全球聚醚醚酮(PEEK)預(yù)浸料市場值得關(guān)注，自20世紀(jì)后期以來，預(yù)浸料對于復(fù)合材料發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。它發(fā)掘了纖維增強(qiáng)復(fù)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(fù)合材料在要求同時(shí)具有質(zhì)量輕和高強(qiáng)度的應(yīng)用領(lǐng)域毫無疑問地贏得了重要地位。過去的幾年里預(yù)浸料工藝技術(shù)和預(yù)浸料品種在歐美發(fā)達(dá)國家得到了快速發(fā)展。預(yù)浸料一度被認(rèn)為成本很高而不易大量生產(chǎn)，但現(xiàn)在預(yù)浸料正在迅速稱為一些用途的理想選擇，隨著PEEK在國內(nèi)加工工藝的逐步成熟，預(yù)浸料的研發(fā)不再是遙不可及的夢，預(yù)浸料的問世不僅可以提升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機(jī)遇。

中研股份：PEEK/碳纖維預(yù)浸料市場前瞻

碳纖維預(yù)浸料

碳纖維預(yù)浸料及其市場情況

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

2.1國內(nèi)、外市場情況

碳纖維預(yù)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(qū)。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(fèi)量大，約占世界消費(fèi)量的一半以上。目前，全球每年碳纖維市場需求75000噸，在汽車輕量化和風(fēng)能市場快速增長的驅(qū)動(dòng)下，預(yù)計(jì)2020年全球碳纖維需求量將達(dá)150000噸。

2.2 碳纖維市場需求分析

航空航天領(lǐng)域是碳纖維材料的傳統(tǒng)市場，據(jù)預(yù)測，航空器中碳纖維復(fù)合材料的使用量，在未來十年將以每年12%的速度繼續(xù)增長。如空客A380飛機(jī)，碳纖維復(fù)合材料用量約占機(jī)身總重量的20%以上;波音787飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料有近50%需要使用碳纖維復(fù)合材料。同時(shí)，碳纖維復(fù)合材料在中小型客機(jī)中的需求也在快速增長。

碳纖維在汽車行業(yè)的需求前景也是一片光明。碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸、尾翼和引擎蓋已經(jīng)在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用，雖然現(xiàn)在僅用于豪華車型，但預(yù)計(jì)未來十年，隨著生產(chǎn)成本的進(jìn)一步降低，碳纖維將會(huì)在大眾車型中迅速推廣。日產(chǎn)汽車、本田汽車和東麗公司正聯(lián)合開發(fā)汽車車體新型碳纖維材料，作為下一代汽車發(fā)展的新方向。參與這一行動(dòng)的合作企業(yè)還包括三菱麗陽和東洋紡織，計(jì)劃在2016年前后開始量產(chǎn)，使車體重量較傳統(tǒng)鋼材料減重40%，目前項(xiàng)目進(jìn)展順利。

2.3國內(nèi)外主要碳纖維預(yù)浸料廠家

世界有名的預(yù)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(yù)浸料產(chǎn)品在近幾年呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，表現(xiàn)為大絲束碳纖維預(yù)浸料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢凸顯，單向碳纖維預(yù)浸料面密度達(dá)到600g/m2，這類厚預(yù)浸料大大提升了預(yù)浸和后續(xù)鋪放工藝的效率，在風(fēng)電葉片和汽車領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

國內(nèi)碳纖維預(yù)浸料廠家主要集中在東南沿海省份，與國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)相似，普遍規(guī)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(shè)備

預(yù)浸料生產(chǎn)設(shè)備專門用于生產(chǎn)航空航天預(yù)浸料產(chǎn)品，受西方技術(shù)禁運(yùn)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(nèi)科研人員自力更生，從玻璃纖維窄帶預(yù)浸料入手，逐漸發(fā)展了碳纖維窄帶預(yù)浸機(jī)，中幅、寬幅預(yù)浸料成套設(shè)備，部分產(chǎn)品已達(dá)到并超過航空航天技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，國外對碳纖維預(yù)浸料設(shè)備的限制已有所放寬，市場上已能見到少量進(jìn)口預(yù)浸料成套生產(chǎn)設(shè)備。

