1、高分子復(fù)合材料簡介

高分子復(fù)合材料是高分子材料和另外不同組成、不同形狀、不同性質(zhì)的物質(zhì)復(fù)合粘結(jié)而成的多相固體材料，并且擁有界面的材料。高分子結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要包括：①增強劑。為具有高強度、高模量、耐溫的纖維及織物。②基體材料。主要是起粘合作用的膠粘劑，如不飽合聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂。

高分子復(fù)合材料最大優(yōu)點是博各種材料之長，如高強度、質(zhì)輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質(zhì)，根據(jù)應(yīng)用目的，選取高分子材料和其他具有特殊性質(zhì)的材料，制成滿足需要的復(fù)合材料。

2、高性能纖維復(fù)合材料簡介

高性能纖維復(fù)合材料屬于高分子復(fù)合材料，它是由各種高性能纖維作為增強體置于基體材料復(fù)合而成。其中高性能纖維是指有高的拉伸強度和壓縮強度、耐磨擦、高的耐破壞力、低比重 (g/m3) 等優(yōu)良物性的纖維材料，它是近年來纖維高分子材料領(lǐng)域中發(fā)展迅速的一類特種纖維。

高分子復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料相比，具有更高的比強度、耐化學(xué)品和耐熱沖擊性，以及更大的設(shè)計靈活性。按照合成的原料不同，高性能纖維主要分為碳纖維、芳綸纖維、特殊玻璃纖維、超高分子聚乙烯纖維等，其中碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維是當(dāng)今世界三大高性能纖維。

高性能纖維的發(fā)展是一個國家綜合實力的體現(xiàn)，是建設(shè)現(xiàn)代化強國的重要物資基礎(chǔ)。高性能纖維復(fù)合材料是發(fā)展國防軍工、航空航天、新能源及高科技產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)原材料，同時在建筑、通信、機械、環(huán)保、海洋開發(fā)、體育休閑等國民經(jīng)濟領(lǐng)域具有廣泛的用途。

高性能纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域

①、航天軍工：飛機、衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈、雷達等。

②、體育用品：高爾夫球槽、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、釣魚竿和自行車等。

③、工業(yè)應(yīng)用：

基礎(chǔ)設(shè)施：修復(fù)、更新和加固等。

新能源開發(fā)：如沿海油氣田、深海油田的鉆井平臺、管道和纜繩等，以及風(fēng)力發(fā)電機的螺旋槳和風(fēng)葉、光伏產(chǎn)業(yè)熱場材料等。

陸地交通：剎車系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動軸、車身以及環(huán)保汽車用的壓縮天然氣氣瓶等。

電子領(lǐng)域：通信、廣播、地球觀測、空間探測以及各種飛行器的高精度天線等。

二、高性能纖維復(fù)合材料前景

1、全球高分子復(fù)合材料市場格局

全球復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展速度遠遠高于世界經(jīng)濟的增長速度，2009 年全球復(fù)合材料的產(chǎn)量約900 萬噸，總產(chǎn)值約1000 億歐元。其中北美、歐洲和亞洲是三個最大生產(chǎn)和應(yīng)用地區(qū)，全球樹脂基復(fù)合材料的年平均增長率在5%以上，其中亞太地區(qū)的增長率可達7%(中國約為9.5%、印度約為15%、歐洲和北美地區(qū)為4%)。

根據(jù)JEC 集團2010 年最新調(diào)查研究報告顯示，最近幾年全球復(fù)合材料需求增長一半都在亞洲，預(yù)計亞洲在全球復(fù)合材料市場所占比重將從本世紀(jì)初的25%提升至2010 年的51%。其中亞洲的風(fēng)能市場有望獨自占據(jù)全球復(fù)合材料市場的5%。重量減輕問題將驅(qū)動新型商業(yè)飛機的發(fā)展采用更多的復(fù)合材料，航空航天業(yè)每年也都會有11%的產(chǎn)量增長。在基礎(chǔ)設(shè)施快速發(fā)展的推動下，預(yù)計到2015 年亞洲復(fù)合材料產(chǎn)量將翻番以上，即達到1000 萬噸。

全球復(fù)合材料發(fā)展的大趨勢是，整個行業(yè)的重心正在從歐美發(fā)達國家轉(zhuǎn)向亞洲。預(yù)計中國和印度的經(jīng)濟增長和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將進一步推動亞洲高分子復(fù)合材料市場的增長，未來將在全球價值190 億美元高分子復(fù)合材料市場中發(fā)揮更大作用。

2、國內(nèi)高性能纖維復(fù)合材料需求空間大

21 世紀(jì)以來，全球復(fù)合材料市場快速增長，亞洲尤其中國市場增長較快。2003-2008 年中國年均增速為15%，印度為9.5%，而歐洲和北美年均增幅僅為4%。2009 年，中國復(fù)合材料產(chǎn)量達323 萬噸，全球占比為25.78%，已先后超過德國、日本而居世界第二位，并接近居世界首位的美國水平。

從復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域來看，國內(nèi)市場中復(fù)合材料最大的應(yīng)用領(lǐng)域為建筑和基礎(chǔ)工程，合計約為71%，而用于交通運輸?shù)谋壤鄬Ρ容^小，只占5%，低于全球24%平均水平；在工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域比例為10%，也低于全球26%的平均水平。根據(jù)JEC 集團的2010 復(fù)合材料市場年度調(diào)查結(jié)果，到2013 年中國將占據(jù)全球復(fù)合材料市場增長43%的份額，其中在建筑施工領(lǐng)域?qū)⒄际袌鲈鲩L率的67%。隨著中國在2009 年成長為世界最大的汽車市場，預(yù)計中國道路運輸行業(yè)所需復(fù)合材料也將占據(jù)全球同類行業(yè)45%的市場份額。預(yù)計到2015 年，“十二五”期間，中國復(fù)合材料需求量達到600 萬噸。

