設施來解決OEM維修和回收方面的挑戰。
綜上所述,在價值鏈的各個節點上,復合材料行業將會有重大的創新機會。隨著該行業成為眾多市場的主流供應商,贏家將占有市場、輸家則被淘汰出局。Lucintel預計將有許多新的和創新的供應商出現并滿足市場需求。
汽車市場
Marc Benevento Industrial Market Insight總經理
盡管每年有40億磅的復合材料被銷售到汽車行業,但目前復合材料其實僅占平均重量的1%。行業對復合材料增長的前景持樂觀態度,但由于監管和技術驅動因素,復合材料采用的障礙仍然存在。在未來的幾年內,這一市場對于供應商們而言,將充滿了挑戰。復合材料將贏得新的應用,但在于整個行業仍將處于利基市場。
像其他材料一樣,只有當復合材料在整體成本、重量和性能方面與競爭對手相比具有更高的價值時,復合材料才會被選用。盡管在汽車應用中采用復合材料的因素眾多,但主要驅動因素包括全球燃油經濟性標準和使能技術。與之對應的是,其障礙包括輕型車輛銷售增長率的下降,以及其他材料的競爭。
在北美和其他地區,輕型車輛允許的二氧化碳排放量繼續下降,這要求汽車制造商開發出燃油效率更高的車輛。到2025年,根據美國環保署規定的燃料經濟性標準,汽車將比2012年高出60%;皮卡將比2012年高出35%。原始設備制造商們正在尋求多種途徑以實現這些積極的目標,包括減少車輛質量。
根據經驗,汽車質量下降10%會使燃料經濟增長7%。此外,較輕的汽車需要更少的動力來加速,所以當它們與較小的燃油排量發動機相配合時,仍然能保持駕駛的樂趣。因此,原始設備制造商正在投資輕質材料,以提供高效且令人興奮的車輛。復合材料將在其中發揮作用,其重要性將取決于它們所提供的綜合價值是否優于其他材料,以及它們融入汽車基礎設施的能力。
復合材料行業面臨的一個長期挑戰是,如何與為金屬而開發的連接、噴漆工藝相兼容。然而,尋找減輕重量的方法迫使OEMs在使用傳統材料時變得更有創造力,并考慮鋼鐵、鋁和復合材料的組合,這在不久之前是不可想象的。結構粘接劑的使用,既是一種主要的連接方式,同時也能與點焊和鉚接相配合,使許多這種輕量級的創新得以實現。
自2009年北美輕型汽車銷量達到1,040萬輛以來,汽車領域一直保持著持續的市場增長。從2010年到2015年,汽車銷售持續同比增長,其年增長率遠遠高于國內生產總值的增長率。2015年,汽車銷量突破1700萬輛;2016年和2017年銷量依然強勁,始終保持在1,700萬輛的水平之上,同比增長平穩。但在未來幾年內,市場幾乎沒有增長空間,供應商們將不得不與直接和間接競爭對手爭奪市場份額。
汽車行業的供應商都知道競爭的激烈。長期以來,鋼鐵一直都是原始設備制造商的首選材料,因此現在的企業能夠坐享現成的制造基礎設施和低成本的優勢。鋼鐵行業還在不斷改善中,要想取而代之并不容易。
但由于相似的加工工藝、與汽車涂料系統的兼容性,以及僅次于鋼鐵的成本,鋁的市場份額已經大大增加。其他競爭材料的供應商,包括復合材料,必須證明其在重量、性能和成本方面有優于鋼鐵和鋁的解決方案,才能贏得應用。這些解決方案包括能否滿足汽車產品的生命周期、成本和報廢問題。
總的來說,汽車市場充滿了挑戰,但復合材料將在未來幾年占得先機。復合材料提供了成本、重量和性能的完美結合,特別是在設計充分利用復合材料和加工技術的情況下。那些努力證明其價值的復合材料供應商,將在這個競爭激烈的市場中獲得最佳回報。
碳纖維市場
Daniel Pichler CarbConsult GmbH 總經理
