中研股份：PEEK/碳纖維預浸料市場(chǎng)前瞻

全球聚醚醚酮(PEEK)預浸料市場(chǎng)值得關(guān)注，自20世紀后期以來(lái)，預浸料對于復合材料發(fā)展具有深遠的影響。它發(fā)掘了纖維增強復合材料所具有的優(yōu)勢，以高要求、高質(zhì)量的材料和工藝進(jìn)入了高性能要求的制品領(lǐng)域，因此高性能復合材料在要求同時(shí)具有質(zhì)量輕和高強度的應用領(lǐng)域毫無(wú)疑問(wèn)地贏(yíng)得了重要地位。過(guò)去的幾年里預浸料工藝技術(shù)和預浸料品種在歐美發(fā)達國家得到了快速發(fā)展。預浸料一度被認為成本很高而不易大量生產(chǎn)，但現在預浸料正在迅速稱(chēng)為一些用途的理想選擇，隨著(zhù)PEEK在國內加工工藝的逐步成熟，預浸料的研發(fā)不再是遙不可及的夢(mèng)，預浸料的問(wèn)世不僅可以提升PEEK的力學(xué)性能，而且還可以改善產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。在今年經(jīng)歷了很大的發(fā)展，被廣泛接受和面臨一些新的市場(chǎng)機遇。

中研股份：PEEK/碳纖維預浸料市場(chǎng)前瞻

碳纖維預浸料

碳纖維預浸料及其市場(chǎng)情況

預浸料是樹(shù)脂基體在一定的條件下浸漬連續纖維或織物，制成的一種包含樹(shù)脂基體與增強體材料的組合物，是制造復合材料的中間材料。根據增強體材料的不同，預浸料可細分為玻璃纖維預浸料、碳纖維預浸料、芳綸纖維預浸料等不同種類(lèi)。因碳纖維特性?xún)?yōu)良、用途廣泛，碳纖維預浸料已發(fā)展成一個(gè)重要的分支，在復合材料領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。在碳纖維復合材料的應用中，預浸料所占的比重較大，大約一半以上的先進(jìn)復合材料產(chǎn)品是經(jīng)預浸料鋪迭固化而成的。預浸料是先進(jìn)復合材料的中間材料，它是復合材料結構的基本單元，復合材料的力學(xué)、化學(xué)性能在很大程度上取決于預浸料的內在質(zhì)量。同時(shí)，復合材料的成型工藝也與預浸料的使用狀態(tài)密切相關(guān)。隨著(zhù)材料技術(shù)的發(fā)展，碳纖維制品的應用不斷得到市場(chǎng)認可，未來(lái)碳纖維預浸料市場(chǎng)需求潛力巨大。

2.1國內、外市場(chǎng)情況

碳纖維預浸料屬于碳纖維行業(yè)下游產(chǎn)品。在國際上，碳纖維生產(chǎn)地主要集中在日本、美國、歐洲、臺灣等國家和地區。其中，日本的碳纖維技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的一半，美國消費量大，約占世界消費量的一半以上。目前，全球每年碳纖維市場(chǎng)需求75000噸，在汽車(chē)輕量化和風(fēng)能市場(chǎng)快速增長(cháng)的驅動(dòng)下，預計2020年全球碳纖維需求量將達150000噸。

2.2 碳纖維市場(chǎng)需求分析

航空航天領(lǐng)域是碳纖維材料的傳統市場(chǎng)，據預測，航空器中碳纖維復合材料的使用量，在未來(lái)十年將以每年12%的速度繼續增長(cháng)。如空客A380飛機，碳纖維復合材料用量約占機身總重量的20%以上;波音787飛機結構材料有近50%需要使用碳纖維復合材料。同時(shí)，碳纖維復合材料在中小型客機中的需求也在快速增長(cháng)。

