中國復(fù)材行業(yè)“十二五”發(fā)展初探

　海洋石油工業(yè)領(lǐng)域
　　近幾年，針對海洋開發(fā)，有些公司研制出許多高性能FRP設(shè)備，如海上采油設(shè)備、浮標(biāo)和油污分離器等。現(xiàn)有的鋼質(zhì)設(shè)備重量大，海水防腐方面的費(fèi)用巨大，加上運(yùn)輸成本，所以輕量化是不可欠缺的條件，發(fā)揮復(fù)合材料的耐海水腐蝕、輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，研制海上平臺(tái)的上層輕量化結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料系纜、管道、浮筒是發(fā)展方向之一。在潮汐能發(fā)電方面，復(fù)合材料還可發(fā)揮其絕緣、耐腐蝕、輕質(zhì)等材料固有的優(yōu)點(diǎn)。
　　規(guī)劃目標(biāo)：海洋基礎(chǔ)工程用復(fù)合材料達(dá)到50萬噸。

　　能源和環(huán)保領(lǐng)域
　　復(fù)合材料風(fēng)電葉片
　　近11年來，全球總裝機(jī)容量保持超過25％的高速增長。
　　規(guī)劃目標(biāo)：大力發(fā)展大功率的新型風(fēng)電葉片，開發(fā)2.5MW、3.0MW、5.0MW甚至更大型的風(fēng)電葉片。解決碳纖維在大型風(fēng)電葉片制造中的應(yīng)用技術(shù)難題，突破碳纖維預(yù)浸料技術(shù)、碳纖維/玻璃纖維混雜編織技術(shù)以及相關(guān)的真空導(dǎo)入工藝技術(shù)。
　　電網(wǎng)用復(fù)合材料
　　國際上對于導(dǎo)線材料研究的主要目標(biāo)是提高導(dǎo)線的輸送能力，主要側(cè)重于以下3個(gè)方面：
　　提高導(dǎo)線的導(dǎo)電率，導(dǎo)電率的提高意味著可以降低線損，提高導(dǎo)線的輸送能力。
　　提高導(dǎo)線的耐溫水平，對于受熱穩(wěn)定控制的輸電線路來講，導(dǎo)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(fù)荷運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)線的馳度穩(wěn)定，運(yùn)行更安全。
　　碳纖維復(fù)合芯鋁導(dǎo)線和桿塔研究和應(yīng)用技術(shù)代表了當(dāng)今國際輸電領(lǐng)域新材料應(yīng)用的發(fā)展方向，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。對我國電網(wǎng)建設(shè)和升級改造、提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平、提高電網(wǎng)的輸送能力與效益，節(jié)能環(huán)保、節(jié)約土地資源，以及促進(jìn)國產(chǎn)碳纖維的可持續(xù)發(fā)展，具有重大現(xiàn)實(shí)和戰(zhàn)略意義。
　　規(guī)劃目標(biāo)：在“十二五”期間，形成年產(chǎn)高性能碳纖維復(fù)合芯50000km的生產(chǎn)能力，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高輸電線路10%以上的節(jié)能效果，推動(dòng)我國電力技術(shù)進(jìn)步和工業(yè)節(jié)能減排；形成復(fù)合材料桿塔研究與設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，開發(fā)出10kV～500kV系列輸電復(fù)合材料桿塔產(chǎn)品，建成一條獨(dú)立的復(fù)合材料桿塔生產(chǎn)線，全面進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。
　　大型電廠復(fù)合材料煙氣脫硫設(shè)備
　　與金屬材料或其他無機(jī)材料相比，復(fù)合材料具有耐腐蝕、耐熱、耐磨蝕及免維護(hù)等特點(diǎn)，是結(jié)構(gòu)功能一體化的新材料，成為煙氣脫硫設(shè)備的關(guān)鍵材料。
　　規(guī)劃目標(biāo)：電力行業(yè)用復(fù)合材料達(dá)到120萬噸。
　　航空航天領(lǐng)域
　　航空領(lǐng)域
　　第四代軍用飛機(jī)材料的發(fā)展需求、目標(biāo)和重點(diǎn)———
　　特點(diǎn)：具有超音速機(jī)動(dòng)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(zhàn)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(zhì)、高比強(qiáng)、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(huán)境適應(yīng)性高；高壓液壓系統(tǒng)要求高。
　　重點(diǎn)發(fā)展的材料：樹脂基復(fù)合材料；鋁鋰合金；各類鈦合金；隱身材料；新型超高強(qiáng)度鋼；高性能透明材料；新型功能材料。
　　先進(jìn)民用飛機(jī)材料發(fā)展的需求目標(biāo)和重點(diǎn)———
　　特點(diǎn)：安全性、可靠性要求高；采用損傷容限設(shè)計(jì)；耐久性要求高；舒適性；經(jīng)濟(jì)性和競爭力。
　　對材料要求：重要材料必須經(jīng)過適航認(rèn)證；要求材料具有輕質(zhì)/高強(qiáng)/高溫/耐久等特性；高可靠性要求材料性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要按一定數(shù)量來滿足民機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)要求；耐腐蝕性和環(huán)境適應(yīng)性高；消聲阻尼減振的要求高；艙內(nèi)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(shù)。
　　重點(diǎn)發(fā)展的材料：適航條件與技術(shù)；損傷容限型高純鋁合金；損傷容限型鈦合金；超高強(qiáng)度鋼；內(nèi)裝飾材料；減振阻尼材料；材料損傷容限數(shù)據(jù)測試及方法研究；低成本材料與技術(shù)；先進(jìn)復(fù)合材料。
　　通用飛機(jī)用復(fù)合材料
　　從國內(nèi)看，未來通用飛機(jī)發(fā)展?jié)摿薮螅?/span>2008~2017年需要通用飛機(jī)近5000架，約占全球總需求量的12%，其中有21%是公務(wù)機(jī)，其余79%是通勤、作業(yè)、培訓(xùn)和運(yùn)動(dòng)等用途的飛機(jī)。
　　隨著先進(jìn)碳纖維復(fù)合材料及其加工技術(shù)的快速進(jìn)步，在通用飛機(jī)制造領(lǐng)域，新型飛機(jī)設(shè)計(jì)開始越來越多地采用先進(jìn)復(fù)合材料。在高油價(jià)時(shí)代，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輕巧、維修費(fèi)用低廉的優(yōu)勢極大地沖擊了鋁材承力結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的局面。統(tǒng)計(jì)表明，2007年通用飛機(jī)上復(fù)合材料的用量在總材料用量中所占比例（重量比）已經(jīng)高達(dá)57%。預(yù)計(jì)未來10年這一數(shù)字將上升到69%，這是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢。
　　通用飛機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，如翼梁、機(jī)身梁、水平安定面、操縱面以及其他承受高載荷的結(jié)構(gòu)件均用碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成；其他大部分結(jié)構(gòu)如機(jī)身及機(jī)翼蒙皮等則采用E玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成。
　　規(guī)劃目標(biāo)：航空用復(fù)合材料達(dá)到20萬噸。
　　航天器
　　航天器材料的發(fā)展目標(biāo)是：
　　減輕結(jié)構(gòu)重量。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)重量占整星的重量由20％下降到10％。在設(shè)計(jì)上采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)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(qiáng)碳纖維和相應(yīng)的樹脂基體材料。
　　長壽命。衛(wèi)星壽命由8年提高到15年，衛(wèi)星在高真空中運(yùn)行時(shí)間的增加，相應(yīng)承受紫外輻照、電子及質(zhì)子輻照的劑量增加，特別對有機(jī)材料提出更高的要求。
　　高可靠。到目前為止，衛(wèi)星發(fā)射后還沒有因材料的缺陷造成衛(wèi)星的事故，但必須用高質(zhì)量材料制造出衛(wèi)星結(jié)構(gòu)，保證衛(wèi)星的高可靠性。特別是復(fù)合材料，應(yīng)降低材料性能的分散性。
　　降低價(jià)格。材料的價(jià)格目前太貴，主要高模碳纖維靠進(jìn)口，只有我國能小批量生產(chǎn)出高模碳纖維，價(jià)格才能下降。
　　需重點(diǎn)發(fā)展的航天器材料包括超高模碳纖維復(fù)合材料、超高模高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料；結(jié)構(gòu)膠粘劑；防原子氧保護(hù)層；衛(wèi)星活動(dòng)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(fù)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(guī)劃目標(biāo)：航天用復(fù)合材料達(dá)到10萬噸。

