復合材料和高性能復合材料的簡介

　復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。 copyright 123456

　　復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。

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　　復合材料應用廣泛，主要在基礎建設和建筑工程領域、交通運輸領域、汽車復合材料、能源與環(huán)保領域、航空航天領域。其中，風電、高鐵和汽車、高溫氣脫硫、軍工用復合材料是發(fā)展熱點領域。

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　　高性能復合材料顧名思義，就是性能較高的復合材料。

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　　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、超高分子聚乙烯纖維是當今世界三大高性能纖維，而碳纖維尤其值得關注。

　　據(jù)美國市場研究機構提供的數(shù)字，2015年前，全球碳纖維市場需求將保持13%的增長，而我國對碳纖維的需求增速卻明顯快于全球。據(jù)估計，至2015年，我國對碳纖維總體需求將達1.6萬噸。而根據(jù)新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，“十二五”末我國碳纖維產(chǎn)能為1.2萬噸。 本文來自123

　　而目前碳纖維新材料已進入快速擴張期，未來航天航空、油氣開發(fā)、汽車、電子等領域將帶動碳纖維材料需求大幅增長。據(jù)了解，日、美、德等國技術壟斷集中度較高，原絲、炭化等關鍵環(huán)節(jié)由日、美等國控制，其中，小絲束碳纖維生產(chǎn)基本上被東麗、東邦和三菱等日本企業(yè)所控制，三者市場占有率達到70%左右，大絲束則主要由美國卓爾泰克、德國西格里和日本東邦控制，市場占有率為80%左右。

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　　和其他的新材料面臨的“技術壁壘”一樣，從2000年開始，中國政府投入專項資金推動碳纖維技術的研發(fā)，目前利用自主技術研制的少數(shù)國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達到了國際同類產(chǎn)品水平，但中國碳纖維產(chǎn)品數(shù)量的國有化率卻依然不高。
 

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　樹脂基復合材料以有機聚合物為基體，添加相應的纖維增強體構成，也稱纖維增強塑料，是目前技術較為成熟、應用最為廣泛的一類復合材料。

　　單一材料是日常生活中使用最多的物質(zhì)，無論有機物還是無機物。隨著科學技術的不斷革新，人們對物質(zhì)性能的要求越來越高。因此，復合材料的出現(xiàn)，受到了市場極大的歡迎。 123456

　　復合材料是由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的，能夠融合和發(fā)揮各種材料的優(yōu)點，擴大材料的應用范圍。而樹脂基復合材料就是其中的一大類。

　　樹脂基復合材料以有機聚合物為基體，添加相應的纖維增強體構成，也稱纖維增強塑料，是目前技術較為成熟、應用最為廣泛的一類復合材料。根據(jù)纖維增強體的不同，樹脂基復合材料可劃分為玻璃纖維增強塑料、碳纖維復合材料、芳綸纖維增強塑料等。

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　　“玻璃纖維增強塑料在我國的市場、產(chǎn)值、應用都已達世界先進水平，各品種都能滿足市場需求。而碳纖維復合材料則主要運用于航空航天領域，在國內(nèi)發(fā)展很快。”中國材料研究學會咨詢部主任唐見茂教授。

　　復合材料橫跨航天能源多領域 copyright 123456

　　樹脂基復合材料早在1932年就出現(xiàn)在了美國，主要用于航空航天方面，直到第二次世界大戰(zhàn)結束后，這種材料才開始擴展運用到民用領域。它的生產(chǎn)工藝也從最初的手糊成型技術，發(fā)展到目前纖維纏繞成型技術、真空袋和壓力帶成型技術、噴射成型技術多種工藝并存，樹脂基復合材料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率大幅提高。

　　而我國樹脂基復合材料起步就顯得較晚。從1958年才開始研究生產(chǎn)，首先用于軍工制品，而后逐漸擴展到民用。另外，我國的生產(chǎn)工藝還是以國外引進為主。 123,123

　　目前，樹脂基復合材料產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)，已被列為我國“十二五新材料規(guī)劃”的發(fā)展重點。規(guī)劃提出了低成本、高比強、高比模和高穩(wěn)定性的目標，希望攻克樹脂基復合材料的原料制備、工業(yè)化生產(chǎn)及配套裝備等共性關鍵問題。 本文來自123

　　樹脂基復合材料是多種物質(zhì)的結合，具有多種物質(zhì)的復合效應。具體表現(xiàn)方面，首先是質(zhì)輕、力學性能好，具有比強度高、比模量大、抗疲勞性能及減震性能好等優(yōu)點。其次，可設計性優(yōu)良。能夠通過改變纖維的質(zhì)量分數(shù)和分布方向、添加適當添加劑使物質(zhì)潛在的性能集中到必要的方向上。再次，復合材料的耐化學腐蝕性、電性能、熱性能都能表現(xiàn)出優(yōu)良的狀態(tài)。

