中國復材行業“十二五”發展初探

　海洋石油工業領域
　　近幾年，針對海洋開發，有些公司研制出許多高性能FRP設備，如海上采油設備、浮標和油污分離器等。現有的鋼質設備重量大，海水防腐方面的費用巨大，加上運輸成本，所以輕量化是不可欠缺的條件，發揮復合材料的耐海水腐蝕、輕質高強的優點，研制海上平臺的上層輕量化結構、復合材料系纜、管道、浮筒是發展方向之一。在潮汐能發電方面，復合材料還可發揮其絕緣、耐腐蝕、輕質等材料固有的優點。
　　規劃目標：海洋基礎工程用復合材料達到50萬噸。

　　能源和環保領域
　　復合材料風電葉片
　　近11年來，全球總裝機容量保持超過25％的高速增長。
　　規劃目標：大力發展大功率的新型風電葉片，開發2.5MW、3.0MW、5.0MW甚至更大型的風電葉片。解決碳纖維在大型風電葉片制造中的應用技術難題，突破碳纖維預浸料技術、碳纖維/玻璃纖維混雜編織技術以及相關的真空導入工藝技術。
　　電網用復合材料
　　國際上對于導線材料研究的主要目標是提高導線的輸送能力，主要側重于以下3個方面：
　　提高導線的導電率，導電率的提高意味著可以降低線損，提高導線的輸送能力。
　　提高導線的耐溫水平，對于受熱穩定控制的輸電線路來講，導線耐溫水平的提高，意味著輸送能力的增加。
　　降低芯材的線膨脹率，線膨脹率的降低，意味著在夏季滿負荷運行時，導線的馳度穩定，運行更安全。
　　碳纖維復合芯鋁導線和桿塔研究和應用技術代表了當今國際輸電領域新材料應用的發展方向，具有廣闊的市場應用前景。對我國電網建設和升級改造、提高電網的安全運行水平、提高電網的輸送能力與效益，節能環保、節約土地資源，以及促進國產碳纖維的可持續發展，具有重大現實和戰略意義。
　　規劃目標：在“十二五”期間，形成年產高性能碳纖維復合芯50000km的生產能力，在現有基礎上提高輸電線路10%以上的節能效果，推動我國電力技術進步和工業節能減排；形成復合材料桿塔研究與設計、制造技術，開發出10kV～500kV系列輸電復合材料桿塔產品，建成一條獨立的復合材料桿塔生產線，全面進行產業化建設。
　　大型電廠復合材料煙氣脫硫設備
　　與金屬材料或其他無機材料相比，復合材料具有耐腐蝕、耐熱、耐磨蝕及免維護等特點，是結構功能一體化的新材料，成為煙氣脫硫設備的關鍵材料。
　　規劃目標：電力行業用復合材料達到120萬噸。
　　航空航天領域
　　航空領域
　　第四代軍用飛機材料的發展需求、目標和重點———
　　特點：具有超音速機動和超音速巡航能力；具備一定的隱身能力；超視距攻擊能力和夜戰能力；高可靠性、可維修性及高耐久性。
　　對材料要求：大量采用輕質、高比強、高比模材料；某些部位的材料需要具有對電磁波和紅外隱身特性；大量采用損傷容限型材料；材料環境適應性高；高壓液壓系統要求高。
　　重點發展的材料：樹脂基復合材料；鋁鋰合金；各類鈦合金；隱身材料；新型超高強度鋼；高性能透明材料；新型功能材料。
　　先進民用飛機材料發展的需求目標和重點———
　　特點：安全性、可靠性要求高；采用損傷容限設計；耐久性要求高；舒適性；經濟性和競爭力。
　　對材料要求：重要材料必須經過適航認證；要求材料具有輕質/高強/高溫/耐久等特性；高可靠性要求材料性能實驗數據要按一定數量來滿足民機設計數據的統計要求；耐腐蝕性和環境適應性高；消聲阻尼減振的要求高；艙內材料要求阻燃、無毒、低煙霧密度、高熱釋放速度；低成本材料與技術。
　　重點發展的材料：適航條件與技術；損傷容限型高純鋁合金；損傷容限型鈦合金；超高強度鋼；內裝飾材料；減振阻尼材料；材料損傷容限數據測試及方法研究；低成本材料與技術；先進復合材料。
　　通用飛機用復合材料
　　從國內看，未來通用飛機發展潛力巨大，2008~2017年需要通用飛機近5000架，約占全球總需求量的12%，其中有21%是公務機，其余79%是通勤、作業、培訓和運動等用途的飛機。
　　隨著先進碳纖維復合材料及其加工技術的快速進步，在通用飛機制造領域，新型飛機設計開始越來越多地采用先進復合材料。在高油價時代，復合材料結構輕巧、維修費用低廉的優勢極大地沖擊了鋁材承力結構一統天下的局面。統計表明，2007年通用飛機上復合材料的用量在總材料用量中所占比例（重量比）已經高達57%。預計未來10年這一數字將上升到69%，這是一個重要的發展趨勢。
　　通用飛機的關鍵結構部件，如翼梁、機身梁、水平安定面、操縱面以及其他承受高載荷的結構件均用碳纖維/環氧樹脂復合材料制成；其他大部分結構如機身及機翼蒙皮等則采用E玻璃纖維/環氧樹脂復合材料制成。
　　規劃目標：航空用復合材料達到20萬噸。
　　航天器
　　航天器材料的發展目標是：
　　減輕結構重量。衛星結構重量占整星的重量由20％下降到10％。在設計上采用先進的設計方法，在材料的選擇上選用高性能的材料，如超高模碳纖維超高模高強碳纖維和相應的樹脂基體材料。
　　長壽命。衛星壽命由8年提高到15年，衛星在高真空中運行時間的增加，相應承受紫外輻照、電子及質子輻照的劑量增加，特別對有機材料提出更高的要求。
　　高可靠。到目前為止，衛星發射后還沒有因材料的缺陷造成衛星的事故，但必須用高質量材料制造出衛星結構，保證衛星的高可靠性。特別是復合材料，應降低材料性能的分散性。
　　降低價格。材料的價格目前太貴，主要高模碳纖維靠進口，只有我國能小批量生產出高模碳纖維，價格才能下降。
　　需重點發展的航天器材料包括超高模碳纖維復合材料、超高模高強碳纖維復合材料；結構膠粘劑；防原子氧保護層；衛星活動部件的表面超硬、耐磨、潤滑膜層；鋁合金和鋁-鋰合金；金屬基復合材料；空間站的柔性太陽電池帆板；高可靠、長壽命的密封圈。
　　規劃目標：航天用復合材料達到10萬噸。

