目前复合材料的制造主流偏向轻量化与绿色环保,这种材料的应用领域很广泛。我国自主研发并得到应用的轻量化材料主要有:高性能钢材、轻质铝合金、高强度塑料以及一些复合型材料,其中复合型材料主要以纤维增强树脂基复合材料为主。
目前复合材料的制造主流偏向轻量化与绿色环保,这种材料的应用领域很广泛。我国自主研发并得到应用的轻量化材料主要有:高性能钢材、轻质铝合金、高强度塑料以及一些复合型材料,其中复合型材料主要以纤维增强树脂基复合材料为主。
树脂复合材料一般指树脂基复合材料,是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料,通常使用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶等纤维增强体。树脂基复合材料在航空、汽车、海洋工业中有广泛的应用。
碳纤维增强树脂基复合材料是航空航天高技术产品的重要组成部分,它有效地降低了飞行器的结构质量,并在降低成本的同时增加有效载荷和射程,成为现代大型飞机的首选结构材料。除此之外,碳纤维增强树脂基复合材料还以优异性能广泛应用于新能源开发、太空探索、建筑、汽车等多领域。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年树脂复合材料产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告》显示:
根据增强材料的种类,纤维增强复合材料可分为玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、芳纶纤维复合材料等多个类别。根据基体材料的不同,则可以分为树脂基、陶瓷基、金属基等。其中树脂基复合材料因密度小、比强度和比模量高、疲劳强度高、破损安全特性好、耐腐蚀性能和耐热性强、介电性能和透电磁波性能好等优势,已经成为应用最广、发展最快的复合材料,在复合材料中的占比超过80%。
在纤维与树脂种类确定后,纤维增强复合材料的性能主要决定于成型工艺。因此,复合材料成型加工工艺是复合材料工业的重要发展基础和条件。复合材料的成型加工工艺可被分为近二十种,其中主要的类型有手糊成型工艺、喷射成型工艺、树脂传递模塑成型(RTM)、袋压法成型、真空灌注成型、热压罐成型、液压釜法成型、树脂浇铸成型、拉挤成型工艺和挤出成型工艺等。
2021年全球复合材料市场规模为880亿美元,预计2026年能够到达1,263亿美元,年复合增长率7.5%。以增强材料划分,Markets and markets数据显示,碳纤维复合材料市场将以12.4%的年复合增长率从2020年的175亿美元增长至2025年315亿美元。其中,玻璃纤维复合材料仍占有最大的市场份额,2020年市场规模估计为460亿美元,2020-2027年间复合增长率为5.3%,预计2025年将达到600亿美元。
目前,国内上游纤维制造集中度强,中游复合材料产能分散。上游纤维产能集中在中低端产品,高端产品依赖进口。玻璃纤维方面,中国巨石、泰山玻纤、重庆国际和中材科技占据绝大部分国内产能;碳纤维方面,国内产能集中在中复神鹰、中简科技、江苏恒神、光威复材等企业;芳纶纤维方面,国内产能集中在泰和新材、仪征化纤、中蓝晨光等公司。树脂行业的主要供应商有宏昌电子和上纬新材等。
树脂基复合材料具有良好的成形工艺性、高的比强度、高的比模量、低的密度、抗疲劳性、减震性、耐化学腐蚀性、良好的介电性能、较低的热导率等特点,广泛应用于军事工业中。树脂基复合材料可分为热固性和热塑性两类。热固性树脂基复合材料是以各种热固性树脂为基体,加入各种增强纤维复合而成的一类复合材料;而热塑性树脂则是一类线性高分子化合物,它可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后硬化成为固体。
树脂基复合材料具有优异的综合性能,制备工艺容易实现,原料丰富。在航空工业中,树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道;在航天领域,树脂基复合材料不仅是方向舵、雷达、进气道的重要材料,而且可以制造固体火箭发动机燃烧室的绝热壳体,也可用作发动机喷管的烧蚀防热材料。近年来研制的新型氰酸树脂复合材料具有耐湿性强,微波介电性能佳,尺寸稳定性好等优点,广泛用于制作宇航结构件、飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。
与国际碳纤维复合材料市场中航空航天与国防军工领域占据市场最大份额的情况不同,中国航空航天产业对碳纤维增强树脂基复合材料的应用还在成长阶段。而中国国产航空装备产业在“十三五”以来得到良好发展,碳纤维增强树脂基复合材料作为整个机身、机翼、垂尾、舱门等重要结构部分或内饰的材料,综合性能优势明显,随着2022年国产大丝束碳纤维的投产,碳纤维复合材料的成本有望进一步下降,推动碳纤维复合材料在航空航天领域的深入应用。
随着C919国产大飞机产业化的提速,2022年将成为国内民用航空装备市场全面启动的起点,该领域碳纤维增强树脂基复合材料的市场规模在未来保持超过26.41%的增长速度。
更多行业详情请点击中研普华产业研究院发布的《2022-2027年树脂复合材料产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告》。
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2022-2027年树脂复合材料产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告
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