樹脂基復合材料應(yīng)用廣泛

樹脂基復合材料應(yīng)用廣泛樹脂基復合材料應(yīng)用廣泛復合材料是人們運用先進的材料制備技術(shù)將不同性質(zhì)的材料組份優(yōu)化組合而成的新材料，復合材料必須由兩種或兩種以上化學、物理性質(zhì)不同的材料組份，以所設(shè)計的形式、比例、分布組合而成，各組份之間有明顯的界面存在，復合材料具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，可進行復合結(jié)構(gòu)設(shè)計，復合材料不僅保持各組份材料性能的優(yōu)點，而且通過各組份性能的互補和關(guān)聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。復合材料由增強材料和基體材料構(gòu)成，其中基體材料又分為金屬和非金屬兩大類，金屬基體材料常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金，而非金屬基體材料主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。樹脂基復合材料也稱纖維增強塑料，是以樹脂作為基礎(chǔ)材料，用纖維增強得出的一種復合材料，其具備生產(chǎn)容易、能耗較低，且強度較高等特點，屬于性能優(yōu)異的新型節(jié)能環(huán)保材料，可替代傳統(tǒng)金屬材料進行加工生產(chǎn)，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，應(yīng)用前景廣闊，目前應(yīng)用比較廣泛的樹脂基復合材料為玻璃纖維復合材料，俗稱玻璃鋼。隨著復合材料工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，得益于具備質(zhì)輕密強、成型易、穩(wěn)定性強、耐腐蝕、質(zhì)感美觀等優(yōu)良特性，樹脂基被越來越多的復合材料制造企業(yè)青睞。當前，以樹脂基復合材料為代表的新型復合材料已被廣泛應(yīng)用于石油化工、電子家電、交通汽車、航空航天、能源工業(yè)等多種行業(yè)。（1）環(huán)氧樹脂風電行業(yè)應(yīng)用風力發(fā)電是重要的清潔能源，其開發(fā)利用受到世界各國的重視。隨著風電的技術(shù)進步和規(guī)?；l(fā)展，推動了風電開發(fā)成本迅速下降，風電的經(jīng)濟性在很多地區(qū)已與常規(guī)能源發(fā)電基本相當。許多國家把大規(guī)模開發(fā)風電作為應(yīng)對氣候變化、改善能源結(jié)構(gòu)的重要選擇。經(jīng)歷了多年發(fā)展，我國風電累計并網(wǎng)裝機容量已從2009年的17．60GW上升到2021年的328．48GW，年均復合增速達27．62%。此外，我國風電在電源結(jié)構(gòu)中占比持續(xù)提升，2021年我國風電累計并網(wǎng)裝機容量達到328．48GW，同比增長16．68%，占全部發(fā)電裝機容量的13．82%；風電發(fā)電量6，556億千瓦時，同比增長40．54%，占全部發(fā)電量的7．83%。（2）環(huán)氧樹脂電子電氣元器件應(yīng)用電子電氣元器件是工業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。為了保證電子電氣元器件正常工作，通常都要進行封裝保護。在半導體技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)階段，封裝已不僅僅關(guān)系到元器件的絕緣問題，而且對元器件的尺寸、熱量散發(fā)以及成本都有很重要的影響，封裝方式已成為影響電子電氣元器件性能的一個重要的方面，因此，采用合適的封裝材料至關(guān)重要。目前電子電氣絕緣封裝的主要原材料是環(huán)氧樹脂。因為環(huán)氧樹脂固化后具有優(yōu)良的耐熱性、電絕緣性能、密著性和介電性能，能夠滿足電子電氣絕緣封裝的基本要求；同時，環(huán)氧樹脂配方中如選擇不同的固化劑、促進劑或助劑，可以制成各種性能的封裝材料，以滿足元器件和集成電路的不同要求。（3）環(huán)氧樹脂交通運輸行業(yè)應(yīng)用新能源汽車、大巴以及軌道交通等對材料的安全、阻燃、氣味、環(huán)保等特性有較高要求，而環(huán)氧基復合材料因具有質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕、耐疲勞、材料各項物性、可設(shè)計性強等特點，恰恰滿足了這些要求；此外，環(huán)氧基復合材料與同體積的鋁合金構(gòu)件相比減重明顯，由其制作的主承載車身結(jié)構(gòu)件，不僅可大大提高汽車的安全性，還能有效降低能耗、提高經(jīng)濟性，同時還可改善美觀性，目前已應(yīng)用于生產(chǎn)包括整車外殼、內(nèi)飾件、引擎蓋、電池包等汽車零部件以及軌道交通的車頭、儀表臺、大梁、側(cè)裙等部分。