1、高分子復合材料簡介

高分子復合材料是高分子材料和另外不同組成、不同形狀、不同性質的物質復合粘結而成的多相固體材料，并且擁有界面的材料。高分子結構復合材料主要包括：①增強劑。為具有高強度、高模量、耐溫的纖維及織物。②基體材料。主要是起粘合作用的膠粘劑，如不飽合聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂。

高分子復合材料最大優點是博各種材料之長，如高強度、質輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質，根據應用目的，選取高分子材料和其他具有特殊性質的材料，制成滿足需要的復合材料。

2、高性能纖維復合材料簡介

高性能纖維復合材料屬于高分子復合材料，它是由各種高性能纖維作為增強體置于基體材料復合而成。其中高性能纖維是指有高的拉伸強度和壓縮強度、耐磨擦、高的耐破壞力、低比重 (g/m3) 等優良物性的纖維材料，它是近年來纖維高分子材料領域中發展迅速的一類特種纖維。

高分子復合材料與傳統材料相比，具有更高的比強度、耐化學品和耐熱沖擊性，以及更大的設計靈活性。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、超高分子量聚乙烯纖維是當今世界三大高性能纖維。

高性能纖維的發展是一個國家綜合實力的體現，是建設現代化強國的重要物資基礎。高性能纖維復合材料是發展國防軍工、航空航天、新能源及高科技產業的重要基礎原材料，同時在建筑、通信、機械、環保、海洋開發、體育休閑等國民經濟領域具有廣泛的用途。

高性能纖維復合材料應用領域

①、航天軍工：飛機、衛星、火箭、導彈、雷達等。

②、體育用品：高爾夫球槽、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、釣魚竿和自行車等。

③、工業應用：

基礎設施：修復、更新和加固等。

新能源開發：如沿海油氣田、深海油田的鉆井平臺、管道和纜繩等，以及風力發電機的螺旋槳和風葉、光伏產業熱場材料等。

陸地交通：剎車系統、轉動軸、車身以及環保汽車用的壓縮天然氣氣瓶等。

電子領域：通信、廣播、地球觀測、空間探測以及各種飛行器的高精度天線等。

二、高性能纖維復合材料前景

1、全球高分子復合材料市場格局

全球復合材料工業的發展速度遠遠高于世界經濟的增長速度，2009 年全球復合材料的產量約900 萬噸，總產值約1000 億歐元。其中北美、歐洲和亞洲是三個最大生產和應用地區，全球樹脂基復合材料的年平均增長率在5%以上，其中亞太地區的增長率可達7%(中國約為9.5%、印度約為15%、歐洲和北美地區為4%)。

根據JEC 集團2010 年最新調查研究報告顯示，最近幾年全球復合材料需求增長一半都在亞洲，預計亞洲在全球復合材料市場所占比重將從本世紀初的25%提升至2010 年的51%。其中亞洲的風能市場有望獨自占據全球復合材料市場的5%。重量減輕問題將驅動新型商業飛機的發展采用更多的復合材料，航空航天業每年也都會有11%的產量增長。在基礎設施快速發展的推動下，預計到2015 年亞洲復合材料產量將翻番以上，即達到1000 萬噸。

全球復合材料發展的大趨勢是，整個行業的重心正在從歐美發達國家轉向亞洲。預計中國和印度的經濟增長和基礎設施建設將進一步推動亞洲高分子復合材料市場的增長，未來將在全球價值190 億美元高分子復合材料市場中發揮更大作用。

2、國內高性能纖維復合材料需求空間大

21 世紀以來，全球復合材料市場快速增長，亞洲尤其中國市場增長較快。2003-2008 年中國年均增速為15%，印度為9.5%，而歐洲和北美年均增幅僅為4%。2009 年，中國復合材料產量達323 萬噸，全球占比為25.78%，已先后超過德國、日本而居世界第二位，并接近居世界首位的美國水平。

從復合材料的應用領域來看，國內市場中復合材料最大的應用領域為建筑和基礎工程，合計約為71%，而用于交通運輸的比例相對比較小，只占5%，低于全球24%平均水平；在工業設備領域比例為10%，也低于全球26%的平均水平。根據JEC 集團的2010 復合材料市場年度調查結果，到2013 年中國將占據全球復合材料市場增長43%的份額，其中在建筑施工領域將占市場增長率的67%。隨著中國在2009 年成長為世界最大的汽車市場，預計中國道路運輸行業所需復合材料也將占據全球同類行業45%的市場份額。預計到2015 年，“十二五”期間，中國復合材料需求量達到600 萬噸。