碳纖維在汽車(chē)行業(yè)的需求前景也是一片光明。碳纖維復合材料傳動(dòng)軸、尾翼和引擎蓋已經(jīng)在汽車(chē)行業(yè)廣泛應用，雖然現在僅用于豪華車(chē)型，但預計未來(lái)十年，隨著(zhù)生產(chǎn)成本的進(jìn)一步降低，碳纖維將會(huì )在大眾車(chē)型中迅速推廣。日產(chǎn)汽車(chē)、本田汽車(chē)和東麗公司正聯(lián)合開(kāi)發(fā)汽車(chē)車(chē)體新型碳纖維材料，作為下一代汽車(chē)發(fā)展的新方向。參與這一行動(dòng)的合作企業(yè)還包括三菱麗陽(yáng)和東洋紡織，計劃在2016年前后開(kāi)始量產(chǎn)，使車(chē)體重量較傳統鋼材料減重40%，目前項目進(jìn)展順利。

2.3國內外主要碳纖維預浸料廠(chǎng)家

世界有名的預浸料公司包括東麗(Toray)、赫氏(Hexcel)、蘇泰克(Cytec)、固瑞特(Gurit)和TenCate。這些公司的碳纖維預浸料產(chǎn)品在近幾年呈現了新的發(fā)展趨勢，表現為大絲束碳纖維預浸料在工業(yè)領(lǐng)域的應用優(yōu)勢凸顯，單向碳纖維預浸料面密度達到600g/m2，這類(lèi)厚預浸料大大提升了預浸和后續鋪放工藝的效率，在風(fēng)電葉片和汽車(chē)領(lǐng)域具有廣泛的應用。

國內碳纖維預浸料廠(chǎng)家主要集中在東南沿海省份，與國內碳纖維生產(chǎn)企業(yè)相似，普遍規模較小，技術(shù)水平相對落后，自動(dòng)化程度不高。

3.生產(chǎn)技術(shù)與設備

預浸料生產(chǎn)設備專(zhuān)門(mén)用于生產(chǎn)航空航天預浸料產(chǎn)品，受西方技術(shù)禁運限制，我國碳纖維工業(yè)及其下游產(chǎn)品的發(fā)展受到很大制約。在此條件下，國內科研人員自力更生，從玻璃纖維窄帶預浸料入手，逐漸發(fā)展了碳纖維窄帶預浸機，中幅、寬幅預浸料成套設備，部分產(chǎn)品已達到并超過(guò)航空航天技術(shù)標準。與此同時(shí)，國外對碳纖維預浸料設備的限制已有所放寬，市場(chǎng)上已能見(jiàn)到少量進(jìn)口預浸料成套生產(chǎn)設備。

隨產(chǎn)品規格和產(chǎn)能不同，預浸料裝備的投資規模大小不等。國內裝備成功經(jīng)驗有限，尚處在不斷摸索階段，因此單線(xiàn)產(chǎn)能普遍較小，配套技術(shù)缺乏系統性。主要廠(chǎng)家有：威海光威宏程機電設備有限公司、大連橡膠塑料機械股份有限公司等。國外成熟的預浸料裝備供應商包括：美國CDI公司預浸料生產(chǎn)設備(交鑰匙工程)，瑞士Santex預浸料生產(chǎn)設備等，均可提供配套生產(chǎn)、檢測設備及其相關(guān)技術(shù)，市場(chǎng)認可率相對較高，但項目造價(jià)偏高。

4.發(fā)展建議

在國際上，碳纖維行業(yè)流行這樣一句話(huà)，“從原材料到碳纖維，價(jià)格從1變到3;把碳纖維加工成復合材料，價(jià)格可從3變到10”。不難看出，從碳纖維到復合材料，產(chǎn)業(yè)鏈延長(cháng)，增加的附加值更多，最終碳纖維在復合材料中的成本將下降。

考慮到未來(lái)國內碳纖維后續加工企業(yè)群體龐大，激烈競爭在所難免，企業(yè)應盡早布局，未雨綢繆。應著(zhù)力開(kāi)發(fā)新型市場(chǎng)，與國內航空航天設備制造、風(fēng)電、汽車(chē)制造等行業(yè)聯(lián)合，占領(lǐng)市場(chǎng)先機，為進(jìn)一步擴大碳纖維織物及預浸料產(chǎn)能謀篇布局。

