復合材料行業發展概況及技術水平特點存在問題
1、我國復合材料行業發展概況
復合材料行業始于上世紀三十年代。在第二次世界大戰期間，由于鋼鐵等常規材料匱乏，為了滿足軍用需求，玻璃纖維復合材料逐漸被用于制造軍工產品，成為鋼鐵等傳統材料的替代品。由于這種新型材料相較于傳統鋼鐵材料具有質量輕、強度高、絕緣性好、保溫、隔熱等優點，其被逐步應用于坦克、戰斗機、武器、防彈衣等軍工產品的生產。
我國復合材料行業起步于上世紀 50 年代，從無到有，逐步發展壯大，產量不斷攀升，我國復合材料的產量已經多年位居全球第一，超過全球總產量的30%；生產工藝不斷提升，生產裝備的系列化、系統化、自動化、智能化等都有了長足的發展進步；所用基體材料從不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂等，逐步擴充到乙烯基酯樹脂、聚氨酯樹脂、雙組分反應型熱塑樹脂；所用增強材料從玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維逐步擴充到玄武巖纖維、植物纖維等；應用領域從最初的軍工，逐步拓展到建材、汽車及交通運輸、風電及新能源、化工領域、航空航天、體育休閑、現代農牧養殖等國民經濟的各個領域。
（1）我國玻璃纖維復合材料行業市場規模整體呈不斷上升趨勢，復合材料相關應用技術進入成熟期，在部分行業被大規模應用
目前，玻璃纖維復合材料已經在我國風電、化工儲罐、輸水管道、電器絕緣、船艇、冷卻塔、衛浴等領域獲得較大規模應用市場。根據中國玻璃纖維工業協會統計的數據，2021 年國內玻璃纖維復合材料制品總產量達 584 萬噸，同比增長 14.51%。
資料來源：中國玻璃纖維工業協會、普華有策
由上圖可知，2011 年以來，我國玻璃纖維復合材料制品產量整體呈不斷上升趨勢。其中，2018 年前后，我國玻璃纖維復合材料制品產量出現短暫低谷期，主要原因是：一方面，我國環保政策收緊導致大量小微企業及“散亂污”企業被限產或關停；另一方面，我國汽車產業在 2018 年前后增速放緩，導致市場需求減少。
2019 年至 2021 年，我國玻璃纖維復合材料制品恢復增長狀態，產量復合增長率高達 14.56%，這主要受益于玻璃纖維復合材料制品在交通運輸（汽車、軌道交通、機場建設等基礎設施）、清潔能源（風力發電、水利發電、火電防腐除塵等）等領域的廣泛應用。
（2）我國復合材料制品生產技術日趨成熟
隨著高性能復合材料的廣泛應用，復合材料制造工藝朝多元化、自動化方向快速發展，復合材料成型工藝從 2-3 種（主要為手糊和手工鋪貼）發展到近10 種；我國復合材料自動化制造技術得到較好發展，自動鋪帶、自動鋪絲以及預浸料自動拉擠等先進高效的工藝技術正逐步投入應用，發展了熱熔預浸料生產和熱壓罐復合材料成型工藝技術、纖維/布帶纏繞成型技術、樹脂傳遞模塑料成型工藝（RTM）成型技術和復合材料結構整體成型技術，復合材料制造技術體系初步形成，基本滿足了航空、航天、兵器、能源和交通運輸領域的需求。
不同生產工藝分別適用于不同性能的復合材料制品生產，具體如下：
1）拉擠工藝及其制品
拉擠類復合材料制品主要包括復合材料塔桿、復合材料橋架、復合材料電纜支架、碳纖維復合芯導線等電力絕緣類產品，以及橋梁、隧道等基礎設施建設用型材產品等。此外，連續拉擠板材類產品，尤其是采光板類產品在工業廠房、農牧業等領域受到越來越多的關注。
2）纏繞工藝及其制品
當前，纏繞類復合材料制品主要包括輸(排)水管類產品、石化及食品用貯罐、高壓管道、脫硫塔、車載氣瓶等，相關產品被廣泛應用于化工、食品、釀造等領域。
3）壓制工藝及其制品
當前，壓制類復合材料制品主要包括 SMC／BMC 模壓汽車部件、電力開關柜、電表箱和絕緣零部件、建筑人造石等。近年來，壓制板材類產品異軍突起，尤其是夾層板類產品在軌道交通、商用車、船舶、體育器材等領域應用快速增長，成為兼具結構與功能性的輕質高強材料。
4）液體模塑工藝及其制品·
復合材料液體模塑成型技術，是指將液態聚合物注入鋪有纖維預成型體的閉合模腔中，或加熱熔化預先放入模腔內的樹脂膜，液態聚合物在流動充模的同時完成樹脂與纖維的浸潤并固化成型為制品的一類制備技術。真空輔助樹脂傳遞模塑、樹脂浸漬模塑成型工藝、樹脂膜滲透成型工藝、結構反應注射模塑成型工藝，是最常見的液體模塑成型技術。當前該類制品主要的產品包括風電葉片、風電機組罩體等，尤其是用于海上風電的大型化風電葉片，成為研發熱點。此外，由于液體模塑成型具有成本低、工藝靈活、可成型大型復雜制品、可加筋加芯及插入物、整體成型等優點，逐步用于生產各種大型部件，應用于船舶、汽車、軌道交通等領域。
（3）結構功能一體化復合材料技術朝高端化、實用化方向快速發展，支撐了高端裝備的研制和生產