隨著國民經濟的高速發展，經濟結構的轉變，新能源、環保、高端裝備制造等其他新興產業的加快發展，國內高性能纖維復合材料需求將日漸強勁。其中交通運輸、工業設備發展推動高分子復合材料增長潛力很大，從子行業應用看，航天航空、汽車、風電等行業需求增長力度較強。

3、航空航天領域－趨勢、需求是驅動力

在飛機制造方面，全球小型商務機和直升飛機的復合材料用量已占70%一80%，軍用機30%一40%，大型客機15%一20%。高性能纖維在飛機上的比例已從原來的10%-20%上升至50%-80%。

波音公司和空中客車公司為了搶占世界飛機制造市場，投入大量人力和資金開發新型客運飛機，大量使用高性能復合材料，新型飛機中復合材料的比例逐年增加，波音787 客機達到全機結構質量比的50%，空中客車A350 客機也達到了全機機構質量比的40%。未來幾年中國飛機制造行業對高性能纖維復合材料的需求將迅速增長。根據中國航空工業第一集團公司預測，到2024 年，國內航空運輸飛機擁有量將達到3165 架，其中大型客機將達1,896 架。波音公司的2006 年中國地區“當前市場展望報告”預計到2025 年中國運輸飛機數量達到3900 架(為現有飛機數量的3 倍)，將成為僅次于美國的全球第二大航空市場。另外在發展太空探索科技領域，對高性能纖維復合材料的需求也在增加。

4、汽車領域－安全、輕型化發展、需求是驅動力

過去10 年，國內汽車生產和市場以超過GDP 增速近一倍的高速度成長。中汽協公布 2010 年中國汽車銷售1804 萬輛，同比增長 32.2%。伴隨近年來國內人均GDP 的快速增長以及汽車均價下探，R(車價/人均GDP)值也呈快速下降趨勢，2009 年達到3.1。根據海外發達國家汽車市場的經驗顯示，R 值可被用來衡量一國汽車市場所處的發展階段。一般當R 值在2－3 時，將進入至少10 年的私人汽車大規模普及階段。另外考慮國內千人汽車保有量偏低，我們認為，中國汽車市場依然有較大增長空間，預計未來 15 年中國汽車銷售復合增速將達到13%。

由于環保和節能的需要，汽車的輕量化和環保已經成為世界汽車發展的潮流。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽車整備質量每減少100 公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6 升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。高性能纖維復合材料作為一種先進的輕質高強材料，正好迎合了未來汽車輕量化發展方向的要求。

5、風力發電領域-大容量發展、需求是驅動力

自2006 年國內頒布《可再生能源法》后，國內風電行業就進入了高速發展階段。2009 年，國內風電新增裝機容量1380.3 萬千瓦，增長率連續6 年超過100%，居世界第一，成為增長速度最快的國家；累計裝機容量達到2580 萬千瓦，超過德國，位列全球第二。根據中國風能協會預測，2020 年中國風電累計裝機容量將達2.48 億KW，較2009 年增長近10 倍，年復合增長率達22.8%。

隨著現代風電技術的發展及日趨成熟，風力發電機組研究沿著增大單機容量、減輕單位千瓦質量、提高轉化效率的方向發展；海上風電的開發，對大型風電組的需求亦將增加。目前國內海上風電開發方興未艾，根據世紀證券研究所電力設備研究員的預計，到2015 年，國內海上風電開發潛力為1500 萬千瓦，到2020 年達到3500 萬千瓦，年均新增海上風電裝機300 萬千瓦。

在歐洲和北美地區，陸地風電主流機型向3MW 發展，海上主流機型向3-5MW 發展。目前，美國7MW 風電機組研發成功，西班牙8MW 風電機組正處于研發過程。2008 年全球新增風電機組的平均功率已經達到1560kW。2009 年，國內風電場新安裝的MW 級風電機組已占當年新增裝機容量的86.8%。

風力發電需要大量復合材料，目前絕大多數風力發電機的轉子葉片、機艙罩和整流罩都采用復合材料制造。風機葉片是風力發電機的核心部件，造價約占整個設備的1/4 到1/3。由于當葉片長度增加時，質量的增加要快于能量的提取，隨著葉片長度的增加，對增強材料的強度和剛度等性能提出了新的要求，玻璃纖維在大型復合材料葉片制造中逐漸顯現出性能方面的不足，因此，在發展更大功率風力發電裝置和更長轉子葉片時，采用高性能纖維復合材料勢在必行。