碳纖維
五十多年來,中國碳纖維產業經過長期自主研發,從無到有,從小到大,打破了國外技術裝備封鎖,碳纖維產業化取得初步成果。從20世紀60年代的中科院山西煤化所、長春應用化學研究所、化學研究所(北京)等科研機構為主體,發展到初步形成以江蘇、山東和吉林等地為主的碳纖維產業聚集地。近年來,在國家的大力扶持下,國內碳纖維產業取得了重大突破,碳纖維及應用領域的技術水平和產業化程度出現了加速發展的勢頭,進入前所未有的新的發展階段。
碳纖維複合材料以CFRP為主。碳纖維是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料,與其它材料具有很高的相容性,兼備紡織纖維的柔軟可加工性,並且容易複合,具有很大的設計自由度。目前碳纖維複合材料以樹脂基複合材料(CFRP)為主,佔全部碳纖維複合材料市場份額的90%以上。CFRP具有質量輕等一系列突出的效能,在對重量、剛度、疲勞特性等有嚴格要求的領域以及要求高溫、化學穩定性高的場合,碳纖維複合材料都具有很大優勢。
碳纖維產業鏈可以分為上游和下游。上游通常是指生產碳纖維專用的材料;下游通常是指生產碳纖維應用部件的產品。碳纖維產業鏈上游屬於石油化工行業,主要透過原油煉製、裂解、氨氧化等工序獲得丙烯腈。碳纖維企業透過對以丙烯腈為主的原材料進行聚合反應生成聚丙烯腈,再以其紡絲獲得聚丙烯腈原絲,對原絲進行預氧化、碳化等工藝製得碳纖維,透過對碳纖維和高質量樹脂加工以獲得碳纖維複合材料從而滿足應用需求。
碳纖維碳纖維生產工藝複雜,包括聚合、紡絲、氧化碳化、表面處理和上漿。目前聚合方面已有黏膠、瀝青、聚丙烯腈及生物質等多種原料及聚合技術,應用最為廣泛及成熟的仍為聚丙烯腈;紡絲方面碳纖維採用溶液紡絲技術,一般小絲束纖維使用幹噴溼紡,大絲束纖維使用低成本腈綸工藝;氧化碳化是將有機高分子轉變成無機碳化纖維的核心工藝,工藝冗長、裝備昂貴、能耗高、汙染嚴重、製備成本高;表面處理及上漿步驟透過表面改性,將碳化纖維轉變為碳纖維。
中國政府非常重視新材料產業的發展,近年來,工信部、發改委、科技部等多部委相繼釋出了新材料產業、戰略性新興產業發展規劃及科技發展規劃。《中國製造2025》、《關於加快新材料產業創新發展的指導意見》、《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》、《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》等戰略及發展規劃的提出為中國新材料產業的發展保駕護航。為了擺脫進口依賴和技術限制,中國近年來持續加強對碳纖維纖維及複合材料發展的支援,並已經取得了顯著的效果。
玻璃纖維是一種用玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝製造而成的效能優異的無機非金屬材料,具有絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好、機械強度高等優點,但同時有性脆、耐磨性較差等缺點。玻璃纖維通常用作複合材料中的增強材料,電絕緣材料和絕熱保溫材料,電路基板等。
玻纖行業上游主要原材料為葉臘石、硼鈣石、石灰石等,燃料及動力為天然氣和電力。下游應用領域廣泛,如建築、交通運輸、電子電器、風能、航空航天、化學化工等,市場空間巨大,既包括建築建材、電子等傳統領域,也涉足風電、航天航空,海洋工程等新興領域。
從產業鏈上看,玻纖行業已形成玻纖原絲、玻纖製品、玻纖複合材料三大環節,並且相互關聯;從產品的用途上看,玻纖主要有以下幾類產品:1、熱固性增強基材,可用於滿足風電用玻纖製品;2、熱塑性增強基材:如短切纖維、混合紗、長纖維增強材料(LFT)、玻纖氈增強片材;3、瀝青用玻纖增強材料;4、玻纖產業織物。其中,增強材料佔比約70%-75%;而紡織材料約佔25%-35%。
在中國,現玻纖行業的政府主管部門為工信部,行業協會主要包括中國玻纖會和中國複合材料協會。為鼓勵玻纖產業的健康發展,國家各部委陸續出臺各項政策法規進行扶持和規範,為行業發展創造健康有序的環境,促進工業由大做強。2012年,為遏制玻纖行業重複建設和盲目擴張趨勢,促進產業結構升級和節能減排,工信部公佈《玻纖行業准入條件(2012修訂)》,明確指出新建無鹼玻纖池窯法粗紗拉絲生產線單窯規模應達到50000噸/年以上,新建細紗拉絲單窯規模應達到30000噸/年以上;嚴禁新建和擴建中鹼玻纖池窯法拉絲生產線。