碳纖維市場繼續強勁增長。2017年,全球對碳纖維的需求約為7.5萬噸。航空航天、風葉和汽車應用均占市場份額的五分之一,其余部分包括體育用品、注塑成型塑料、壓力容器、建筑和基礎設施加固、工裝、海洋、石油和天然氣以及其他較小領域的終端應用。近年來,對碳纖維的需求每年增長10%到15%,而這一增長速度預計還會持續幾年。
2017年,全球碳纖維行業名義上的總產能為125,000噸,考慮到產品組合等因素,碳纖維行業實際產能大約為95,000噸。在全球20家主要碳纖維生產商中,前6名占行業生產和銷售的80%至85%。10個最新加入的生產企業——大多在中國——占世界總產能的12%至15%,但在全球的生產和銷售中所占比例不到5%,因此他們還需要迎頭趕上。
對碳纖維的需求預計將在2018-2019年突破85,000至90,000噸,需求和產能將再次平衡。但隨著需求的不斷增加,又會出現供不應求的情況。
CFRP能否在行業中得以應用,取決于它所提供的技術優勢和經濟效益。碳纖維材料主要的技術優勢包括強度高、重量輕。例如,一輛鋼制汽車的白車身重約400公斤。如果用CFRP制造車身,其重量可減少75%,這對于降低傳統車輛的燃料消耗或延長電池驅動的電動車輛的行駛里程具有重大益處。
在大規模市場應用中采用碳纖維復合材料的經濟挑戰,還有待解決。不僅碳纖維本身必須降低成本,而且復合材料也必須如此。幸運的是,解決方案正在變得清晰起來:實現批量生產。
大批量生產允許使用新的高速工藝,例如樹脂傳遞模塑、壓縮模塑、注塑模塑、濕法成型等等,這些工藝全部用于制造CFRP零件,并輔以機器人材料處理。最終的結果是,CFRP部件可以在分分鐘內完成,而不是像過去那樣需要幾分鐘甚至幾個鐘頭。批量生產可以解決CFRP零件目前面臨的“雞或蛋”的因果關系困境:批量應用需要證明量產和低單位成本,而大規模市場采用大規模產品則需要更低的單位成本。
此外,使用碳纖維降低某一特定汽車部件或總成重量的間接好處,必須在整個車輛中充分利用。由于車身重量較低,汽車需要較少的懸掛和較小的發動機、車輪和輪胎。為了充分利用CFRP提供的所有功能,汽車的整個工程可能都需要隨之改變。
綜上所述,碳纖維和碳纖維復合材料的市場正在蓬勃發展。需求與可用的產能正旗鼓相當。熱固性樹脂體系和熱塑性塑料的發展也有助于CFRPs的應用。在汽車等新的大眾市場應用中,正確的工藝可以實現批量生產;批量生產又帶來成本的降低。
航空航天市場
Zodiac Aerospace Jens Hinrichsen技術部經理
在大學和研究機構的大力支持下,航空航天工業經歷了由金屬驅動向以合成為主導的新標準的轉變。
在過去的15年里,我們目睹了兩種新型飛機項目復合應用的急劇增加:波音787夢想飛機和空客A350 XWB。隨著這些飛機的投產,材料供應商面臨著日益增長來自需求方面的挑戰。據美國橡樹嶺國家實驗室進行的供應鏈分析(報告ORNL/SR-2016/100 )估計,2012年至2020年期間,航空航天需求增加了驚人的290%。
原始設備制造商及其零部件供應商在同樣困難的條件增加了他們的制造能力。雖然自動化扮演著越來越重要的角色,但設備供應商和工具制造商在吞吐量和改進方面也面臨同樣的挑戰:每小時增加的鋪陳量是一個重要問題,因為這個性能指標在車間則轉化為是否是盈利或是虧損。
未來,復合材料的應用和相關供應需求增長與否,取決于降低成本的措施是否有效。對于商業航空航天工業來說,挑戰主要集中在碳纖維材料和工藝(M&P),以及降低成本的手段,即自動化和數字化。
