試論復合材料產(chǎn)業(yè)，筆者認為，有必要先闡明四個概念：

     一是復合材料種類繁多，現(xiàn)在人們習慣將纖維增強樹脂(樹脂或稱塑料、聚合物)稱為復合材料。不加注明，一般即指纖維增強塑料(FRP)。實際上它只是諸多復合材料中的一個門類。前幾年中國玻璃鋼工業(yè)協(xié)會更名為中國復合材料工業(yè)協(xié)會,其英文名中的FRP就變成Composites了，這也是為了與國際習慣接軌。

    二是法定名稱“玻璃纖維及其制品”中的“制品”并非指玻璃鋼，而是指的玻纖無紡制品(無捻粗紗、短切原絲氈、連續(xù)原絲氈、針刺氈、復合氈、縫編織物、磨碎玻纖、蓬松氈等)和紡織制品(無捻粗紗布、平紋布、斜紋布、緞紋布等)。有些地方作統(tǒng)計時將玻璃鋼當作玻纖制品上報，實為有誤。

    三是復合材料中的增強材料和被增強的基體樹脂，一般是兩類或兩類以上化學成分不同的材料復合而成，如聚酯玻璃鋼就是用玻纖(無機物)增強不飽和聚酯樹脂(有機物)。近年國內(nèi)外出現(xiàn)了基體材料自我增強的復合材料，基體和增強體都是同一種聚合物(有機物)。按國標GB/T3961-2009復合材料的定義：由新粘結(jié)材料(基體)和纖維狀、粒狀或其他形狀材料，通過物理或化學的方法復合而成的一種多相固體材料。我國1958年開始搞玻璃鋼，當初多用酚醛樹脂(有機物)，后來生產(chǎn)聚酯玻璃鋼波形瓦，玻纖含量15%～35%(重量比)，樹脂占絕大部分，現(xiàn)在更有組成全為熱塑性塑料的復合材料，因之將玻璃鋼/復合材料列入“無機非金屬材料”是說不通的。

    玻璃鋼/復合材料問世迄今已逾70余年，為什么還可歸之于關(guān)于新材料呢？“什么是新材料？”的問題，業(yè)內(nèi)人士取得的共識是，所謂新材料必須具備以下條件之一：1)新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能的材料。2)高技術(shù)發(fā)展需要，具有特殊性能的材料。3)由于采用新技術(shù)，使材料性能比原有性能明顯提高或出現(xiàn)新功能的材料。據(jù)此，顯然復合材料應算作新材料。新材料產(chǎn)業(yè)是指主要產(chǎn)品是新材料的性能、價值所主導的延伸產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)。當然復合材料產(chǎn)業(yè)應納入新材料產(chǎn)業(yè)。

一、產(chǎn)量與市場

    筆者認為，當今樹脂基復合材料中，傳統(tǒng)玻璃鋼的消費量仍高達95%以上，以碳纖維增強為代表的先進復合材料量現(xiàn)尚不足2%。

    據(jù)有關(guān)資料顯示，目前全球樹脂基復合材料的年消費量約870萬噸,市場分配如下：工業(yè)設(shè)備占26%，陸上交通運輸占24%，建筑與結(jié)構(gòu)占18%，基礎(chǔ)工程7%，船艇6%，其他19%。此統(tǒng)計消費量明顯偏低，據(jù)筆者估算，已達1000萬噸。目前全球復合材料產(chǎn)值約770億歐元，歐洲（以法國、德國、英國、意大意、西班牙五國為主）復合材料產(chǎn)品附加值最高。近年來，西歐新材料、新工藝、新設(shè)備、新產(chǎn)品迭出，發(fā)展速度超過美國、日本，反觀以中國大陸為主的亞太地區(qū)則相反，低檔次重復、技術(shù)含量與產(chǎn)品品質(zhì)不高，以及業(yè)內(nèi)無序競爭等是主因。

    我國復合材料產(chǎn)銷量已超過美國(據(jù)美國復合材料制造商協(xié)會ACMA報告，2012年美國產(chǎn)量為208萬噸),居世界首位。2012年我國大陸對外發(fā)布產(chǎn)量達400萬噸。其中:熱固性復合材料為270萬噸，熱塑性復合材料為130萬噸，此外，硬質(zhì)覆銅板GF/EPR有88萬噸，實際總產(chǎn)量逾488萬噸。我國金屬鋼年產(chǎn)量已逾全球之半；而以玻璃鋼為主的我國復合材料年產(chǎn)量亦已逾全球之半。

