碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料在國內(nèi)的發(fā)展為何比較遲緩?從上世紀(jì)末開始,碳纖維成為先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用的關(guān)鍵詞之一,隨著國內(nèi)碳纖維原材料生產(chǎn)技術(shù)逐步?jīng)_破國際技術(shù)
首先,需求市場對熱塑性碳纖維復(fù)合材料的認(rèn)識不夠全面,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢沒有得到充分重視,從而影響到市場需求量的正常增長。一般認(rèn)為,熱塑性聚合物在使用溫度、力學(xué)性能、耐蠕變和老化性能等方面不及熱固性聚合物。
事實上,熱固性碳纖維復(fù)合材料也并非沒有缺點,其存在著成型周期長、沖擊韌性差、預(yù)浸料存放時間短、不能重復(fù)使用、局部損傷難于修復(fù)等一系列弱點。與熱固性樹脂基碳纖維復(fù)合材料相比,熱塑性碳纖維復(fù)合材料反而具有高韌性、高抗沖擊和損傷容限、無限預(yù)浸料存儲期、成型周期短、生產(chǎn)效率高、易修復(fù)等顯著優(yōu)勢。
熱塑性碳纖維復(fù)合材料的利用價值沒有得到充分認(rèn)識和開發(fā),直接影響到了市場需求量的產(chǎn)生,極為有限的需求量都存在于航天航空等高端小范圍之內(nèi),從供需源頭上阻礙了熱塑性碳纖維復(fù)合材料的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。首先,需求市場對熱塑性碳纖維復(fù)合材料的認(rèn)識不夠全面,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢沒有得到充分重視,從而影響到市場需求量的正常增長。一般認(rèn)為,熱塑性聚合物在使用溫度、力學(xué)性能、耐蠕變和老化性能等方面不及熱固性聚合物。
事實上,熱固性碳纖維復(fù)合材料也并非沒有缺點,其存在著成型周期長、沖擊韌性差、預(yù)浸料存放時間短、不能重復(fù)使用、局部損傷難于修復(fù)等一系列弱點。與熱固性樹脂基碳纖維復(fù)合材料相比,熱塑性碳纖維復(fù)合材料反而具有高韌性、高抗沖擊和損傷容限、無限預(yù)浸料存儲期、成型周期短、生產(chǎn)效率高、易修復(fù)等顯著優(yōu)勢。
熱塑性碳纖維復(fù)合材料的利用價值沒有得到充分認(rèn)識和開發(fā),直接影響到了市場需求量的產(chǎn)生,極為有限的需求量都存在于航天航空等高端小范圍之內(nèi),從供需源頭上阻礙了熱塑性碳纖維復(fù)合材料的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。
碳纖維直徑極細(xì)、強(qiáng)度極高,具有耐高溫、抗摩擦、耐腐蝕、導(dǎo)電及導(dǎo)熱性優(yōu)等優(yōu)點。使用碳纖維浸漬熱固性樹脂固化得到的碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP),具有強(qiáng)度高、彈性優(yōu)、耐摩擦、抗疲勞、導(dǎo)熱性好、耐震動性優(yōu)等特點,可廣泛應(yīng)用于汽車制造、船舶制造、醫(yī)療器械、電子、能源、航空航天、軍工、建筑工程、文體娛樂等國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。
碳纖維增強(qiáng)塑料質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點突出。在全球范圍內(nèi),為實現(xiàn)節(jié)能減排效果,汽車輕量化趨勢明顯,高端汽車生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)μ祭w維增強(qiáng)塑料的需求不斷上升;航空航天與軍工產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域,為減輕飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等產(chǎn)品的自重,提高其飛行效率,碳纖維增強(qiáng)塑料在替代合金材料方面發(fā)展空間巨大。碳纖維增強(qiáng)塑料生產(chǎn)技術(shù)壁壘高,現(xiàn)階段全球產(chǎn)量較小,產(chǎn)品價格較高,其主要應(yīng)用市場集中在高端汽車與航空航天等高科技產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2020年碳纖維增強(qiáng)塑料項目商業(yè)計劃書》顯示,在汽車與航空航天產(chǎn)業(yè)的拉動下,全球碳纖維增強(qiáng)塑料市場需求持續(xù)增長。2019年,全球碳纖維增強(qiáng)塑料市場規(guī)模約為186億美元;預(yù)計2020-2024年,全球碳纖維增強(qiáng)塑料市場將保持10%左右的增速快速增長,到2024年市場規(guī)模將達(dá)到300億美元左右,行業(yè)發(fā)展前景廣闊。
碳纖維增強(qiáng)塑料應(yīng)用范圍廣泛,特別是在飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等高科技產(chǎn)品以及軍工產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用價值高,少數(shù)具有研發(fā)、生產(chǎn)能力的國家對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格封鎖,全球碳纖維增強(qiáng)塑料市場主要被國外巨頭所壟斷。我國碳纖維增強(qiáng)塑料行業(yè)起步晚,在生產(chǎn)設(shè)備、配方、技術(shù)工藝方面存在較大差距,高性能碳纖維增強(qiáng)塑料產(chǎn)品需求依賴進(jìn)口,進(jìn)口碳纖維增強(qiáng)塑料產(chǎn)品價格高昂,且供應(yīng)量較小,無法滿足國內(nèi)市場需求。
我國高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,航空航天技術(shù)不斷進(jìn)步,汽車輕量化發(fā)展趨勢明顯,市場對高性能碳纖維增強(qiáng)塑料的需求將持續(xù)增加,依靠進(jìn)口除了無法滿足國內(nèi)市場對碳纖維增強(qiáng)塑料“量”的需求外,也限制了下游產(chǎn)業(yè)核心競爭力的提升。突破相關(guān)技術(shù)瓶頸、打破國外技術(shù)壟斷、滿足國內(nèi)市場需求是未來我國碳纖維增強(qiáng)塑料行業(yè)發(fā)展的重點。
新思界行業(yè)分析人士表示,碳纖維增強(qiáng)塑料性能優(yōu)異,下游可應(yīng)用范圍廣泛,現(xiàn)階段,汽車制造與航空航天領(lǐng)域是其主要應(yīng)用市場。在全球范圍中,碳纖維增強(qiáng)塑料市場主要被國外巨頭所壟斷,我國經(jīng)過不斷發(fā)展,已經(jīng)具備碳纖維增強(qiáng)塑料生產(chǎn)能力,但產(chǎn)品性能與品質(zhì)與國外先進(jìn)企業(yè)相比還存在較大差距,在高性能產(chǎn)品領(lǐng)域,需求依靠進(jìn)口。碳纖維增強(qiáng)塑料市場空間廣闊,我國相關(guān)企業(yè)亟需突破相關(guān)技術(shù)瓶頸,實現(xiàn)高端產(chǎn)品進(jìn)口替代。
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