　　正因為復合材料有上述特性，被廣泛地運用于航空航天、能源工業(yè)、建筑工業(yè)、軌道交通等領域，生產(chǎn)的產(chǎn)品包括汽車部件、飛機機翼、雷達、復合管道、風電葉片等。

　在樹脂基復合材料中，玻璃纖維增強塑料在中國的市場比較成熟，其市場、產(chǎn)值、應用都已達世界先進水平，應用較為廣泛。而碳纖維復合材料則屬于一種高端應用，代表了一個國家的整體科技水平和工業(yè)化水平，主要應用于航空航天等領域。
根據(jù)規(guī)劃，到2015年，樹脂基復合材料產(chǎn)量將達到530萬噸，其中熱固性復合材料產(chǎn)量300萬噸，熱塑性復合材料用量230萬噸，將重點發(fā)展基礎設施和建筑、能源及環(huán)保、交通運輸及航天航空等相關的復合材料系列產(chǎn)品及其裝備制造，特別注重新能源領域、海洋石油開發(fā)領域、電力建設領域、環(huán)保領域以及碳纖維復合材料為代表的先進復合材料的基礎研究和應用研究與開發(fā)。

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　　現(xiàn)在對樹脂基復合材料的研究主要是航空工業(yè)集團下屬研究院、高校以及相應的企業(yè)子公司。比較著名的有中航工業(yè)北京航空材料研究院、國家級樹脂基復合材料結構制造技術研究應用中心、哈爾濱玻璃鋼研究院、北京航空航天等研究機構。

　　它們研究的成果包括神州系列飛船返回艙艙門、醫(yī)用碳纖維床板、接觸軌玻璃鋼絕緣防護系統(tǒng)、有機復合絕緣子芯棒等系列產(chǎn)品。

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　　目前上市公司中，專門從事樹脂基復合材料這類原材料生產(chǎn)的企業(yè)幾乎沒有。部分公司會設有子公司研究生產(chǎn)復合材料，經(jīng)生產(chǎn)加工制成成品后銷往市場。而另一些公司則會從海外等渠道引進原材料來生產(chǎn)。

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　　理財周報以哈飛股份和中材科技為例。 123456

　　哈飛股份從事航空產(chǎn)品及零配件的開發(fā)、設計、研制、生產(chǎn)、銷售業(yè)務,擁有國內(nèi)最大的航空復合材料零部件和復合材料槳葉生產(chǎn)基地。除了本身成立國家級樹脂基復合材料結構制造技術研究應用中心，還參股哈爾濱哈飛空客復合材料制造中心有限公司，共同負責復合材料的研發(fā)和生產(chǎn)。

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　　哈飛股份的原材料主要來自于中國航空工業(yè)集團下屬公司，交易占比達到65.56%。目前公司正在進行的重大項目有“Y12F型飛機保障條件技術改造項目”，進度為25.51%。 本文來自123

　　而中材科技則從事包括玻璃纖維、復合材料的研究、生產(chǎn)、銷售和設計的業(yè)務。公司擁有國家級企業(yè)技術中心、國家重點實驗室、三個國家級工程技術研究中心，是玻璃纖維、纖維增強塑料、絕熱材料三個國家標準化技術委員會的主任委員單位。

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　　此外，中材科技還擁有北玻有限、技術研究院等子公司來主營先進復合材料及工程復合材料的研發(fā)、制造與銷售。在2013年4月底，又收購南玻有限來擴展自己的研究生產(chǎn)。2013年，中材科技獲得酚醛樹脂復合材料拉擠成型工藝及其成型裝置、一種玻璃鋼XX透波罩及其成型方法等專利的授權，皆出于北玻有限。

　　中材科技生產(chǎn)的風電葉片是樹脂基復合產(chǎn)品的下游產(chǎn)品，目前中材科技“甘肅酒泉年產(chǎn)500套兆瓦級復合材料風電葉片建設項目”已經(jīng)行至97.79%，未來有很大的市場空間。

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　　除了上市公司，民營企業(yè)在樹脂復合材料上也積極開拓市場。山東華群新材料科技有限公司用納米無機粉體和無毒樹脂替代木漿、草漿等任何天然植物纖維生產(chǎn)出樹脂基復合材料環(huán)保紙。

　　“目前國內(nèi)樹脂基復合材料的產(chǎn)能和技術相比國外還存在一定的差距，企業(yè)管理水平和技術創(chuàng)新能力不高，但是亞洲復合材料產(chǎn)量高速增長是行業(yè)發(fā)展明顯的趨勢。”上海一名材料科學研究員告訴理財周報記者 123456