    我國與發(fā)達囯家相比,復合材料水平互有短長。筆者認為，我國復合材料行業(yè)總體技術(shù)水平仍落后西歐、北美15～20年；然而困擾行業(yè)、影響產(chǎn)品質(zhì)量、信譽和國內(nèi)外市場競爭力的，非技術(shù)水平，乃是深層次原因?qū)е庐a(chǎn)能過剩、低價競爭、粗制濫造。

    我國傳統(tǒng)復合材料市場比例為：基礎(chǔ)工程39%，建筑與結(jié)構(gòu)27%，工業(yè)設(shè)備10%，陸上交通運輸10%，船艇3%，其他11%。

    碳纖維復合材料市場比例：運動器材60%，工業(yè)設(shè)施23%，建筑結(jié)構(gòu)補強10%，航空航天、軍工7%。碳纖維復合材料2012年產(chǎn)量達約２.４萬噸。

二、原材料

    1.基體樹脂

    全球熱固性樹脂年產(chǎn)量已逾1000萬噸。酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂（UPR）、環(huán)氧樹脂年產(chǎn)量已分別超過400萬噸、300萬噸、200萬噸。

    （１）UPR(復合材料用得最多的樹脂)

    中國大陸UPR年產(chǎn)量已達164萬噸,占全世界年產(chǎn)量的43%，2012年全世界UPR市值為65億美元，預計2013～2018年增長率6%，2018年市值將達95億美元，為2012年的1.46倍。其中，我國大陸產(chǎn)量為164萬噸，我國臺灣地區(qū)產(chǎn)量為12萬噸，美國產(chǎn)量為54萬噸，西歐年產(chǎn)為36.7萬噸，英國10萬噸，法國16萬噸，

    西班牙9萬噸，土耳其32萬噸，巴西6萬噸，日本10.3萬噸，印度8萬噸，南非3萬噸，芬蘭3萬噸，加拿大11萬噸，韓國11萬噸。

    （2）乙烯基酯樹脂（VER）

    VER耐化學性能、力學性能優(yōu)異、生產(chǎn)周期短（為一般通用UPR的1/3～1/2），生產(chǎn)過程無廢水。全球年用量已逾20萬噸，2012年我國產(chǎn)量已達6萬噸，用量超過美國,并出口澳大利亞與北美。

    （３）環(huán)氧樹脂（EPOXY）

    全球Epoxy產(chǎn)能分別為：中國大陸2112千噸，占比50%，臺灣地區(qū)(南亞、長春等公司) 420千噸，占比10.1%；美國（邁圖、陶氏、亨斯邁等公司）926千噸，占比22%；韓國（國都公司225千噸，占比5.4%；日本180千噸，占比4.3%；其他323千噸，占比8%；合計4186千噸。

    2010～2012年中國大陸環(huán)氧樹脂產(chǎn)銷情況分別為：2010年產(chǎn)能150萬噸，產(chǎn)量130萬噸，銷量115萬噸；201１年產(chǎn)能1７６萬噸，產(chǎn)量８３萬噸，銷量１５０萬噸；201２年產(chǎn)能211.2萬噸，產(chǎn)量1８３萬噸，銷量1４０萬噸；

    （４）基體樹脂研發(fā)卓有成效

    國產(chǎn)高性能樹脂，如高性能低黏度環(huán)氧樹脂、環(huán)氧膠衣、苯并噁嗪樹脂、PU改性不飽和聚酯樹脂、新型酚醛樹脂及其膠衣、聚酰亞胺樹脂、耐高溫聚三唑樹脂、高抗海洋環(huán)境性能的改性熱固性丁苯樹脂、改性聚苯并咪唑樹脂等，已成功得到應用。一些固化體系研發(fā)及應用亦已見實效

    2、增強材料

    （１）玻纖及其制品

    我國已成為全球玻纖生產(chǎn)、應用及出口的第一大國。純氧助燃在池窯上已普遍采用。池窯拉絲所產(chǎn)玻纖在2012年已達總量的85%。高強紗HS2年產(chǎn)達1000噸,且已有池窯生產(chǎn)。耐腐蝕、高強、高模玻纖品種迭出。玻纖/熱塑性纖維復合氈、3D織物、熱塑專用玻纖及其針刺連續(xù)氈等新品已得到市場應用。惟拉擠工藝所需連續(xù)氈品質(zhì)相比舶來品尚有差距。

    （２）碳纖維

    “十一五”以來，國內(nèi)掀起碳纖熱，我國碳纖維企業(yè)大部分是２０07年、２０08年開始建設(shè)的，到“十二五”初期，年產(chǎn)百噸級線、千噸級生產(chǎn)線紛紛投產(chǎn)，碳纖維規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)獲得突破性進展。全國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)30余家，到2012年年底，全國大陸碳纖維產(chǎn)能已突破1萬噸/年。2012年產(chǎn)量2470噸，2013年碳纖維產(chǎn)能近14000噸，2013年全年碳纖維產(chǎn)量約4000噸。