熱塑性塑料/碳纖維預浸料

纖維增強熱塑性塑料(FRTP)源于50年代期。第一代熱塑性復合材料為短纖維增強的熱塑性復合材料，第二代為中長(cháng)纖維增強的熱塑性復合材料，第三代為連續纖維增強的熱塑性復合材料.現在FRTP已占世界整個(gè)纖維增強塑料產(chǎn)量的三分之一，且年增長(cháng)率達到2O以上，遠超過(guò)纖維增強熱固性塑料的發(fā)展.FRTP何以獲得如此高速的發(fā)展呢?這是因為FRTP比熱固性增強塑料在基本性能和工藝性能等方面具有明顯的優(yōu)勢：具有良好的韌性和耐熱性能;熱塑性樹(shù)脂的塑化過(guò)程僅為物理變化，在加熱時(shí)可在分子結構不變情況下發(fā)生變形，故可重復或二次加工，生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高。具有優(yōu)良的耐藥品、耐水、耐輻射和電氣性能。貯存期長(cháng)，施工環(huán)境衛生條件好等.在高性能復合材料已進(jìn)入規?；瘧玫慕裉?制約高性能復合材料發(fā)晨和進(jìn)一步擴大應用范圍的關(guān)鍵因素是耐熱性和韌性.而這兩者主要都取決于樹(shù)脂基體.因此，高性能樹(shù)脂基復合材料的發(fā)展首先取決于高性能基體樹(shù)脂的發(fā)展，主要需解決高性能樹(shù)脂基體的耐熱性、韌性和工藝性等同題.

聚醚砜和聚醚酮是目前國際上剛剛開(kāi)始起步的具有優(yōu)異性能的熱塑性樹(shù)脂.以其作為基體的第三代FRTP，即連續纖維增強高性能熱塑性塑料更具有十分誘人的前景.

PEEK/碳纖維預浸料

目前威格斯已經(jīng)研發(fā)出來(lái)APC-2，目前多用于航空領(lǐng)域，相比與金屬來(lái)說(shuō)重量較輕，相比與熱固性材料其耐高溫和防火性能好。

贏(yíng)創(chuàng )公司的預浸帶產(chǎn)品分80mm和150mm兩種寬幅成卷銷(xiāo)售，由玻璃纖維/碳纖維浸入熱塑性樹(shù)脂基體中制得，因而兼有了二者的性能，可作為一種新型材料用于生產(chǎn)創(chuàng )新性部件。單向預浸帶經(jīng)過(guò)鋪層疊加之后生成有機板，其機械性能遠超同等厚度的金屬板。有機板經(jīng)過(guò)熱成型工藝處理過(guò)后，可以生產(chǎn)形狀復雜的部件。這些部件又可通過(guò)進(jìn)一步包覆成型，或與其他部件結合，或獲得一些附加產(chǎn)品功能。

航空領(lǐng)域使用PEEK預浸帶與鈦合金進(jìn)行復合的，用于機翼壁板，金屬復合的目的是提高疲勞性和抗沖擊性能。

醫療領(lǐng)域，碳纖維預浸料制成板材植入人體中做骨夾板，因為其模量和人體骨骼相似，強度高，生物相容性好。

結語(yǔ)

隨著(zhù)復合材料研究和開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)步，使用領(lǐng)域日漸擴大，PEEK材料與碳纖維材料構建不同制造工業(yè)、不同工作條件對PEEK/碳纖維預浸料也提出了不同要求。為了適應來(lái)自多方面的需要，新的預浸料不斷出現，預浸料的類(lèi)型不斷增加。

新近發(fā)展趨勢說(shuō)明材料供應商正一如既往地擴大預浸料工業(yè)的范圍。非常清楚的是，如果其生產(chǎn)、儲存和加工的費用能降低的話(huà)，預浸料會(huì )得到較大的市場(chǎng)認可。隨著(zhù)基礎工藝的不斷成熟，國內外對PEEK/碳纖維預浸料復合材料的各項研究也日趨頻繁。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是近年來(lái)的迅速成長(cháng)，我國的預浸料行業(yè)取得了驕人的成績(jì)。雖然目前存在產(chǎn)能過(guò)剩的情況，但是我們市場(chǎng)規模巨大，目標消費者的需求量旺盛。目前行業(yè)尚處于成長(cháng)期，發(fā)展機會(huì )較大。