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國汽車銷量從2008年的938萬輛增長至2021年的2，627．50萬輛，復合增長率達8．25%。根據(jù)中國汽車工程學會、德國汽車工業(yè)協(xié)會聯(lián)合編著的《中德電動汽車合作發(fā)展報告》，近年來，我國新能源汽車發(fā)展迅速，自2015年起，已連續(xù)五年產(chǎn)銷量居世界首位。新能源汽車主要由電動技術(shù)與復合材料兩個方面組成，其中復合材料主要滿足汽車輕量化要求，即在保證汽車強度和安全性能的前提下，盡可能降低整車質(zhì)量，從而提高汽車動力性，減少能耗。碳纖維復合材料是用于交通運輸?shù)睦硐氩牧?，其主要?yōu)勢在于強度重量比和剛度重量比，比重不到鋼的1/4，而其拉伸強度一般都在3，500Mpa以上，是鋼的7-9倍，拉伸模量為23，000-43，000Mpa，也高于鋼。碳纖維復合材料還擁有較高的抗腐蝕性，其使用壽命明顯長于金屬材料，無須昂貴的防腐蝕保護措施。此外，碳纖維復合材料具有非常卓越的能量吸收性能，在柱式撞擊和側(cè)面撞擊試驗中，碳纖維復合材料均表現(xiàn)出優(yōu)越的安全性能。（4）環(huán)氧樹脂體育休閑行業(yè)應(yīng)用樹脂基復合材料由于具有優(yōu)異的強度重量比、耐高溫和耐腐蝕等性能，被廣泛應(yīng)用于羽毛球拍、網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、賽艇等體育用品。（5）環(huán)氧樹脂高壓氣瓶高壓管道行業(yè)應(yīng)用復合材料纏繞產(chǎn)品是能夠最大發(fā)揮復合材料強度的結(jié)構(gòu)形式，具有強度高、重量輕、抗疲勞、耐腐蝕、壽命長等突出優(yōu)點。其中用纏繞技術(shù)制造的壓力容器在天然氣儲存及運輸方面具有廣泛的市場。（6）環(huán)氧樹脂新型顯示屏行業(yè)應(yīng)用隨著電子產(chǎn)品不斷深入人們生活，顯示屏成為大家每天接觸最多的物品。從早期的等離子顯示屏，到LCD顯示屏，再到OLED顯示屏，屏幕技術(shù)不斷更新，顯示效果越來越好，人們對顯示屏性能的預期也越來越高。環(huán)氧樹脂膠的用途環(huán)氧樹脂是一種高分子聚合物，環(huán)氧樹脂優(yōu)良的物理機械和電絕緣性能、與各種材料的粘接性能、以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性塑料所不具備的。因此它能制成涂料、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧樹脂在涂料中的應(yīng)用占較大的比例，它能制成各具特色、用途各異的品種。風電葉片用環(huán)氧樹脂風電葉片專用環(huán)氧樹脂用于風電葉片制造的環(huán)氧樹脂，是由基礎(chǔ)環(huán)氧樹脂深加工制成，對玻璃纖維、碳纖維具有良好的浸潤性，工藝操作性與耐熱性優(yōu)異，并兼?zhèn)涑錾牧W性能，與增強材料復合后具有優(yōu)異的力學性能和耐疲勞性能。2000年以前，中國風電葉片行業(yè)基本上是外國企業(yè)壟斷的市場，國內(nèi)可參與的企業(yè)只有上海玻璃鋼研究院和中國航空工業(yè)集團公司保定螺旋槳制造廠，這一時期，中國風電葉片幾乎被歐洲和北美的葉片企業(yè)壟斷，葉片技術(shù)也壟斷在歐洲廠商手中，原材料基本上全部進口，從技術(shù)和原材料兩個方面制約了中國風電葉片的市場競爭能力。2000年以后，隨著中國風電市場逐步繁榮，在國家發(fā)改委、科技部和經(jīng)貿(mào)委等大力支持下，中國風電葉片技術(shù)取得了實質(zhì)性的突破，加上技術(shù)、資金實力雄厚的央企和國企的進入，改變了外國企業(yè)壟斷的市場格局，國產(chǎn)產(chǎn)品替代進口產(chǎn)品的趨勢愈發(fā)明顯。目前，在風電葉片用環(huán)氧樹脂領(lǐng)域形成了本土企業(yè)全面趕超外資的格局，國內(nèi)行業(yè)內(nèi)的主要廠商有：美國瀚森、道生天合、上緯新材、歐林、惠柏新材和聚合科技等。隨著環(huán)保意識增強、清潔能源需求進一步加大，風電行業(yè)面臨著較好的發(fā)展空間。未來行業(yè)競爭格局將成為：由于風電行業(yè)具有較高的準入門檻，行業(yè)內(nèi)掌握核心配方技術(shù)的企業(yè)憑借自身的技術(shù)積累、市場份額和穩(wěn)定的風電葉片生產(chǎn)廠商合作關(guān)系，較新進入者有明顯的競爭優(yōu)勢，國內(nèi)多元角逐格局和市場競爭相對穩(wěn)定。