復(fù)合材料和高性能復(fù)合材料的簡介

　復(fù)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(xué)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(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)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(fù)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(qiáng)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(xì)粒等。

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　　復(fù)合材料應(yīng)用廣泛，主要在基礎(chǔ)建設(shè)和建筑工程領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域、汽車復(fù)合材料、能源與環(huán)保領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域。其中，風(fēng)電、高鐵和汽車、高溫氣脫硫、軍工用復(fù)合材料是發(fā)展熱點(diǎn)領(lǐng)域。

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　　高性能復(fù)合材料顧名思義，就是性能較高的復(fù)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(dāng)今世界三大高性能纖維，而碳纖維尤其值得關(guān)注。

　　據(jù)美國市場研究機(jī)構(gòu)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(duì)碳纖維的需求增速卻明顯快于全球。據(jù)估計(jì)，至2015年，我國對(duì)碳纖維總體需求將達(dá)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(jìn)入快速擴(kuò)張期，未來航天航空、油氣開發(fā)、汽車、電子等領(lǐng)域?qū)?dòng)碳纖維材料需求大幅增長。據(jù)了解，日、美、德等國技術(shù)壟斷集中度較高，原絲、炭化等關(guān)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(dá)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(shù)壁壘”一樣，從2000年開始，中國政府投入專項(xiàng)資金推動(dòng)碳纖維技術(shù)的研發(fā)，目前利用自主技術(shù)研制的少數(shù)國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)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(fù)合材料以有機(jī)聚合物為基體，添加相應(yīng)的纖維增強(qiáng)體構(gòu)成，也稱纖維增強(qiáng)塑料，是目前技術(shù)較為成熟、應(yīng)用最為廣泛的一類復(fù)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(jī)物還是無機(jī)物。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，人們對(duì)物質(zhì)性能的要求越來越高。因此，復(fù)合材料的出現(xiàn)，受到了市場極大的歡迎。 123456

　　復(fù)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(diǎn)，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。而樹脂基復(fù)合材料就是其中的一大類。

　　樹脂基復(fù)合材料以有機(jī)聚合物為基體，添加相應(yīng)的纖維增強(qiáng)體構(gòu)成，也稱纖維增強(qiáng)塑料，是目前技術(shù)較為成熟、應(yīng)用最為廣泛的一類復(fù)合材料。根據(jù)纖維增強(qiáng)體的不同，樹脂基復(fù)合材料可劃分為玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維復(fù)合材料、芳綸纖維增強(qiáng)塑料等。

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　　“玻璃纖維增強(qiáng)塑料在我國的市場、產(chǎn)值、應(yīng)用都已達(dá)世界先進(jìn)水平，各品種都能滿足市場需求。而碳纖維復(fù)合材料則主要運(yùn)用于航空航天領(lǐng)域，在國內(nèi)發(fā)展很快。”中國材料研究學(xué)會(huì)咨詢部主任唐見茂教授。

　　復(fù)合材料橫跨航天能源多領(lǐng)域 copyright 123456

　　樹脂基復(fù)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(jié)束后，這種材料才開始擴(kuò)展運(yùn)用到民用領(lǐng)域。它的生產(chǎn)工藝也從最初的手糊成型技術(shù)，發(fā)展到目前纖維纏繞成型技術(shù)、真空袋和壓力帶成型技術(shù)、噴射成型技術(shù)多種工藝并存，樹脂基復(fù)合材料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率大幅提高。

　　而我國樹脂基復(fù)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(kuò)展到民用。另外，我國的生產(chǎn)工藝還是以國外引進(jìn)為主。 123,123

　　目前，樹脂基復(fù)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(diǎn)。規(guī)劃提出了低成本、高比強(qiáng)、高比模和高穩(wěn)定性的目標(biāo)，希望攻克樹脂基復(fù)合材料的原料制備、工業(yè)化生產(chǎn)及配套裝備等共性關(guān)鍵問題。 本文來自123

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

　　正因?yàn)閺?fù)合材料有上述特性，被廣泛地運(yùn)用于航空航天、能源工業(yè)、建筑工業(yè)、軌道交通等領(lǐng)域，生產(chǎn)的產(chǎn)品包括汽車部件、飛機(jī)機(jī)翼、雷達(dá)、復(fù)合管道、風(fēng)電葉片等。

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

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　　現(xiàn)在對(duì)樹脂基復(fù)合材料的研究主要是航空工業(yè)集團(tuán)下屬研究院、高校以及相應(yīng)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(jí)樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)研究應(yīng)用中心、哈爾濱玻璃鋼研究院、北京航空航天等研究機(jī)構(gòu)。

　　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(hù)系統(tǒng)、有機(jī)復(fù)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(fù)合材料這類原材料生產(chǎn)的企業(yè)幾乎沒有。部分公司會(huì)設(shè)有子公司研究生產(chǎn)復(fù)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(huì)從海外等渠道引進(jìn)原材料來生產(chǎn)。

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　　理財(cái)周報(bào)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(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、銷售業(yè)務(wù),擁有國內(nèi)最大的航空復(fù)合材料零部件和復(fù)合材料槳葉生產(chǎn)基地。除了本身成立國家級(jí)樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)研究應(yīng)用中心，還參股哈爾濱哈飛空客復(fù)合材料制造中心有限公司，共同負(fù)責(zé)復(fù)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(tuán)下屬公司，交易占比達(dá)到65.56%。目前公司正在進(jìn)行的重大項(xiàng)目有“Y12F型飛機(jī)保障條件技術(shù)改造項(xiàng)目”，進(jìn)度為25.51%。 本文來自123

　　而中材科技則從事包括玻璃纖維、復(fù)合材料的研究、生產(chǎn)、銷售和設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)。公司擁有國家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、三個(gè)國家級(jí)工程技術(shù)研究中心，是玻璃纖維、纖維增強(qiáng)塑料、絕熱材料三個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)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(shù)研究院等子公司來主營先進(jìn)復(fù)合材料及工程復(fù)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(kuò)展自己的研究生產(chǎn)。2013年，中材科技獲得酚醛樹脂復(fù)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(quán)，皆出于北玻有限。

　　中材科技生產(chǎn)的風(fēng)電葉片是樹脂基復(fù)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(jí)復(fù)合材料風(fēng)電葉片建設(shè)項(xiàng)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(fù)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(jī)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(fù)合材料環(huán)保紙。

　　“目前國內(nèi)樹脂基復(fù)合材料的產(chǎn)能和技術(shù)相比國外還存在一定的差距，企業(yè)管理水平和技術(shù)創(chuàng)新能力不高，但是亞洲復(fù)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(xué)研究員告訴理財(cái)周報(bào)記者 123456