隨產(chǎn)品規(guī)格和產(chǎn)能不同，預(yù)浸料裝備的投資規(guī)模大小不等。國內(nèi)裝備成功經(jīng)驗(yàn)有限，尚處在不斷摸索階段，因此單線產(chǎn)能普遍較小，配套技術(shù)缺乏系統(tǒng)性。主要廠家有：威海光威宏程機(jī)電設(shè)備有限公司、大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司等。國外成熟的預(yù)浸料裝備供應(yīng)商包括：美國CDI公司預(yù)浸料生產(chǎn)設(shè)備(交鑰匙工程)，瑞士Santex預(yù)浸料生產(chǎn)設(shè)備等，均可提供配套生產(chǎn)、檢測設(shè)備及其相關(guān)技術(shù)，市場認(rèn)可率相對較高，但項(xiàng)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，“從原材料到碳纖維，價(jià)格從1變到3;把碳纖維加工成復(fù)合材料，價(jià)格可從3變到10”。不難看出，從碳纖維到復(fù)合材料，產(chǎn)業(yè)鏈延長，增加的附加值更多，最終碳纖維在復(fù)合材料中的成本將下降。

考慮到未來國內(nèi)碳纖維后續(xù)加工企業(yè)群體龐大，激烈競爭在所難免，企業(yè)應(yīng)盡早布局，未雨綢繆。應(yīng)著力開發(fā)新型市場，與國內(nèi)航空航天設(shè)備制造、風(fēng)電、汽車制造等行業(yè)聯(lián)合，占領(lǐng)市場先機(jī)，為進(jìn)一步擴(kuò)大碳纖維織物及預(yù)浸料產(chǎn)能謀篇布局。

熱塑性塑料/碳纖維預(yù)浸料

纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(FRTP)源于50年代期。第一代熱塑性復(fù)合材料為短纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料，第二代為中長纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料，第三代為連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料.現(xiàn)在FRTP已占世界整個(gè)纖維增強(qiáng)塑料產(chǎn)量的三分之一，且年增長率達(dá)到2O以上，遠(yuǎn)超過纖維增強(qiáng)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?yàn)镕RTP比熱固性增強(qiáng)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;熱塑性樹脂的塑化過程僅為物理變化，在加熱時(shí)可在分子結(jié)構(gòu)不變情況下發(fā)生變形，故可重復(fù)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，施工環(huán)境衛(wèi)生條件好等.在高性能復(fù)合材料已進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用的今天.制約高性能復(fù)合材料發(fā)晨和進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)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脂基體.因此，高性能樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展首先取決于高性能基體樹脂的發(fā)展，主要需解決高性能樹脂基體的耐熱性、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始起步的具有優(yōu)異性能的熱塑性樹脂.以其作為基體的第三代FRTP，即連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能熱塑性塑料更具有十分誘人的前景.

PEEK/碳纖維預(yù)浸料

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

贏創(chuàng)公司的預(yù)浸帶產(chǎn)品分80mm和150mm兩種寬幅成卷銷售，由玻璃纖維/碳纖維浸入熱塑性樹脂基體中制得，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(yù)浸帶經(jīng)過鋪層疊加之后生成有機(jī)板，其機(jī)械性能遠(yuǎn)超同等厚度的金屬板。有機(jī)板經(jīng)過熱成型工藝處理過后，可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的部件。這些部件又可通過進(jìn)一步包覆成型，或與其他部件結(jié)合，或獲得一些附加產(chǎn)品功能。

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

醫(yī)療領(lǐng)域，碳纖維預(yù)浸料制成板材植入人體中做骨夾板，因?yàn)槠淠Ａ亢腿梭w骨骼相似，強(qiáng)度高，生物相容性好。

結(jié)語

隨著復(fù)合材料研究和開發(fā)的不斷進(jìn)步，使用領(lǐng)域日漸擴(kuò)大，PEEK材料與碳纖維材料構(gòu)建不同制造工業(yè)、不同工作條件對PEEK/碳纖維預(yù)浸料也提出了不同要求。為了適應(yīng)來自多方面的需要，新的預(yù)浸料不斷出現(xiàn)，預(yù)浸料的類型不斷增加。

新近發(fā)展趨勢說明材料供應(yīng)商正一如既往地?cái)U(kuò)大預(yù)浸料工業(yè)的范圍。非常清楚的是，如果其生產(chǎn)、儲(chǔ)存和加工的費(fèi)用能降低的話，預(yù)浸料會(huì)得到較大的市場認(rèn)可。隨著基礎(chǔ)工藝的不斷成熟，國內(nèi)外對PEEK/碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料的各項(xiàng)研究也日趨頻繁。

經(jīng)過多年的發(fā)展，特別是近年來的迅速成長，我國的預(yù)浸料行業(yè)取得了驕人的成績。雖然目前存在產(chǎn)能過剩的情況，但是我們市場規(guī)模巨大，目標(biāo)消費(fèi)者的需求量旺盛。目前行業(yè)尚處于成長期，發(fā)展機(jī)會(huì)較大。