現代意義的復合材料以1938年美國連續玻璃纖維投入工業化生產為契機開始發展,到2018年全球產量已達1140萬噸,產值830億美元。當今許多復合材料均非傳統材料所能替代而成為人類社會進步的階梯。我國復材工業1958年起步,2018年產量達430萬噸,超過美國,歐盟、日本三大經濟體復合材料年產量的總和。
全世界復合材料市場可分為九大類(2018):
產量占比 產值占比
陸上運輸 28% 28%
航空航天 <1% 5%
風力發電 5% 7%
建筑 20% 17%
電子電氣 16% 14%
運動器材 8% 7%
船艇 3% 3%
管罐 15% 13%
其他 5% 5%
全球復合材料原材料:樹脂基體中,熱固性樹脂占58%(350萬噸)、熱塑性樹脂占42%(250萬噸);增強材料中,玻纖占87.7%(480萬噸)、天然纖維占11%(60萬噸)、碳纖占1.2%(10萬噸)、芳綸0.1%(10萬噸強)。
全球復合材料成型工藝比例:手糊15%、噴射13%、預浸料鋪層11%、SMC/BMC 12%、TPC(熱塑性復合材料模壓) 3%、注射20%、樹脂灌注9%、拉擠4%、板材(連續)3%、纖維纏繞10%。
美國:2018年北美(含加拿大)產量300萬噸,占全球26%、產值占28%。熱塑性復合材料逾50%,碳纖復材5萬噸。主要應用領域為航空航天、交通運輸和建筑業,此三大市場約占美國復材市場規模的55%-60%。
近期應用研究熱點:航空:大型客機零部件、集裝箱。
交通運輸:卡車、房車、智能新能源轎車部件。
建筑:承重結構、曲面結構、外墻裝飾、海上石油平臺、橋梁、建筑補強、管道修補。
其他:日用品、體育用品、醫療器械。
美國化工水平高為其復合材料發展的優勢,其多年積累之數據庫實為難得。在編織拉擠技術上成果頗豐。然個人認為,就復合材料工藝及其裝備研發水平而言,美國不如歐洲。如其縫編織物生產線、SMC/BMC、離心澆鑄管、凸輪鋼帶式連續管生產技術均自歐引進。風電葉片技術遜于德國、丹麥。
美高壓環氧玻璃鋼管技術成熟,在我國成功地開拓了市場,然由于我的革新與價格優勢,美已購我生產線。
美率先開發電纜用復合材料碳芯,并向我出口。在高端技術方面,美技術/市場開發能力甚強,如在大型客機、軍機上碳纖復合材料件火箭發射回收、新能源/自動駕駛汽車等。
畢竟美國財大氣粗,可購買國外技朮,更可攪天下英才為其所用。在美國不少中國人在其大學、研究所、公司從事復合材料教學與研發工作,乃至軍品開發項目。
南美:2018年產量30萬噸,主要是巴西。
巴西:系南美洲最大的復合材料生產國。2018年復合材料產值6.85億美元,同比增長3.8%,原材料消費量估計20.2萬噸,同比增長3.1%。農業車輛、基礎建設、電網建設是其主要應用領域。曾引進意大利管罐生產線。每兩年舉辦一次復材展會,我國有企業參展,并有所獲。
歐洲:2018年玻纖復材產量114.1萬噸,占其全部復合材料產量的95%,碳纖復材5.25萬噸。德國技術水平及產量均居首位。歐洲甚富創新精神,如多軸向織物、凸輪鋼帶式連續纏繞管生產線、離心澆鑄管生產線、聚氨酯反應注射成型、長纖維增熱塑性塑料直接法模壓/注射(LFT-D P/I)、玻纖氈增強熱塑性塑料(GMT)、自增強熱塑性復合材料等均為歐洲率先研發。意大利技術實用,德國也購意纏管機。我國曾引進意、日、法、以色列、美等國玻璃鋼管道生產線多條,現在存活的僅意技術的生產線,余均自然淘汰。俄羅斯年產量估計為8萬噸。其技術發展極不平衡,有的世界領先,有的遜于一般水平。其耐燒蝕材料、纖維/布帶纏繞水平較高,玻璃纖維、SMC/BMC及拉擠技術有待提高。俄、烏克蘭連續玄武巖纖維產品質量位居世界前列,已向我、美、日、加、韓轉讓技術。
土耳其:2018年復合材料產量28萬噸、產值15億歐元,同比增長7%。主要應用領域:管道、儲罐、基礎設施占35%;交通運輸、汽車占25%;建筑行業占20%。現有180家大中型復合材料公司、700-800家小公司。土生產碳纖維,并向我出口。采用PDCPD(聚環戊二烯)反應注射成型汽車部件,我有關公司曾往考察。此跨歐亞之國民族源于我國阿爾泰山,曾有昔日奧斯曼帝國的輝煌,有其個性,不可小覷。
2015-2018歐洲各國/地區玻璃鋼年產量
2015-2018歐洲不同工藝玻璃鋼年產量
亞洲(不含中國大陸):2018年產量210萬噸。
印度:2018年復合材料產量34萬噸,同比增長6.3%(2013-2018年均增長率5.9%)。主要市場為電子、電力、基礎設施。預計2022年產量將達49萬噸。未來5年內年均增長率為8.2%。可再生能源、石油、天然氣、運輸、電子、電力、化工、基礎設施、建筑及水處理等領域是其未來增長的主要推動力。英國在印設有不飽和樹脂生產廠,美國在印設有玻璃纖維廠。印復材企業水平有待提升,相當于我國80年代末期水平,原輔材料配套差是其瓶頸,工人勞動條件近年諒已改善。印復材業界購我多臺設備,技術亦常交流。印人素質參差不齊,未來發展值得關注!