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，新能源、環(huán)保、高端裝備制造等其他新興產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，國內(nèi)高性能纖維復(fù)合材料需求將日漸強勁。其中交通運輸、工業(yè)設(shè)備發(fā)展推動高分子復(fù)合材料增長潛力很大，從子行業(yè)應(yīng)用看，航天航空、汽車、風(fēng)電等行業(yè)需求增長力度較強。

3、航空航天領(lǐng)域－趨勢、需求是驅(qū)動力

在飛機制造方面，全球小型商務(wù)機和直升飛機的復(fù)合材料用量已占70%一80%，軍用機30%一40%，大型客機15%一20%。高性能纖維在飛機上的比例已從原來的10%-20%上升至50%-80%。

波音公司和空中客車公司為了搶占世界飛機制造市場，投入大量人力和資金開發(fā)新型客運飛機，大量使用高性能復(fù)合材料，新型飛機中復(fù)合材料的比例逐年增加，波音787 客機達到全機結(jié)構(gòu)質(zhì)量比的50%，空中客車A350 客機也達到了全機機構(gòu)質(zhì)量比的40%。未來幾年中國飛機制造行業(yè)對高性能纖維復(fù)合材料的需求將迅速增長。根據(jù)中國航空工業(yè)第一集團公司預(yù)測，到2024 年，國內(nèi)航空運輸飛機擁有量將達到3165 架，其中大型客機將達1,896 架。波音公司的2006 年中國地區(qū)“當(dāng)前市場展望報告”預(yù)計到2025 年中國運輸飛機數(shù)量達到3900 架(為現(xiàn)有飛機數(shù)量的3 倍)，將成為僅次于美國的全球第二大航空市場。另外在發(fā)展太空探索科技領(lǐng)域，對高性能纖維復(fù)合材料的需求也在增加。

4、汽車領(lǐng)域－安全、輕型化發(fā)展、需求是驅(qū)動力

過去10 年，國內(nèi)汽車生產(chǎn)和市場以超過GDP 增速近一倍的高速度成長。中汽協(xié)公布 2010 年中國汽車銷售1804 萬輛，同比增長 32.2%。伴隨近年來國內(nèi)人均GDP 的快速增長以及汽車均價下探，R(車價/人均GDP)值也呈快速下降趨勢，2009 年達到3.1。根據(jù)海外發(fā)達國家汽車市場的經(jīng)驗顯示，R 值可被用來衡量一國汽車市場所處的發(fā)展階段。一般當(dāng)R 值在2－3 時，將進入至少10 年的私人汽車大規(guī)模普及階段。另外考慮國內(nèi)千人汽車保有量偏低，我們認為，中國汽車市場依然有較大增長空間，預(yù)計未來 15 年中國汽車銷售復(fù)合增速將達到13%。

由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化和環(huán)保已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質(zhì)量每減少100 公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6 升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。高性能纖維復(fù)合材料作為一種先進的輕質(zhì)高強材料，正好迎合了未來汽車輕量化發(fā)展方向的要求。

5、風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域-大容量發(fā)展、需求是驅(qū)動力

自2006 年國內(nèi)頒布《可再生能源法》后，國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)就進入了高速發(fā)展階段。2009 年，國內(nèi)風(fēng)電新增裝機容量1380.3 萬千瓦，增長率連續(xù)6 年超過100%，居世界第一，成為增長速度最快的國家；累計裝機容量達到2580 萬千瓦，超過德國，位列全球第二。根據(jù)中國風(fēng)能協(xié)會預(yù)測，2020 年中國風(fēng)電累計裝機容量將達2.48 億KW，較2009 年增長近10 倍，年復(fù)合增長率達22.8%。

隨著現(xiàn)代風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展及日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電機組研究沿著增大單機容量、減輕單位千瓦質(zhì)量、提高轉(zhuǎn)化效率的方向發(fā)展；海上風(fēng)電的開發(fā)，對大型風(fēng)電組的需求亦將增加。目前國內(nèi)海上風(fēng)電開發(fā)方興未艾，根據(jù)世紀(jì)證券研究所電力設(shè)備研究員的預(yù)計，到2015 年，國內(nèi)海上風(fēng)電開發(fā)潛力為1500 萬千瓦，到2020 年達到3500 萬千瓦，年均新增海上風(fēng)電裝機300 萬千瓦。

在歐洲和北美地區(qū)，陸地風(fēng)電主流機型向3MW 發(fā)展，海上主流機型向3-5MW 發(fā)展。目前，美國7MW 風(fēng)電機組研發(fā)成功，西班牙8MW 風(fēng)電機組正處于研發(fā)過程。2008 年全球新增風(fēng)電機組的平均功率已經(jīng)達到1560kW。2009 年，國內(nèi)風(fēng)電場新安裝的MW 級風(fēng)電機組已占當(dāng)年新增裝機容量的86.8%。

風(fēng)力發(fā)電需要大量復(fù)合材料，目前絕大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子葉片、機艙罩和整流罩都采用復(fù)合材料制造。風(fēng)機葉片是風(fēng)力發(fā)電機的核心部件，造價約占整個設(shè)備的1/4 到1/3。由于當(dāng)葉片長度增加時，質(zhì)量的增加要快于能量的提取，隨著葉片長度的增加，對增強材料的強度和剛度等性能提出了新的要求，玻璃纖維在大型復(fù)合材料葉片制造中逐漸顯現(xiàn)出性能方面的不足，因此，在發(fā)展更大功率風(fēng)力發(fā)電裝置和更長轉(zhuǎn)子葉片時，采用高性能纖維復(fù)合材料勢在必行。