    （３）連續(xù)玄武巖纖維

    通過引進俄羅斯、格魯吉亞、烏克蘭技術(shù)與研發(fā)，我國已臻國際先進水平，連續(xù)玄武巖纖維年產(chǎn)量逾2000噸，居世界首位，產(chǎn)品已出口。

    （４）超高分子量聚乙烯

    2012年我國超高分子量聚乙烯產(chǎn)量4000噸。

    （５）芳綸纖維

    2012年我國芳綸纖維產(chǎn)量8800噸。

三、我國復合材料生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀

    目前應用最廣的熱固性復合材料成型工藝比例分別為：纖維纏繞(FW)30%；接觸成型(手糊Hand up / 噴射Spray)30%；SMC/BMC (模壓、注射)16%；樹脂傳遞成型（RTM)12%；拉擠(PUL)8.5%；連續(xù)板材(Continu-Panel)3.5%。

    1.熱塑性復合材料(FRTP)長足發(fā)展

    GMT(玻纖氈增強熱塑性塑料)年用量8000余噸,但大多用進口料,國產(chǎn)品質(zhì)有待提升。

    引進了德國LFT-D(長纖維增強熱塑性塑料-直接法)模壓及注射自動生產(chǎn)線。國產(chǎn)線已在閩研發(fā)成功。

    自主研發(fā)的LFT片材生產(chǎn)線已在蘇南與上海生產(chǎn),正在推廣中，目前有超過５家企業(yè)在開發(fā)LFT-D。

    TPAC(先進熱塑性片材)與輕質(zhì)GMT（玻纖氈增強熱塑性塑料）已面市。TPAC和LFT-D模壓配合應用提高產(chǎn)品沖擊強度的工藝已于2013年成功用于正式生產(chǎn)，顯示了熱塑性復合材料的優(yōu)越性。

    熱塑性塑料自我增強復合材料具有界面好、沖擊韌性佳及易回收利用等優(yōu)點, 是21世紀復合材料的一個關(guān)注點,我國在此領(lǐng)域不乏成果。

    傳統(tǒng)的纖維增強塑料注射料產(chǎn)品系列化，仍是FRTP的主角。

    2.熱固性復合材料（FRSP）工藝及裝備近年技術(shù)進步

    主要有：環(huán)氧高壓管工藝裝備，零角度鋪放與纏繞工藝裝備，彎頭纏繞機，SMC/BMC注射機，酚醛玻璃鋼拉擠，熱固性聚氨酯玻璃鋼拉擠，彎曲型材拉擠，拉擠纏繞，在線編織拉擠，拉擠纏繞編織工藝(取代纖維纏繞)制管及電磁感應加熱模具，大截面實體型材拉擠，大型風機葉片成型技術(shù)，無模船艇成型技術(shù)，優(yōu)質(zhì)連續(xù)板生產(chǎn)技術(shù)，大型立式貯罐制作工藝，復雜3D織物復合材料制作技術(shù)，復合材料輸電塔桿研發(fā)。

    3.發(fā)展中的先進復合材料(ACM)

    先進復合材料系指采用一種或多種高強度高模量的增強纖維(碳纖、芳綸、超高分子量聚乙烯、玄武巖纖維、高強玻纖、石英纖維等)與相應的樹脂系統(tǒng)制得的高結(jié)構(gòu)強度材料。

    我國碳纖維復合材料成型工藝技術(shù)近年進展如上：預浸料工藝及裝備水平提升；熱塑性塑料預浸料、乙烯基酯樹脂預浸料面世；鋪帶與鋪絲技術(shù)取得階段性成果, 并實際用于制造產(chǎn)品。此外，還開發(fā)了編織－RTM成型技術(shù)，2.5D織物復合材料成型工藝，3-D織物及穿刺工藝，采用經(jīng)編及其多軸向織物的成型工藝，混雜增強纖維與基體樹脂混雜技術(shù)，復雜型面非回轉(zhuǎn)體立體織物編織預制體及其復合材料成型技術(shù)，預浸料拉擠技術(shù)，電纜碳芯拉擠技術(shù)，抽油桿、抽油帶拉擠技術(shù)，編織-拉擠及拉擠-纏繞技術(shù)。

四.發(fā)展中存在的主要問題

    1.自主創(chuàng)新不夠，所采用的技術(shù)、所生產(chǎn)的產(chǎn)品，鮮有自行開發(fā)的。新產(chǎn)品與新技術(shù)開發(fā)力度不足;