在過去的十年中,發生了一場革命:波音和空客公司先后選擇了復合材料,而非金屬或混合技術,這為大型一級結構材料的選擇設定下了新的標準。在波音787夢想飛機(Dreamliner)和空客A350 XWB中,復合材料的應用超過50%。這場革命所帶來的影響將是巨大的。
一個主要的影響是,與早期設計到成本研究的預測相比,原始設備制造商及其供應商的重復性和非經常性成本顯著增加。其原因是多方面的,但都與在制造設計、工具設計、大規模自動化和實時質量檢查等領域缺乏復合材料專有技術有關。
航空工業目前正處于整合階段,各方都在致力于降低成本和提高質量。
由于成本過高,通常會排除飛機生產批準設計的更改。然而,關于飛機設計與制造之間相互依賴關系的經驗教訓,對于M&P選擇新飛機項目非常有價值。波音公司的“中端市場”寬體項目以及B737和空中客車A320的繼任者都可以從鞏固階段的改進中受益。
降低成本的努力必須超越制造過程的考量和結構設計等因素。根據過往的經驗,可以改進產品的設計。這將有助于減少層疊模式和工具設計的復雜性,同時降低裝配成本、過程參數控制和數字記錄。此外,后續生產過程中的步驟自動化可以進一步支持質量改良。
展望航空航天業的未來,以下三個趨勢值得關注:
材料和工藝:我們可能會看到熱塑性材料應用的增加,由于工藝時間大大縮短,并且有機會使用熱塑焊接進行組裝。在發動機的高溫部分也將使用陶瓷材料以替代金屬。
環境/過程控制/文件:期望實現生產環境中的因素穩定,如溫度、溫度分布、濕度和固化時間等。航空公司還將采用低成本的傳感器、數字化、先進軟件和高效/快速處理器,以便在雷擊或異物損壞(FOD)等事件之后,使用“漸進故障分析”進行實時的損壞評估。此外,工藝參數的記錄和疊層成像以及圖像自動分析/分類將有助于零部件制造過程中的質量控制工作。
供應鏈:航空航天業將優先考慮將制造部門設在OEM控制中心附近的供應商,從而形成一個研究中心網絡。
我國復合材料市場
根據網絡資料編輯整理
我國復合材料制品已在交通運輸、建筑工程、電子電器、水處理、化工防腐、能源環保、體育休閑等領域得到廣泛應用。2017年中國大陸地區實現復合材料總產量約462萬噸,同比增長1.2%。我國材料行業在經過十幾年的快速成長期后,已進入成熟期,行業將進入整合階段,而復合材料行業剛進入成長期,未來行業整體盈利水平將呈現出穩步持續上升的態勢。
我國當前復合材料產業特征如下:
產業鏈整體發展完善
2016 年,我國大陸地區玻璃纖維紗年產量達到362 萬噸;2017年1-9月,大陸地區玻璃纖維及其制品出口總量108.9萬噸;出口金額17億美金,占世界總產量的60%以上。巨石集團有限公司、泰山玻璃纖維有限公司和重慶國際復合材料有限公司三大玻纖生產企業,產能合計約為210萬噸,產能集中度達到 60%以上。在三大玻纖生產企業的帶領下,玻璃纖維行業技術實力及產品質量不斷提升,玻纖品種已經由普通中堿和無堿紗為主,轉變為以無氟無硼高性能玻纖紗為主,并能根據市場和客戶需求實現差異化生產和供應。
除此之外,國內碳纖維、芳綸纖維生產技術和產量規模正在不斷提升,酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂及乙烯基樹脂等基體樹脂的質量以及工藝裝備已達國際水平,品種規格、總量已完全能滿足國內復合材料行業發展需求。
