礦用安全材料與傳統(tǒng)建筑材料的區(qū)別

礦用安全材料與傳統(tǒng)建筑材料的區(qū)別

礦用安全材料與傳統(tǒng)建筑材料的區(qū)別（1）礦用安全材料理化性能要求煤礦開采地下作業(yè)中，常面臨地下水滲入、酸堿性腐蝕、煤層易燃、巖層斷裂等情形。復(fù)雜的作業(yè)面環(huán)境和多發(fā)的各類井下災(zāi)害對(duì)礦用安全材料提出了嚴(yán)苛的理化性能要求：一方面，礦用安全材料需根據(jù)種類不同滿足加固、堵水、防火、填充等多種基礎(chǔ)用途對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、韌性、阻燃性、致密性等理化指標(biāo)帶來的嚴(yán)苛指標(biāo)要求；另一方面，礦用安全材料應(yīng)具有可靠的耐用性，對(duì)各類環(huán)境影響具有較強(qiáng)的耐受性，能長(zhǎng)期有效工作。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料其主要應(yīng)用場(chǎng)景單一，無法與礦用高分子安全材料理化性能一概而論。（2）礦用安全材料安全性要求礦用安全材料主要應(yīng)用場(chǎng)景為礦井下，通風(fēng)環(huán)境相對(duì)露天環(huán)境較差，且常與可燃物相接觸，并暴露在后續(xù)作業(yè)環(huán)境中，其安全性直接關(guān)系到煤礦安全生產(chǎn)工作和職工安全：一方面，礦用安全材料在施工過程中不可迅速產(chǎn)生大量熱量，不可迅速產(chǎn)生大量氣體，另一方面，礦用安全材料不應(yīng)本身具有較大毒性或可分解出有毒物質(zhì)威脅。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料對(duì)放熱、氣體生成以及劇毒物析出等方面的要求低于礦用安全材料。（3）礦用安全材料可施工性要求井下作業(yè)面對(duì)的災(zāi)害情形復(fù)雜，存在巖層斷裂帶加固、頂板加固、采空區(qū)填充、防火防水涂裝、封孔等各類情形，施工面不具有明顯的形狀，這對(duì)礦用安全材料的可施工性提出了較高要求：一方面礦用安全材料需以流體形式深入各斷層、裂縫形成整體結(jié)構(gòu)效果，另一方面礦用安全材料其應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)時(shí)效性具有較高要求，需要其迅速反應(yīng)生成固結(jié)物。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料可接受的可施工性要求相對(duì)礦用安全材料而言較低。中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)技術(shù)水平及特點(diǎn)經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，我國(guó)玻璃纖維復(fù)合材料制品相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)原理已經(jīng)較成熟，相關(guān)技術(shù)原理已被行業(yè)內(nèi)大部分企業(yè)所掌握。目前常用的生產(chǎn)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(chǎn)工藝應(yīng)用場(chǎng)景不盡相同。目前，我國(guó)玻璃纖維復(fù)合材料制品生產(chǎn)領(lǐng)域相關(guān)的創(chuàng)新方向主要體現(xiàn)在根據(jù)下游客戶的應(yīng)用需求持續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)方案創(chuàng)新，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷改善以及生產(chǎn)工藝流程的持續(xù)改良等。大兆瓦機(jī)組需適配更大規(guī)格的零部件，如齒輪箱、葉片、塔筒、機(jī)艙罩、導(dǎo)流罩等，并且大型化需要兼顧減重需求。這對(duì)供應(yīng)商的制造能力提出更高的要求，生產(chǎn)更大規(guī)格的部件則需要更大的廠房、更大的配套生產(chǎn)設(shè)備以及更強(qiáng)的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，諸多因素提高了供應(yīng)商的整體準(zhǔn)入門檻。一方面，2021年以來的風(fēng)電平價(jià)上網(wǎng)壓力倒逼整個(gè)風(fēng)電行業(yè)在2021年加速降本提效，倒逼行業(yè)加快大兆瓦機(jī)型的推廣進(jìn)度，機(jī)型迭代頻率提高。高頻的機(jī)型迭代，要求整機(jī)上游配套廠商有更強(qiáng)的配套迭代研發(fā)能力。另一方面，產(chǎn)業(yè)鏈降本加速背景下，主動(dòng)降本能力強(qiáng)的配套廠商競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)凸顯。除根據(jù)主機(jī)廠的要求被動(dòng)降本外，上游配套廠商可以在滿足下游需求的基礎(chǔ)上，通過多種途徑主動(dòng)降本，比如不斷優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化原材料結(jié)構(gòu)配比，使用新的原材料，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模以提高規(guī)模效應(yīng)等。經(jīng)營(yíng)規(guī)模大、研發(fā)實(shí)力強(qiáng)的配套廠商主動(dòng)降本能力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常被安裝于風(fēng)電塔筒頂部，所處環(huán)境風(fēng)力大、濕度高、紫外線強(qiáng)、海拔高。為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在復(fù)雜的外部環(huán)境下長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，需要不斷提升風(fēng)電機(jī)組罩體的防水、防沙、散熱、耐腐蝕等保護(hù)性能，進(jìn)而提高風(fēng)電機(jī)組的使用壽命。