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五十多年來,中國碳纖維產業經過長期自主研發,從無到有,從小到大,打破了國外技術裝備封鎖,碳纖維產業化取得初步成果。從20世紀60年代的中科院山西煤化所、長春應用化學研究所、化學研究所(北京)等科研機構為主體,發展到初步形成以江蘇、山東和吉林等地為主的碳纖維產業聚集地。近年來,在國家的大力扶持下,國內碳纖維產業取得了重大突破,碳纖維及應用領域的技術水平和產業化程度出現了加速發展的勢頭,進入前所未有的新的發展階段。
碳纖維複合材料以CFRP為主。碳纖維是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料,與其它材料具有很高的相容性,兼備紡織纖維的柔軟可加工性,並且容易複合,具有很大的設計自由度。目前碳纖維複合材料以樹脂基複合材料(CFRP)為主,佔全部碳纖維複合材料市場份額的90%以上。CFRP具有質量輕等一系列突出的效能,在對重量、剛度、疲勞特性等有嚴格要求的領域以及要求高溫、化學穩定性高的場合,碳纖維複合材料都具有很大優勢。
碳纖維產業鏈可以分為上游和下游。上游通常是指生產碳纖維專用的材料;下游通常是指生產碳纖維應用部件的產品。碳纖維產業鏈上游屬於石油化工行業,主要透過原油煉製、裂解、氨氧化等工序獲得丙烯腈。碳纖維企業透過對以丙烯腈為主的原材料進行聚合反應生成聚丙烯腈,再以其紡絲獲得聚丙烯腈原絲,對原絲進行預氧化、碳化等工藝製得碳纖維,透過對碳纖維和高質量樹脂加工以獲得碳纖維複合材料從而滿足應用需求。
碳纖維碳纖維生產工藝複雜,包括聚合、紡絲、氧化碳化、表面處理和上漿。目前聚合方面已有黏膠、瀝青、聚丙烯腈及生物質等多種原料及聚合技術,應用最為廣泛及成熟的仍為聚丙烯腈;紡絲方面碳纖維採用溶液紡絲技術,一般小絲束纖維使用幹噴溼紡,大絲束纖維使用低成本腈綸工藝;氧化碳化是將有機高分子轉變成無機碳化纖維的核心工藝,工藝冗長、裝備昂貴、能耗高、汙染嚴重、製備成本高;表面處理及上漿步驟透過表面改性,將碳化纖維轉變為碳纖維。
中國政府非常重視新材料產業的發展,近年來,工信部、發改委、科技部等多部委相繼釋出了新材料產業、戰略性新興產業發展規劃及科技發展規劃。《中國製造2025》、《關於加快新材料產業創新發展的指導意見》、《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》、《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》等戰略及發展規劃的提出為中國新材料產業的發展保駕護航。為了擺脫進口依賴和技術限制,中國近年來持續加強對碳纖維纖維及複合材料發展的支援,並已經取得了顯著的效果。
玻璃纖維玻璃纖維是一種用玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝製造而成的效能優異的無機非金屬材料,具有絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好、機械強度高等優點,但同時有性脆、耐磨性較差等缺點。玻璃纖維通常用作複合材料中的增強材料,電絕緣材料和絕熱保溫材料,電路基板等。
玻纖行業上游主要原材料為葉臘石、硼鈣石、石灰石等,燃料及動力為天然氣和電力。下游應用領域廣泛,如建築、交通運輸、電子電器、風能、航空航天、化學化工等,市場空間巨大,既包括建築建材、電子等傳統領域,也涉足風電、航天航空,海洋工程等新興領域。
從產業鏈上看,玻纖行業已形成玻纖原絲、玻纖製品、玻纖複合材料三大環節,並且相互關聯;從產品的用途上看,玻纖主要有以下幾類產品:1、熱固性增強基材,可用於滿足風電用玻纖製品;2、熱塑性增強基材:如短切纖維、混合紗、長纖維增強材料(LFT)、玻纖氈增強片材;3、瀝青用玻纖增強材料;4、玻纖產業織物。其中,增強材料佔比約70%-75%;而紡織材料約佔25%-35%。
在中國,現玻纖行業的政府主管部門為工信部,行業協會主要包括中國玻纖會和中國複合材料協會。為鼓勵玻纖產業的健康發展,國家各部委陸續出臺各項政策法規進行扶持和規範,為行業發展創造健康有序的環境,促進工業由大做強。2012年,為遏制玻纖行業重複建設和盲目擴張趨勢,促進產業結構升級和節能減排,工信部公佈《玻纖行業准入條件(2012修訂)》,明確指出新建無鹼玻纖池窯法粗紗拉絲生產線單窯規模應達到50000噸/年以上,新建細紗拉絲單窯規模應達到30000噸/年以上;嚴禁新建和擴建中鹼玻纖池窯法拉絲生產線。
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