我國碳纖維材料長期依賴從國外進口,主要發展還是集中在近十年,“十一五”期間我國將碳纖維材料列入重點發展材料名單中,開始迅速增加產能,逐步提高碳纖維材料的國內自供率,截至 2016 年國內碳纖維產能已經達到 1.8 萬噸。
隨著國內碳纖維材料生產工藝逐步優化,生產規模逐步擴大,預計未來國產碳纖維材料將有望大幅降低成本,在工業領域得到個更多的應用。特別是在汽車輕量化、民用航空以及風電葉片和電纜芯等領域用量將持續擴大,國內對碳纖維的需求量將從 2020 年的 10 萬噸左右擴大到 2025 年的30 萬噸左右,碳纖維材料制造行業有望在未來 10 年內快速成長。
行業產能相對分散
經查,當前在國家工商局登記注冊的復合材料生產企業總共有5,000 余家,分布在全國所有省市區。隨著行業機械化成型比例提高及企業工藝與應用研發技術實力的提升,在部分地區和部分細分市場,市場份額正在逐步向有技術與管理實力的企業集中,行業產能結構和產業結構正在逐步優化。
民營企業成為發展中堅
目前在納入國家統計范圍的422 家規模以上企業中,私人控股企業達到371 家,約占規模以上企業總數的87.9%。民營企業已經成為中國復合材料行業發展的中堅力量。
來源 榮格塑料工業
化工新材料項目火熱征集中
背景
工信部《石化和化學工業發展規劃(2016-2020年)》提出實施創新驅動戰略、促進傳統行業轉型升級、發展化工新材料等政策要求和工信部原材料司2018年編制并組織實施《化工新材料補短板工程實施方案》,在國家多重利好政策強勢推動下,化工新材料產業正迎來發展的“春天”。
為引導化工新材料行業持續快速發展,通過創新鏈、產業鏈、資本鏈“三鏈”聯動,建立產學研深度融合,解決國內眾多中小企業所面臨的融資“難、貴、慢”的困境,2017年中國化工報社在中國石油和化學工業聯合會的指導下,聯合金融界、投資機構、化工多家上市企業,共同制定并發布《促進“產業+金融”行動計劃》,構筑了良性發展、高速推進的產業金融生態圈。現面向全行業征集“化工新材料產業項目”。
征集范圍
1、石化領域高端化工產品(工程塑料、有機硅、有機氟、生物基新材料、特種橡膠、高性能纖維等)
2、二次加工化工新材料(高端涂料、高端膠黏劑、功能性膜材料等)
3、電子化學品/電子化工材料(半導體材料、磁性材料及中間體、電容器化學品、電池化學品、打印材料化學品、高純單質等)
申報要求
1、屬于國家產業政策鼓勵扶持的新材料、高科技、環保節能項目;
2、具有發明專利或實用新型專利證明,處于國內或國際領先水平優先;
3、項目已經投產,具有良好的社會經濟效益,已經具有規模效益的大項目優先;
4、項目股權結構清晰,管理團隊有專業經驗。
申報截止時間
2018年7月10日
本次項目征集、匯總和篩選工作將由中國化工報社“產業+金融”秘書處負責,請各單位按照附表要求認真填寫項目申報表,以郵件形式發送至中國化工報社。征集匯總篩選合格的項目可優先入選化工新材料投融資項目庫,屆時中國化工報社舉辦化工產業金融創新聯盟年會和化工新材料資本市場共享會將組織化工行業上市公司、風險投資、股權投資、公募(私募)基金、證券公司投行等機構投資人與項目方對接,為投資方與項目方搭建直接對話的平臺,提高資本找項目、項目找資本的效率和成功率,推動化工新材料項目的落地和發展。
聯系方式
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張菊花 電話:010-82035340 13811702749
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