略話復合材料發展現狀
復合材料種類繁多,現在人們習慣將纖維增強樹脂(塑料、聚合物)稱為復合材料。不加注明,一般即指纖維增強塑料(FRP)。實際上它只是復合材料中的一個門類。前幾年玻璃鋼工業協會更名為復合材料工業協會,其英文名中的FRP就變成了Composites了。
第二次大戰一般認為是1939年希特勒納粹德國入侵波蘭開始,也就在此前后,萌發了FRP-現代意義的復合材料,迄今已70多年了。
復合材料的技術進步可分為四個階段:
代(1949~1960)玻璃鋼(GFRP)輕質高效;
第二代(1960~1980)碳纖維增強塑料(CFRP)、金屬纖維增強塑料(MFRP)強度、剛度、韌性;
第三代(1980~2000)纖維增強金屬(FRM)、多功能,基體是金屬,就非一般所稱的高分子復合材料了;
第四代(2000~)納米復合材料。
今年法國JEC稱,復合材料年消費量約870萬噸,價值770億歐元。市場分布為:
工業設備26%;陸上交通運輸24%;建筑與結構18%;基礎工程7%;船艇6%;其他
19%。
JEC公布的數字欠準確,實際上我國大陸的產量已超過產量的1/3,依次連續超過日、歐、美,而居位。
2011年大陸對外發布的復合材料產量為381萬噸,其中:熱固性復合材料263萬噸;熱塑性復合材料118萬噸。應該指出的是還有硬質覆銅板(玻纖/環氧樹脂)88萬噸未計入,故實際逾460萬噸。
相應我國該年:玻纖產量279萬噸,占的1/2強,其中池窯產量占87.4%;不飽和
聚酯樹脂產量160萬噸,占的43%;乙烯基酯樹脂消費量5.5萬噸,僅次于北美(6萬噸);環氧樹脂83萬噸,占產量(224萬噸)的37.1%,已成為上大的環氧樹脂生產國。
我國(大陸)復合材料市場應用比例:基礎工程39%;建筑與結構27%;工業設備10%;
陸上交通運輸10%:船艇3%:其他11%。
我國熱固性復合材料成型工藝比例:纖維纏繞(FW)30%;接觸成型(手糊/噴射Spray30%;SMC/BMC(模壓、注射)16%;多種樹脂傳遞成型(RTM)12%;拉擠(PUL)8.5%連續板材(Continu―Panel)3.5%。
熱塑性復合材料(FRTP)長足發展
GMT(玻纖氈增強熱塑性塑料)年用量8000余噸,惜大多用進口料,國產品質有待提升。引進了德國LFT―D(長纖維增強熱塑性塑料一直接法)自動生產線。國產線亦在閩研發成功。自主研發的LFT片材生產線已在蘇南與上海生產,正推廣中。
TPAC(先進熱塑性片材)與輕質GMT已面市。熱塑性塑料自我增強復合材料具有界面好、沖擊韌性佳及易回收利用等優點,是21世紀復合材料的一個關注點,我國在此領域不乏成果。傳統的纖維增強塑料注射產品系列化,仍是FRTP的主角。
熱固性復合材料(FRSP)近年技術進步主要有:
環氧高壓管工藝裝備、零角度鋪放與纏繞工藝裝備、彎頭纏繞機、SMC/BMC注射機、酚醛玻璃鋼拉擠、熱固性聚氨酯玻璃鋼拉擠、彎曲型材拉擠、在線編織拉擠、大截面實體型材拉擠、大型風機葉片成型技術、船艇成型技術、優質連續板生產技術、6000立方米大型立式貯罐制作工藝、復雜3D織物復合材料制作技術、復合材料輸電塔桿。
發展中的先進復合材料(ACM)
先進復合材料系指采用一種或多種高強度高模量的增強纖維(碳纖、芳綸、超高分子量聚乙烯、玄武巖纖維、高強玻纖、石英纖維等)與相容的樹脂系統制得的高結構強度材料。2011年消費碳纖維44290噸,我國(大陸)用量達1.1萬噸,占全的1/4,所用絕大多數是來自日本、土耳其、臺省、美國以至韓國的舶來品。
2011年我國先進復合材料用纖維產量:碳纖維2200噸;芳綸纖維8300噸;超高分子量聚乙烯纖維4000噸;連續玄武巖纖維2500噸(居位);高強玻璃(S)纖維1100噸。
碳纖維產業發展喜憂參半
據不完全統計,已建能力原絲2.8萬噸、碳化8542噸;在建能力原絲2.26萬噸、碳1.27萬噸;計劃建設能力原絲10.5萬噸、碳化6.28萬噸。據分析,碳纖維需求量2015年為8.926萬噸,2019年為13.428萬噸。然而,2012年國外13家公司和臺塑的總產能即達10.28萬噸!明顯產能過剩!
由于眾所周知的原因,現狀正如業內專家稱:有產能,無產量;有產量,無質量。
所幸有的企業成品率漸趨穩定,T800、T700已取得階段性成果。
目前我國碳纖維復合材料市場比例:文體60%;工業與能源25%;建筑結構補強10%;航空航天及軍工5%。
2011年碳纖維市場量:總用量4.58萬噸(100%);航空航天0.7萬噸(15%);工業(含風能)2.98萬噸(65%);消費品/運動器材0.9萬噸20%。
我國碳纖維復合材料成型工藝技術近年進展
預浸料工業及裝備水平提升,熱塑性塑料預浸料、乙烯基酯樹脂預浸料面世。
鋪帶鋪絲技術取得階段性成果,并實際用于制造產品。
編織-RTM成型技術。
3-D織物及穿刺工藝。
采用經滴編及其多軸向織物的成型工藝。
混雜增強纖維與基體樹脂混雜技術。
復雜型面非回轉體立體織物編織預制體及其復合材料成型技術。
預浸料拉擠技術。
電纜碳芯拉擠技術。
編織-拉擠及拉擠-纏繞技術。
CFRP連續抽油桿(帶)制造技術。
我國已是復合材料大國,但非真正意義上的強國。了解,善于學習,自主創新,方能高層次持續發展。










