環(huán)氧樹脂發(fā)展前景總的來說，環(huán)氧樹脂行業(yè)的快速發(fā)展符合中國制造業(yè)的崛起，電子工業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，與之配套的環(huán)氧樹脂需求量十分巨大。船舶、海洋工業(yè)、集裝箱工業(yè)也越來越需要環(huán)氧樹脂。普通環(huán)氧樹脂應(yīng)用市場幾近飽和，開工率不足50%，亟需開拓新的應(yīng)用市場，而高端環(huán)氧樹脂需求巨大，且大量依賴進口。因此，環(huán)氧樹脂發(fā)展前景十分廣闊。預計到2026年，我國環(huán)氧樹脂表觀消費量將增長到221萬噸。環(huán)氧樹脂行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個以上環(huán)氧基團的一類聚合物的總稱。它是環(huán)氧氯丙烷與雙酚A或多元醇的縮聚產(chǎn)物。環(huán)氧樹脂優(yōu)良的物理機械和電絕緣性能、與各種材料的粘接性能以及其使用工藝的靈活性是其他熱固性塑料所不具備的，它能制成涂料、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料。據(jù)統(tǒng)計，2021年全球環(huán)氧樹脂產(chǎn)能為537萬噸/年，產(chǎn)量為373萬噸，分別同比增長3．3%和4．5%。從生產(chǎn)裝置分布區(qū)域看，中國（含中國臺灣?。┦侨虍a(chǎn)能最大的國家，總產(chǎn)能289．4萬噸/年，約占全球總量的53．8%。我國高端環(huán)氧樹脂需求量大，且大量依賴進口，據(jù)統(tǒng)計，2020年我國環(huán)氧樹脂進口量達到40．48萬噸，同比增長40．2%，2021年進口量有所下降，進口量為31．58萬噸，同比下降22%。截至2022年1-4月我國環(huán)氧樹脂進口量為8．65萬噸，同比下降30．67%，出口量為3．04萬噸，同比增長19．39%。2020年盡管遭受新冠肺炎疫情影響，但下游風電行業(yè)持續(xù)發(fā)力，風電葉片大量使用環(huán)氧樹脂，發(fā)電機也有部分使用環(huán)氧樹脂，以及電子電器等行業(yè)需求旺盛，帶動環(huán)氧樹脂需求大幅增長。環(huán)氧樹脂行業(yè)的快速發(fā)展符合中國制造業(yè)的崛起，電子工業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，與之配套的環(huán)氧樹脂需求量大，船舶、海洋工業(yè)、集裝箱工業(yè)也越來越需要環(huán)氧樹脂，2021年我國環(huán)氧樹脂表觀需求量為155．45萬噸，同比下降5．42%。2021年中國環(huán)氧樹脂總產(chǎn)能約249萬噸/年，同比增長7．6%。目前中國環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)約50多家，其中液體環(huán)氧樹脂主要集中在江蘇，產(chǎn)能占比達到全國的50%左右，固體環(huán)氧樹脂主要集中在黃山地區(qū)。環(huán)氧樹脂需求情況從我國的環(huán)氧樹脂需求來看，全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移使得電子、船舶等下游行業(yè)都轉(zhuǎn)移到中國生產(chǎn)，拉動了對環(huán)氧樹脂的需求，使得我國很早便成為了全球環(huán)氧樹脂需求第一大國。2017-2020年，我國環(huán)氧樹脂表觀消費量連續(xù)增長，分別為144．3萬噸、150．6萬噸、159．9萬噸、164．4萬噸。從我國下游消費機構(gòu)看，國內(nèi)環(huán)氧樹脂主要應(yīng)用領(lǐng)域是涂料、電子電氣、復合材料和膠黏劑行業(yè)，近年來各部分的應(yīng)用比例基本維持穩(wěn)定，四大領(lǐng)域2019年的占比分別為42．3%、30．2%、19．8%和7．6%。環(huán)氧樹脂市場競爭格局我國雖然已經(jīng)成為世界大的基礎(chǔ)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)與消費國，但我國基礎(chǔ)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠商發(fā)展較先進國家晚了幾十年，因此目前中國大陸基礎(chǔ)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠商的產(chǎn)能與全球行業(yè)龍頭相比仍然有差距。