我國(guó)復(fù)合材料行業(yè)面臨的問題國(guó)產(chǎn)復(fù)合材料自動(dòng)化成型工藝的應(yīng)用比例較低，主要局限于航空和航天等高端領(lǐng)域，民用復(fù)合材料仍以傳統(tǒng)的手糊或手工鋪貼成型為主，與國(guó)外的自動(dòng)化制造水平存在明顯差距。復(fù)合材料制造關(guān)鍵裝備技術(shù)水平薄弱，以進(jìn)口引進(jìn)為主、仿制為輔，部分裝備如熱熔預(yù)浸機(jī)、纏繞機(jī)、熱壓罐、熱壓機(jī)的設(shè)計(jì)制造以及復(fù)合材料自動(dòng)鋪放設(shè)備、預(yù)浸料自動(dòng)拉擠設(shè)備的研制雖取得一定突破，但在科研和生產(chǎn)中對(duì)進(jìn)口裝備的依賴程度仍較高。我國(guó)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)以跟蹤替代應(yīng)用為主，自主設(shè)計(jì)應(yīng)用能力較弱。例如，根據(jù)國(guó)外的實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)，主承力結(jié)構(gòu)使用T300級(jí)碳纖維復(fù)合材料的減重效率可達(dá)25%，而我國(guó)減重效率則相對(duì)較低，多數(shù)不到20%。高性能樹脂基復(fù)合材料應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)水平存在明顯差距。高性能樹脂基復(fù)合材料在大型客機(jī)、風(fēng)力發(fā)電和汽車等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用尚未破局，復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)尚未形成規(guī)模。例如，我國(guó)研制的ARJ21支線客機(jī)復(fù)合材料用量占比約為2%，正在研制的C919中型客機(jī)復(fù)合材料用量占比約為10%，而國(guó)外最新研制的波音787、空中客車A350等大型客機(jī)復(fù)合材料用量占比則達(dá)到50%以上。復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展政策近年來，工信部等多部門都陸續(xù)印發(fā)了支持復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展政策，內(nèi)容著力于復(fù)材料行業(yè)先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。復(fù)合材料興起雖然只有半個(gè)多世紀(jì)，但是已經(jīng)取得令人矚目的成就，它在改變著許多高技術(shù)結(jié)構(gòu)的面貌。因此，它是國(guó)際上激烈競(jìng)爭(zhēng)的高技術(shù)領(lǐng)域之一。誰(shuí)在這種高技術(shù)領(lǐng)域占上風(fēng)，就可能在航空、航天、國(guó)防上領(lǐng)先。越來越多的復(fù)合材料產(chǎn)品，正融入生活中的方方面面，帶來便利的同時(shí)，也產(chǎn)生了很多需要改進(jìn)的問題，如回收、降低危害等等。目前我國(guó)復(fù)合材料行業(yè)企業(yè)在注冊(cè)資本5000萬元以上的企業(yè)數(shù)量較少，約為500家，該類企業(yè)主要生產(chǎn)兩種或多種新型復(fù)合材料，如高分子復(fù)合材料、石墨烯復(fù)合材料等;注冊(cè)資本在1000-5000萬元的企業(yè)數(shù)量超過1000家，該類企業(yè)主要生產(chǎn)一種或兩種復(fù)合材料，如紙塑復(fù)合材料、木塑復(fù)合材料等。注冊(cè)資本1000萬元以下的企業(yè)數(shù)量較多，多為基礎(chǔ)復(fù)合材料的生產(chǎn)。復(fù)合材料興起雖然只有半個(gè)多世紀(jì)，但是已經(jīng)取得令人矚目的成就，它在改變著許多高技術(shù)結(jié)構(gòu)的面貌。因此，它是國(guó)際上激烈競(jìng)爭(zhēng)的高技術(shù)領(lǐng)域之一。誰(shuí)在這種高技術(shù)領(lǐng)域占上風(fēng)，就可能在航空、航天、國(guó)防上領(lǐng)先。我國(guó)復(fù)合材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為基質(zhì)材料和增強(qiáng)劑材料，中游按照集體材料不同分為樹脂基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、水泥基復(fù)合材料和碳基復(fù)合材料，下游領(lǐng)域包括航天領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、風(fēng)電領(lǐng)域等。目前我國(guó)復(fù)合材料行業(yè)企業(yè)在注冊(cè)資本5000萬元以上的企業(yè)數(shù)量較少，約為500家，該類企業(yè)主要生產(chǎn)兩種或多種新型復(fù)合材料，如高分子復(fù)合材料、石墨烯復(fù)合材料等;注冊(cè)資本在1000-5000萬元的企業(yè)數(shù)量超過1000家，該類企業(yè)主要生產(chǎn)一種或兩種復(fù)合材料，如紙塑復(fù)合材料、木塑復(fù)合材料等。注冊(cè)資本1000萬元以下的企業(yè)數(shù)量較多，多為基礎(chǔ)復(fù)合材料的生產(chǎn)。我國(guó)復(fù)合材料種類較多，以目前行業(yè)中較為主流的復(fù)合材料產(chǎn)品碳纖維復(fù)合材料為例，根據(jù)CNPP的排名，市場(chǎng)上口碑較好的碳纖維復(fù)合材料多為日本和德國(guó)的產(chǎn)品，排名前三名的分別為日本東麗、東邦（日本帝人）、西格里（德國(guó)），中國(guó)較為知名的品牌分別有光威復(fù)材、吉林化纖和中復(fù)神鷹。根據(jù)中國(guó)企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)企查貓，目前中國(guó)復(fù)合材料企業(yè)超過3000家，主要分布在珠三角和環(huán)渤海等地，特別以廣東和山東為代表。截至2022年7月，廣東共有相關(guān)復(fù)合材料企業(yè)數(shù)619家，占比13．