　　市政和水利工程用管道
　　玻璃鋼管道是復合材料傳統產品，具有非常優異的性能，隨著國家城市化建設的加快，城市基礎建設需要大量管網。另外我國是水資源分布不合理的國家，“南水北調”以及很多城市的輸水工程也將逐步展開。農村水利工程的建設也會受到重視。
　　規劃目標：各類玻璃鋼管道用量達到50萬噸。
　　對策和建議：
　　國家應將復合材料納入重點支持產業方向。發揮政策引導作用，如對環保油罐等高新產品進行稅收優惠。
　　加強行業標準、規范的研究工作，提高行業企業整體技術水平。
　　加強創新投入。科研為產業服務，以科技創新為先導，規模化產業為支撐，穩步發展復合材料產業；注重新產品、新技術的研發，培育新的產業化項目。
　　對重要產品，建議實行生產許可證制度、開展認證制度。發揮地方政府主管部門、協會及國家玻璃鋼制品質量監管檢驗測試中心等機構的領導、服務、監管作用。加強市場管理，用有效的手段保證產品與工程的質量。
　　重視廢棄物的資源化處理。2009年我國復合材料廢棄物總量已達300多萬噸，而年新增復合材料廢棄物約10萬噸。爭取到2013年年底，完成1至2條5000噸/年復合材料廢棄物的無害化處理、回收利用示范線的建設工作，到2015年，在全國形成10條線的規模，每年無害化處置復合材料廢棄物１０萬噸。