    2.原輔材料雖大有進步，但仍未臻配套，突出的是CF、AF。國產(chǎn)纖維連續(xù)原絲氈工藝性能差，潛伏性環(huán)氧固化劑尚須進口;

    3.熱塑性玻璃鋼生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)品仍以注射為主，GMT、LFT等尚待推廣;

    4.企業(yè)素質(zhì)、管理水平、技術(shù)層次、產(chǎn)品質(zhì)量普遍不高，缺乏國際市場競爭力。行業(yè)內(nèi)低價惡性競爭已經(jīng)成痼疾，企業(yè)難以有足夠資金提升技術(shù)裝備水平;

    5.大多企業(yè)及地方主管部門的環(huán)保、可持續(xù)性發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟意識仍十分淡薄，缺乏甚至根本沒有采取相應的對策。一些地方環(huán)境污染嚴重，采取焚燒、填埋處理廢料終非善策與久計;

    6.不少產(chǎn)品(如玻璃鋼夾砂管、電纜管)產(chǎn)能嚴重過剩,缺乏有效的行業(yè)引導與協(xié)調(diào)管理。

五.建議

    1.立足自主創(chuàng)新，吸收國內(nèi)外相關(guān)先進技術(shù)，開發(fā)適應國內(nèi)外市場，首先是國內(nèi)支柱產(chǎn)業(yè)、能源、交通、資源、信息、建筑等領(lǐng)域需求的新材料、新工藝，新設(shè)備、新產(chǎn)品，全面提升我國復合材料行業(yè)水平。

    2.重視環(huán)境保護，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。

    3.致力開發(fā)國內(nèi)外兩個市場，推進行業(yè)信息化建設(shè)。

    4.努力形成以骨干企業(yè)為指導，大、中、小企業(yè)興旺發(fā)達的局面。星羅棋布的企業(yè)素質(zhì)有較大的提高。依靠技術(shù)進步，促使行業(yè)高層次發(fā)展。培養(yǎng)自主創(chuàng)新意識，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，產(chǎn)品技術(shù)含量、質(zhì)量與附加值提高，社會效益、經(jīng)濟效益顯著。

六.具體舉措建議

    1.對量大面廣的重要產(chǎn)品，建議實行生產(chǎn)許可證制度、開展認證制度。發(fā)揮地方政府主管部門、協(xié)會及國家玻璃鋼制品質(zhì)量監(jiān)管檢驗測試中心等機構(gòu)的領(lǐng)導、服務(wù)、監(jiān)管作用。加強市場管理，用有效的手段保證產(chǎn)品與工程的質(zhì)量。

    2.FRTP(熱塑性復合材料)生產(chǎn)是物理過程，綠色環(huán)保;沖擊靱性好;耐化學性優(yōu)于FRSP(熱固性復合材料)，有的工作溫度還相當高;易回收循環(huán)利用。近10年來發(fā)達國家FRTP比例呈上升趨勢，美國FRTP與FRSP已達1比1,我應致力發(fā)展FRTP。目前要完善國產(chǎn)GMT與LFT- D技術(shù)裝備及原材料之配套。

    3.對FRP有關(guān)產(chǎn)品（含設(shè)備）進出口商品目錄及稅則號進行合理的調(diào)整，以利于我國產(chǎn)品出口。

    4.鼓勵企業(yè)自主創(chuàng)新，鼓勵產(chǎn)、學、研合作，開發(fā)新科技新產(chǎn)品。

    5.采用多種培訓方式，培養(yǎng)不同層次的管理人才與專業(yè)技術(shù)人才。尤其要造就真正懂技術(shù)，深諳國內(nèi)外動態(tài)、對材料、工藝、設(shè)備、測試、設(shè)計五個方面具有相當造詣的學科帶頭人、專家、企業(yè)家等國際一流水平的優(yōu)秀人才。

    6.軍品采購開展招標制度，公平競爭以提高我軍品水平。

    7.從事先進復合材料的院所與民品研發(fā)與生產(chǎn)單位各有所長，宜多交流，合作，共同促進行業(yè)進步。

    8.集國內(nèi)外有關(guān)原材料性能，成型工藝參數(shù)，成品性能的資料,出版具有實際參考價值的書籍，以利技術(shù)的傳播。

    9.在重點FRP生產(chǎn)基地，落實廢料、廢品的回收利用(從國內(nèi)外多年實際經(jīng)驗來看，將廢料集中回收粉碎、用于燒水泥，是規(guī)?；幚淼募夹g(shù)經(jīng)濟性最佳的方案)。

    10.嚴格執(zhí)行國家法規(guī)，改善生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境。

    11.遏制產(chǎn)能盲目擴張，淘汰和退出落后產(chǎn)能和多余產(chǎn)能。希望地方政府從全局出發(fā),采取必要措施。