9%，山東省則有667家，占比12．7%，江蘇企業(yè)數(shù)量占比為8．1%。復(fù)合材料行業(yè)目前體量較小，但發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｒ蛱祭w維、玻璃纖維等在復(fù)合材料行業(yè)的廣泛應(yīng)用，隨著國(guó)家相關(guān)鼓勵(lì)政策的落實(shí)，復(fù)合材料未來會(huì)出現(xiàn)快速增長(zhǎng)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，新能源、環(huán)保、高端裝備制造等其他新興產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，國(guó)內(nèi)高性能纖維復(fù)合材料需求將日漸強(qiáng)勁。其中交通運(yùn)輸、工業(yè)設(shè)備發(fā)展推動(dòng)高分子復(fù)合材料增長(zhǎng)潛力很大，從子行業(yè)應(yīng)用看，航天航空、汽車、風(fēng)電等行業(yè)需求增長(zhǎng)力度較強(qiáng)。根據(jù)全球預(yù)測(cè)增速6．6%測(cè)算，到2027年，中國(guó)復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到2615億元。在電池電動(dòng)汽車產(chǎn)量增加的同時(shí)，燃料電池汽車預(yù)計(jì)也將快速增長(zhǎng)，這兩者都在推動(dòng)復(fù)合材料及其成型工藝取得新的進(jìn)展。預(yù)計(jì)2027年全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1120億美元。復(fù)合材料行業(yè)前景分析2022年3月10日，交通運(yùn)輸部、科學(xué)技術(shù)部發(fā)布《十四五交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，其中交通運(yùn)輸裝備關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)工程明確：聚焦載運(yùn)工具、工程裝備、生產(chǎn)作業(yè)裝備、應(yīng)急保障裝備等交通裝備的瓶頸問題，攻克高性能軸承、齒輪、高性能傳感器、數(shù)控系統(tǒng)、伺服電機(jī)等關(guān)鍵核心零部件、專業(yè)工程軟件系統(tǒng)及高性能合金和復(fù)合材料技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)上游纖維制造集中度強(qiáng)，中游復(fù)合材料產(chǎn)能分散。上游纖維產(chǎn)能集中在中低端產(chǎn)品，高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口。玻璃纖維方面，中國(guó)巨石、泰山玻纖、重慶國(guó)際和中材科技占據(jù)絕大部分國(guó)內(nèi)產(chǎn)能;碳纖維方面，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能集中在中復(fù)神鷹、中簡(jiǎn)科技、江蘇恒神、光威復(fù)材等企業(yè);芳綸纖維方面，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能集中在泰和新材、儀征化纖、中藍(lán)晨光等公司。樹脂行業(yè)的主要供應(yīng)商有宏昌電子和上緯新材等。材料性能是決定飛機(jī)性能的最重要因素。現(xiàn)代大飛機(jī)原材料的選取是安全性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)水平綜合評(píng)估的結(jié)果。復(fù)合材料在大型民用飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用比例，已成為衡量民機(jī)技術(shù)先進(jìn)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志。近些年，隨著國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，軌道車輛輕量化的要求越來越高，碳纖維復(fù)合材料等先進(jìn)復(fù)合材料在軌道車輛上的應(yīng)用成為軌道交通行業(yè)下一步的重點(diǎn)研發(fā)方向。隨著技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)的金屬材料正在被先進(jìn)復(fù)合材料所代替，復(fù)合材料用量已成為新一代民機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志。結(jié)合當(dāng)今國(guó)際主流民用大飛機(jī)機(jī)型對(duì)復(fù)合材料使用的案例（如空中客車的A350復(fù)合材料使用比例超過50%，而C919這一比例只有12%;而飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等核心部件也在持續(xù)加大復(fù)合材料替代金屬的研發(fā)和應(yīng)用），預(yù)計(jì)中國(guó)國(guó)產(chǎn)飛機(jī)的復(fù)合材料使用比例有較大提升空間，未來發(fā)展前景良好。從全球來看，復(fù)合材料在交通運(yùn)輸領(lǐng)域需求較大，以及工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，分別占據(jù)24%和26%的需求量;而國(guó)內(nèi)的復(fù)合材料目前主要集中于建筑與結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，作為主力的交通運(yùn)輸及工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展空間巨大。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，新能源、環(huán)保、高端裝備制造等其他新興產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，國(guó)內(nèi)高性能纖維復(fù)合材料需求將日漸強(qiáng)勁。