年终特稿｜复合材料：小企业受影响 总体增长明显

“今年受新冠肺炎疫情及国际大环境的影响，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在接受《中国建材报》记者采访时表示。

据了解，中国复合材料工业协会于1984年成立，是改革开放以后第一批成立的行业协会，服务于复合材料产业链上原辅材、装备、生产、研发、销售等相关企业。孟弋洁说，当时复合材料以玻璃纤维增强热固性塑料为主，高性能复合材料主要应用在国防军工、航空航天上。但随着复合材料应用领域扩大，技术逐步提升，以及需求不断升级，复合材料应用通用化、广泛化、高端化趋势明显。近几年，受环保、资源再利用的影响，以碳纤维为主的增强复合材料和热塑性复合材料成为复合材料发展趋势，备受行业企业的普遍重视，发展迅速。加之，绿色制造、自动化制造等先进生产理念在行业形成共识，长纤维、连续纤维增强热塑性复合材料制造技术和相关应用产品得到了快速发展。当然，热塑性复合材料的增长有个统计因素的问题，原来一部分短纤维、填料增强的塑料制品并没有统计到复合材料产量中。

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，复合材料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，我国玻纤的产量占到了全球供应量的60%以上份额，国内产能过剩，但就在这样的情况下，因风电需求量比较大，仍然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。

据孟弋洁介绍，今年由于受到新冠肺炎疫情、经济下行压力加大及环保政策趋严等因素影响，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。他预计，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。

风电、汽车轻量化、航空是关键市场领域

复合材料是风电叶片的核心材料，在叶片制造技术不断升级过程中起到至关重要的作用，决定着叶片的成本、性能、价格。《国家能源局公布关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》明确实行分类管理，需要国家补贴的项目原则上都采取竞争配置，并优先建设补贴强度低、退坡力度大的项目。《国家发展改革委关于完善风电上网电价政策的通知》确定了“2021年新核准陆上风电项目全面实现平价上网”的时间节点，新增装机迎来新高潮。孟弋洁告诉记者，受到2021年“风火同价”及其他一些补贴政策的影响，使2018年至2020年产生了风能抢装潮，这也促进了复合材料的增长。即使在原有产能上，又扩建了不少风电叶片厂，新增了很多产能，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。

汽车轻量化是指在保持汽车的强度和安全性能不降低的前提下尽可能地降低汽车车身质量。国务院办公厅发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提出，要突破整车轻量化等共性节能技术。《节能与新能源汽车技术路线图2.0》也明确了我国今后汽车轻量化的发展方向。据了解，新能源汽车每减重10%,续航里程可提升5%至6%，轻量化是新能源汽车节能、降耗、增加续航里程的重要技术路径之一。孟弋洁表示，钢材相比复合材料更容易成型、便于自动化生产，性能也较复合材料稳定，相关技术成熟度更高。因此，复合材料在汽车上的应用不能替代特种钢，但可以作为特种钢以外的最佳选择。总体上说，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。

航空业的发展与机体材料、结构材料、发动机材料和各类组件材料的创新应用密不可分。随着我国民机产业发展进入快车道，航空材料的市场需求规模巨大。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。当前，我国民机产业已步入发展快车道，复合材料在航空航天领域的使用已经非常广泛，在大型客机方面，国际上最有代表性的最先进的是波音B787和A350，而在国产大飞机C919及宽体项目CR929上，也将使用大量的复合材料。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。

作为全球风电基材制造领军企业，浙江恒石纤维基业有限公司改扩建工程于2020年1月15日破土动工，采取边生产边改造的方式，先后完成四期改造、五期改造、原华美厂房改造，项目固定资产投资总额超6亿元，现已全线投运。恒石改扩建工程的建成投运标志着桐乡本部成为全球最大风电材料生产基地，成功打造行业新标杆，进一步巩固恒石在风电材料行业的领军企业地位。作为振石集团旗下专业从事高性能复合材料生产的国家级高新技术企业，华美新材迁址新建项目投产后，将形成年产3万吨连续玻纤增强热塑材料、3万吨热固性复合材料、6万吨风电拉挤材料、7000吨涂胶条、5万立方米蜂窝芯、70万平方米蜂窝板、8万扇复合材料门的生产能力，华美新材也将成为国内产能规模大、产品种类多的复合材料创新企业。

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规划总投资50亿元，分两期完成。项目一期规划分为两个阶段建设，第一阶段从2019年到2021年，将形成年产6000吨高性能碳纤维规模；第二阶段从2020年到2022年，将形成年产4000吨高性能碳纤维规模。预计到2025年，将完成二期项目建设。届时，项目将建成8条聚合纺丝生产线、12条碳化生产线；整体达产后，预计可年产2万吨高性能碳纤维及配套原丝。同时，中国建材集团将实现高性能碳纤维产能从万吨向3万吨跨越，并将把中复神鹰碳纤维西宁有限公司打造成为具有全球竞争力的世界一流碳纤维生产基地。这将极大地提高国产高性能碳纤维的自主保障能力，促进国内复合材料产业的繁荣发展，提升国产碳纤维的国际竞争力和影响力。目前，该项目投产在即，预计2021年，中复神鹰碳纤维市场供应能力将提高至1万吨；2022年，中复神鹰碳纤维市场供应能力将提高至1.36万吨。

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，就是说本来有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。

据了解，碳纤维拉挤技术主要采用拉挤工艺成型一定厚度的复合材料片材，然后通过真空灌注或预浸料工艺在模具上成型叶片主梁，或直接在平台上堆砌并捆绑成预制体后放置在壳体相应位置中，与壳体一体灌注成型。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。

2019年，我国第一次将氢能纳入《政府工作报告》，提出“推进充电、加氢等设施建设”。各地方政府和企业探索氢能产业发展，形成以北上广为中心的京津冀、长三角、珠三角等主要氢能产业集群。但氢能现在遇到的挑战是氢的储运，包括车载储存和车下的储运，需要找到一个经济、高效、可行的储运模式。由复合材料制成的储氢瓶，是一个能提高氢燃料储能效率、增加航程、提高利用率的重要装置。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。