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2020年中国复合材料:小企业受影响 总体增长明显

“今年我国复合材料行业企业尤其是小型民营企业受到了较大影响,但受益于军工、风能、航空、汽车轻量化等领域增长,复合材料总体增长还是比较明显。”中国复合材料工业协会秘书长孟弋洁表示。

2019年至2020年,复合材料增长较快的应用领域集中在风能、航空、轨道交通、汽车轻量化,以及与5G建设相关的通信基站、天线罩、通信雷达等方面。今年即使受新冠肺炎疫情影响到全球产业链,同时检疫变缓,风电叶片需要的原材料如轻木、碳纤维等出现了一段时间的供应紧张,但风电叶片的产量增长却达到了最高峰。这次高峰还能从玻纤的供应上感受到,出现了一阵子玻纤紧张的局面。受风电叶片原材料需求的影响,一些复合材料生产小企业面临原材料供应紧张、成本增加的压力。

今年复合材料行业企业尤其是小型民营企业受到了较大影响,主要表现在小型民营企业开工率下降、员工减少、原材料供应紧张等。但受益于军工、风能、航空、汽车轻量化等领域增长,复合材料总体增长还是比较明显。预计今年复合材料产量将达到500万吨左右,同比增长4%至5%;一些与军工、航空相关的复合材料企业增长比较明显,高于平均水平,预计在5%至6%,甚至个别企业部分产品成倍增长。

2020年中国复合材料:小企业受影响 总体增长明显

风电、汽车轻量化、航空是关键市场领域

2018年至2020年产生了风能抢装潮,扩建了不少风电叶片厂,但仍不能满足市场需求。据孟弋洁估计,今年复合材料在风电领域的增长约为20%以上,部分企业可达到40%的增长。

复合材料在汽车上的应用是一个比较明显的趋势,但还需攻克复合材料与金属连接、复合材料连续化装配快速成型、质量稳定性等适应汽车大批量生产、降低成本的技术。这些问题得不到解决,将成为复合材料在汽车上应用的瓶颈。

据预测,到2023年,中国航空仅复合材料市场规模就将达到282.7亿元。据中国商飞复合材料中心典型结构部主任、研发工程师陈萍透露,国内外所研发的先进金属材料在国产大飞机C919上都有所应用,其中复合材料在C919上主要用于后机身段,复合材料用量约为12%;不过未来CR929除了机头以外,整个机身和机翼尾翼都计划采用复合材料,复合材料用量的目标是在50%以上。孟弋洁认为,在C919上复合材料应用只有12%的情况下,达到50%是一个很大的挑战。这不仅是材料替换的问题,还有设计理念、设计方法、认证、供应链、制造技术及产业化方面的挑战。如果复合材料能成熟地在大飞机上得到应用,必将给国内复合材料行业带来一次重大革新,进而带动整个复合材料行业的自动化制造水平提升。

上马新项目是行业升级表现

全球最大的50万吨风电材料生产基地——振石集团旗下浙江恒石纤维基业有限公司改扩建工程及投资10亿元的华美新材迁址新建项目建成投运,中复神鹰西宁公司年产2万吨高性能碳纤维及配套原丝项目投产在即……最近,各地都在上马新项目。在孟弋洁看来,这是我国复合材料行业升级的一种表现。原来复合材料以玻纤为主,但随着人们生活水平日益提高,需求不断生升级,对产品性能、质量等提出了更高要求,同时应用领域也在逐步扩大,使得玻纤增强复合材料的应用受到限制,而在材料刚性、强度、减重等方面更具有优势的碳纤维增强复合材料得到大力开发、应用。

碳纤维热塑性预浸料将是行业关注焦点

孟弋洁告诉记者,未来,碳纤维热塑性预浸料将是复合材料行业投入和关注的焦点。首先碳纤维本身是一个趋势,热塑性也是一个趋势;其次热塑性材料很适合机械化、自动化程度比较高的成型方法,极适合快速化生产。

孟弋洁介绍说,随着对风电叶片生产成本、产品性能要求的不断提升,风电叶片的主要部件——主梁采用碳纤维拉挤成型铺放技术得到了广泛研究,并已在国外得到成熟应用,这是风电发展中比较确定的主流趋势。目前,关键技术已得到了突破,应用只是时机和方式的问题。在这种情况下,相对来说,就给掌握相关技术的供应商提供了进入风电领域的机会,就是说本来由叶片生产企业完成的工作,现在交给专业的公司来完成,这将带动拉挤设备制造、拉挤材料等相关领域的增长。

与其他技术相比,拉挤片材主梁铺放技术具有效率高、质量波动小、成本低等特点,可有效提高产品的强度和模量,是今后风电叶片主梁发展的一个趋势。但该技术在国内基本处于研发探索、小批量试生产阶段。

目前,国外已在使用70兆帕四型高压储氢瓶,而我国只允许使用三型瓶,大部分燃料电池车用的是32兆帕储氢瓶。压力越低,导致氢的运输量越小,运输往返次数就越多,续航里程大打折扣,也增加了运输成本。对此,孟弋洁解释说,不是国内复合材料企业做不出市场需要的储氢瓶,而是因为氢燃料整体技术发展的不均衡决定的,同时储氢瓶产品质量的稳定性、可靠性还需要进一步稳固。此外,复合材料在氢燃料电池上的应用还有很多可以拓展的空间,比如,氢燃料堆的一些外框、骨架等部件完全可以使用复合材料,这是复合材料行业需要拓展的新领域。传统复合材料以结构为主,未来应该大力拓展复合材料的功能性,比如在锂电池应用方面,复合材料可以发挥功能结构一体化的特点,让复合材料能更好地守护电池,根据电池使用的不同阶段,实现低温环境下保温,使用中控温的功能,这在电动汽车轻量化上显得特别重要。

谈及复合材料新年展望,孟弋洁表示,除了上述复合材料应用的关键领域外,复合材料的功能性应用想象和创新空间巨大,如复合材料用于绿色节能房屋的建造,把储能、转换材料结合,将为复合材料在建材领域的节能绿色应用提供新的用途和机遇,也将助力新型城镇化建设和绿色建筑发展。在2020年中国复合材料产业与技术发展论坛上,提出了“融合创新,绿色发展新征程”,希望中国复合材料工业协会能在“两个大局”中为复材行业企业转型发展贡献力量。

信息来源:中国建材报

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