中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)市場(chǎng)排名我國(guó)復(fù)合材料種類較多，以目前行業(yè)中較為主流的復(fù)合材料產(chǎn)品碳纖維復(fù)合材料為例，根據(jù)CNPP的排名，市場(chǎng)上口碑較好的碳纖維復(fù)合材料多為日本和德國(guó)的產(chǎn)品，排名前三名的分別為日本東麗、東邦（日本帝人）、西格里（德國(guó)），中國(guó)較為知名的品牌分別有光威復(fù)材、吉林化纖和中復(fù)神鷹。中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)是一個(gè)蓬勃發(fā)展的行業(yè)，其市場(chǎng)規(guī)模以迅猛的速度在增長(zhǎng)。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研在線網(wǎng)發(fā)布的2023-2029年中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)市場(chǎng)需求分析及投資戰(zhàn)略咨詢報(bào)告分析，2017年，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到1．45萬億元，同比增長(zhǎng)9．4%，而2018年該行業(yè)總產(chǎn)值則超過1．6萬億元，同比增長(zhǎng)了10．8%。隨著全球復(fù)合材料市場(chǎng)的不斷發(fā)展，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)也受益良多。由于復(fù)合材料具有輕量化、高強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性、低質(zhì)量、低成本等優(yōu)勢(shì)，它的使用范圍越來越廣泛，用于航空航天、船舶、汽車、橋梁、建筑、能源、家用電器等領(lǐng)域。此外，中國(guó)政府支持開發(fā)創(chuàng)新型復(fù)合材料，相關(guān)政策也推動(dòng)了復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展。預(yù)計(jì)未來幾年，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。根據(jù)市場(chǎng)研究公司Technavio的報(bào)告，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模在2019-2023年期間將穩(wěn)步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2023年，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將超過2．5萬億元。隨著新材料的研發(fā)和應(yīng)用，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)的未來市場(chǎng)發(fā)展也將是多元化和精細(xì)化。由于復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕性、低成本等優(yōu)勢(shì)，它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大，比如用于智能手機(jī)、智能家居、醫(yī)療器械、汽車制造等領(lǐng)域。此外，中國(guó)將繼續(xù)支持復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展，為復(fù)合材料行業(yè)提供更多的支持政策。據(jù)預(yù)測(cè)，未來幾年，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)將保持良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域也將進(jìn)一步擴(kuò)大，政府也將繼續(xù)支持復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展，為行業(yè)提供更多的支持政策。因此，未來幾年，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模和未來發(fā)展前景都將非常樂觀。復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展概況復(fù)合材料是由兩種或兩種以上異質(zhì)、異形、異性的材料復(fù)合形成的新型材料。按用途可以分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要用作承力，質(zhì)量輕、強(qiáng)度和剛度高，且能耐受一定溫度。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由增強(qiáng)體與基體組成，增強(qiáng)體承擔(dān)結(jié)構(gòu)使用中的各種載荷，基體則起到粘結(jié)增強(qiáng)體予以賦形并傳遞應(yīng)力和增韌的作用。復(fù)合材料使用的歷史最早可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀由于復(fù)合材料行業(yè)具有技術(shù)密集性高、研發(fā)投入高、產(chǎn)品附加值高、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，已成為衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)力與科技發(fā)展水平的重要指標(biāo)。近年來全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，2021年全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模約為775．5億美元，同比增長(zhǎng)4．8%，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到833．6億美元。下游應(yīng)用帶動(dòng)行業(yè)發(fā)展，復(fù)合材料以優(yōu)異的耐腐蝕