與發(fā)達國家相比，我國環(huán)氧樹脂行業(yè)分散偏多，行業(yè)集中度相對較低，行業(yè)內(nèi)尚沒有具有絕對規(guī)模優(yōu)勢的生產(chǎn)廠商，而發(fā)達國家各國的環(huán)氧樹脂生產(chǎn)廠家一般為幾家或十幾家，行業(yè)集中度較高。另外，隨著環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，對環(huán)氧樹脂的性能、物理指標等提出了更高的要求，環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)服務(wù)也在不斷地提高。但國內(nèi)環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)大多研發(fā)能力較低，投入產(chǎn)品開發(fā)的資金很少，導致環(huán)氧樹脂品種單一，絕大部分為常規(guī)環(huán)氧樹脂，其他功能性環(huán)氧樹脂很少，總體質(zhì)量距國際水平有一定差距。目前，普通通用型環(huán)氧樹脂占國內(nèi)環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量的絕大部分，高端應(yīng)用型環(huán)氧樹脂的比例較小，這造成國內(nèi)市場上一方面普通通用型環(huán)氧樹脂供大于求，競爭激烈，產(chǎn)能利用率不高；另一方面電子元件封裝專用、覆銅板專用、功能性粉末涂料、電工澆鑄和汽車底漆等對適用性、穩(wěn)定性要求較高的高端應(yīng)用型環(huán)氧樹脂供不應(yīng)求，大量依賴進口，國內(nèi)企業(yè)需要面對來自國際環(huán)氧樹脂企業(yè)的強烈沖擊。環(huán)氧樹脂的發(fā)展，生產(chǎn)將趨向集中、規(guī)范、環(huán)保，產(chǎn)品將趨向系列化、功能化、多樣化發(fā)展，要能迅速、及時地滿足客戶應(yīng)用場景特定的需求，能根據(jù)客戶新的應(yīng)用領(lǐng)域、新的技術(shù)路線持續(xù)性地進行配方、材料的開發(fā)和研發(fā)，強化特種樹脂和配套助劑的開發(fā)。對于風電葉片用基體樹脂和膠粘劑，由于產(chǎn)品具有較高的客戶壁壘和認證要求，能夠進入該領(lǐng)域的企業(yè)較少，風電葉片用基體樹脂和膠粘劑領(lǐng)域一度被國外企業(yè)長期壟斷。經(jīng)過多年的發(fā)展和技術(shù)追趕，國內(nèi)企業(yè)基本上已能提供符合風電葉片性能要求的產(chǎn)品。與國外產(chǎn)品相比，國產(chǎn)樹脂和膠粘劑在拉伸、抗沖擊和剪切等關(guān)鍵性能上與國外產(chǎn)品相當，在工藝操作性能和服務(wù)響應(yīng)上有一定的優(yōu)勢，國產(chǎn)產(chǎn)品可以替代國外產(chǎn)品，具有競爭優(yōu)勢，能有效降低風電葉片的成本。在電子封裝用環(huán)氧樹脂領(lǐng)域，環(huán)氧樹脂由于其良好的耐熱性、耐化學腐蝕、優(yōu)良的電性能、機械性能及較好的加工性能而被應(yīng)用于電子封裝材料領(lǐng)域。電子用環(huán)氧樹脂領(lǐng)域由于進入門檻較低，因此行業(yè)內(nèi)企業(yè)數(shù)量比風電環(huán)氧樹脂領(lǐng)域企業(yè)數(shù)量更多，市場集中度更低，行業(yè)內(nèi)尚沒有具有絕對規(guī)模優(yōu)勢的生產(chǎn)廠商。但由于電子封裝應(yīng)用場景、應(yīng)用部位非常廣泛，不同場景、不同部位對產(chǎn)品的性能要求也略有不同，因而形成在不同應(yīng)用場景、不同部位往往有數(shù)家企業(yè)具有較為明顯的競爭優(yōu)勢。隨著行業(yè)的整合，電子用環(huán)氧樹脂領(lǐng)域的集中度將隨之提高。今后應(yīng)用型環(huán)氧樹脂企業(yè)的發(fā)展會出現(xiàn)專、精、新的特點。專就是專業(yè)生產(chǎn)某個系列的產(chǎn)品，企業(yè)雖整體規(guī)模不大但在某個領(lǐng)域或某個系列產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模大、在該領(lǐng)域或該系列方面具有優(yōu)勢；精就是在某個領(lǐng)域的技術(shù)或管理上具有領(lǐng)先優(yōu)勢，企業(yè)雖規(guī)模不大但有很強的競爭力；新就是在新領(lǐng)域、新產(chǎn)品上有研發(fā)優(yōu)勢，以新領(lǐng)域、新產(chǎn)品帶領(lǐng)企業(yè)成長。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)發(fā)展趨勢我國在2020年提出2030年碳達峰、2060年碳中和的目標。從當前國內(nèi)現(xiàn)狀來看，電力的碳排放占絕對大頭，制造業(yè)、建筑、