　　市政和水利工程用管道
　　玻璃鋼管道是復(fù)合材料傳統(tǒng)產(chǎn)品，具有非常優(yōu)異的性能，隨著國家城市化建設(shè)的加快，城市基礎(chǔ)建設(shè)需要大量管網(wǎng)。另外我國是水資源分布不合理的國家，“南水北調(diào)”以及很多城市的輸水工程也將逐步展開。農(nóng)村水利工程的建設(shè)也會(huì)受到重視。
　　規(guī)劃目標(biāo)：各類玻璃鋼管道用量達(dá)到50萬噸。
　　對策和建議：
　　國家應(yīng)將復(fù)合材料納入重點(diǎn)支持產(chǎn)業(yè)方向。發(fā)揮政策引導(dǎo)作用，如對環(huán)保油罐等高新產(chǎn)品進(jìn)行稅收優(yōu)惠。
　　加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的研究工作，提高行業(yè)企業(yè)整體技術(shù)水平。
　　加強(qiáng)創(chuàng)新投入。科研為產(chǎn)業(yè)服務(wù)，以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，規(guī)模化產(chǎn)業(yè)為支撐，穩(wěn)步發(fā)展復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)；注重新產(chǎn)品、新技術(shù)的研發(fā)，培育新的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。
　　對重要產(chǎn)品，建議實(shí)行生產(chǎn)許可證制度、開展認(rèn)證制度。發(fā)揮地方政府主管部門、協(xié)會(huì)及國家玻璃鋼制品質(zhì)量監(jiān)管檢驗(yàn)測試中心等機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)、服務(wù)、監(jiān)管作用。加強(qiáng)市場管理，用有效的手段保證產(chǎn)品與工程的質(zhì)量。
　　重視廢棄物的資源化處理。2009年我國復(fù)合材料廢棄物總量已達(dá)300多萬噸，而年新增復(fù)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(fù)合材料廢棄物的無害化處理、回收利用示范線的建設(shè)工作，到2015年，在全國形成10條線的規(guī)模，每年無害化處置復(fù)合材料廢棄物１０萬噸。