我國結構功能一體化復合材料技術發展顯著，結構吸波和透波復合材料在新型飛機、導彈、艦船、地面車輛等領域得到大量應用。結構裝甲復合材料兼具抗彈防護和結構承載功能，第一代的抗彈/結構復合材料——高強玻璃纖維增強樹脂基復合材料，性能已達到美國 MIL-46197A 結構裝甲復合材料標準，已用于多種裝甲裝備的艙門艙蓋。第二代的抗彈/結構復合材料具備抗彈、承載、隱身等多功能一體化的特點，在保持較高剛強度和抗彈性能的情況下，在較寬雷達波段吸波效果突出，已用于坦克大型動力艙頂蓋和外露部件。我國樹脂基防熱復合材料在載人航天和星空探測等發展計劃的推動下，研制出蜂窩增強低密度樹脂基防熱復合材料并在載人返回艙上實現成功應用。
（4）當前復合材料被規模化應用的細分市場較少，以玻璃纖維復合材料為代表的復合材料應用前景廣闊
經過六十余年的發展 ，當前纖維復合材料行業在制造技術、生產規模、產品品種等方面取得了長足的發展，我國復合材料的產量已經多年位居全球第一，超過全球總產量的 30%；近幾年熱固性復合材料年產量均在 500 萬噸左右（通過每年樹脂在復合材料行業的應用推算）。其中重點應用領域涉及到了交通運輸（汽車、軌道交通、機場建設等基礎設施）、電子電器、絕緣、防腐、石油化工、食品衛生、清潔能源（風力發電、水利發電、火電防腐除塵等）、市政建設、水利工程、建筑建材（結構、衛浴、門窗、裝飾等）、游樂設施、體育用品等。復合材料已經成為國民經濟各支柱產業中不可替代的材料。
和主要發達國家相比，我國人均復合材料消費量仍然偏低，中低檔制品居多，下游市場分散。中國的復合材料市場在未來預計將持續增長，隨著新能源、交通運輸、建材、環保、航空和國防等行業的發展和中國經濟的快速發展，中國的復合材料應用市場廣闊。
2、行業技術水平及特點
經過數十年發展，我國玻璃纖維復合材料制品相關生產技術原理已經較成熟，相關技術原理已被行業內大部分企業所掌握。目前常用的生產工藝包括手糊工藝、纏繞工藝、壓制工藝、液體模塑工藝等，不同的生產工藝應用場景不盡相同。
目前，我國玻璃纖維復合材料制品生產領域相關的創新方向主要體現在根據下游客戶的應用需求持續進行產品研發設計方案創新，模具結構設計的不斷改善以及生產工藝流程的持續改良等。
下游風電機組罩體領域，目前主要的發展方向包括如下幾點：
（1）風機加速大型化導致零部件的大型化加速
大兆瓦機組需適配更大規格的零部件，如齒輪箱、葉片、塔筒、機艙罩、導流罩等，并且大型化需要兼顧減重需求。這對供應商的制造能力提出更高的要求，生產更大規格的部件則需要更大的廠房、更大的配套生產設備以及更強的研發設計團隊，諸多因素提高了供應商的整體準入門檻。
（2）風電平價上網倒逼產業鏈加速降本
一方面，2021 年以來的風電平價上網壓力倒逼整個風電行業在 2021 年加速降本提效，倒逼行業加快大兆瓦機型的推廣進度，機型迭代頻率提高。高頻的機型迭代，要求整機上游配套廠商有更強的配套迭代研發能力。
另一方面，產業鏈降本加速背景下，主動降本能力強的配套廠商競爭優勢凸顯。除根據主機廠的要求被動降本外，上游配套廠商可以在滿足下游需求的基礎上，通過多種途徑主動降本，比如不斷優化零部件結構設計，優化原材料結構配比，使用新的原材料，優化生產工藝，擴大生產規模以提高規模效應等。經營規模大、研發實力強的配套廠商主動降本能力和競爭優勢更強。
（3）持續提高風電機組罩體的防水、防沙、散熱、耐腐蝕等基礎性能
風力發電機通常被安裝于風電塔筒頂部，所處環境風力大、濕度高、紫外線強、海拔高。為保證風力發電機組在復雜的外部環境下長期、穩定、高效運行，需要不斷提升風電機組罩體的防水、防沙、散熱、耐腐蝕等保護性能，進而提高風電機組的使用壽命。
3、我國復合材料行業面臨的問題
（1）國產復合材料自動化成型工藝的應用比例較低，主要局限于航空和航天等高端領域，民用復合材料仍以傳統的手糊或手工鋪貼成型為主，與國外的自動化制造水平存在明顯差距。
（2）復合材料制造關鍵裝備技術水平薄弱，以進口引進為主、仿制為輔，部分裝備如熱熔預浸機、纏繞機、熱壓罐、熱壓機的設計制造以及復合材料自動鋪放設備、預浸料自動拉擠設備的研制雖取得一定突破，但在科研和生產中對進口裝備的依賴程度仍較高。
（3）我國復合材料的結構件設計以跟蹤替代應用為主，自主設計應用能力較弱。例如，根據國外的實際應用統計，主承力結構使用 T300 級碳纖維復合材料的減重效率可達 25%，而我國減重效率則相對較低，多數不到 20%。
（4）高性能樹脂基復合材料應用水平與發達國家先進水平存在明顯差距。高性能樹脂基復合材料在大型客機、風力發電和汽車等領域的大規模應用尚未破局，復合材料產業尚未形成規模。例如，我國研制的 ARJ21 支線客機復合材料用量占比約為 2%，正在研制的 C919 中型客機復合材料用量占比約為 10%，而國外最新研制的波音 787、空中客車 A350 等大型客機復合材料用量占比則達到50%以上。
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