中東和非洲:50萬噸。
中國(大陸):2018年產量430萬噸,較上年下降3.15%。近年熱固性復合材料產量下降,而熱塑性復合材料產量呈上升態勢。2018年熱固性復合材料產量217萬噸,占復材總產量的50.47%,而熱塑性復合材料產量達213萬噸,占比一躍達49.53%,此乃幾不可逆轉之勢。
2015-2018 我國熱固/熱塑復合材料發展態勢表
一般未列入統計的覆銅板(CCL-GF/EPR)2018年產量達130萬噸,占全球同年產量80%,然中低檔居多,用于5G者尚有不少差距。
我之優勢在于配套齊全:我玻璃纖維產能產量逾全球之半。2018年產量達468萬噸,出口158.73萬噸,占同年產量的1/3強。我玻纖技術先進、產品質佳,已在巴西、埃及、美國建廠生產,印度工廠已在施工中。我碳纖維2018年產量7000噸,有效產能1.5萬噸,用量占全球1/4強。生產技術、品種、品質及應用近年取得長足進步,T700S級碳纖維千噸級產業化技術榮獲國家科技進步一等獎。2018年我碳纖維復合材料產量約3.7萬噸(自給碳纖9000噸)。我玄武巖連續纖維產能產量均居世界首位,2018年產量達1.5萬噸。四川廣安市池窯在全球率先採用2400孔漏板。對位芳綸產能2300噸、產量1800噸。超高分子量聚乙烯纖維產能2.25萬噸,占全球52.3%,產量1.5萬噸。不飽和聚酯、乙烯基酯、環氧、酚醛樹脂產能產量均為全球之冠。PDCPD(聚雙環戊二烯)及其復合材料技術居世界領先。我復合材料工藝裝備研發與制造能力大有長進,如格柵自動生產線、矢量式連續管生產線等處于世界領先水平。過去西方國家對我禁運,現我之四軸纏繞機也列入禁止出口欄目了。我向發展中國家及英、美、日、俄、烏克蘭等國出口纏繞與拉擠設備多臺。近年拉繞、在線編織拉擠、聚氨酯在拉擠與風機葉片制造上應用、雙壁罐及地下油罐翻新等發展較快,提高了產品品質,并降低了成本。廢棄料回收利用已得到重視,并著手多方案實施中。抓環保、淘汰落后生產力,涌現了一些創新企業。高校和企業結合研發項目取得不少成效,如北京通州“千荷瀉露”大橋采用了968塊復材曲面夾芯板,由清華大學設計、河北華強與秦皇島耀華兩公司制作,美侖美奐。
中復神鷹等單位完成的T700S級碳纖維千噸級產業化項目獲國家科技進步一等獎
習近平主席和T700S級碳纖維項目第一完成人張國良教授親切握手
中國臺灣:2018年復合材料產量24.7萬噸,其中:
傳統熱固性復合材料(玻纖/不飽和聚酯樹脂) 5.4萬噸
碳纖維復合材料(碳纖維/環氧樹脂) 0.2萬噸
熱塑性復合材料(玻纖/碳纖/熱塑性塑料) 7.2萬噸
印刷線路板(玻纖電子布/環氧樹脂) 11.9萬噸
臺省人均復材擁有量10kg/年,遠超美國。其研發創新、實現高技術含量/高附加值產品的量產并積極投入國際市場,值得稱道和借鑒。運動器材、碳纖及預浸料設備、熱塑復合材料為其強項。兩岸合作已卓有成效。
據分析,2021年全球復材產量將達1290萬噸,將比2018年增長13%,即年均增長4.3%。在創新中發展,努力全面提升我國復合材料水平,提高產品技術含量及附加值,尤要注意環保和廢棄物的回收利用!
說明:鑒于迄今國內外資料統計口徑不一,在產品產量上差異頗大。本文國外情況主要引自JEC與德國AVK報告。國內情況主要引自國內報告。感謝中國國際復材展組委會、中國復合材料工業協會、中國電子材料行業協會董榜旗副秘書長、中國化學纖維工業協會玄武巖纖維分會胡顯奇秘書長、臺灣強化塑膠協會趙玨秘書長、中國玻璃鋼學會、中國物資再生協會纖維復合材料再生分會給予的幫助。
參考文獻
【1】MARKET 2018-2023 CONTINUING GROWTH Frédéric REUX 中國國際復合材料展覽會2019
【2】Composites Market Report 2018 AVK
【3】2018年中國纖維復合材料行業經濟運行分析報告 中國復合材料工業協會
【4】我國化工新材料產業發展趨勢及展望 中國石油和化學工業聯合會2019年
【5】2018全球碳纖維復合材料市場報告 廣州賽奧碳纖維技術有限公司 林剛
【6】2018臺灣復合材料工業 臺灣強化塑膠協進會
免責聲明:本網站所轉載的文字、圖片與視頻資料版權歸原創作者所有,如果涉及侵權,請第一時間聯系本網刪除。

官方微信
《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
- 投稿聯系:編輯部
- 電話:010-62313558-806
- 郵箱:fsfhzy666@163.com
- 中國腐蝕與防護網官方QQ群:140808414