篇首語(yǔ)：此次發(fā)布2022-2026年全球復(fù)合材料市場(chǎng)分析報(bào)告系列文章主要參考來(lái)源BCC Publishing于今年3月發(fā)布的最新行業(yè)分析報(bào)告，報(bào)告名稱為“ The Global Market for Composites: Resins, Fillers, Reinforcements, Natural Fibers and Nanocomposites Through 2026”，報(bào)告總計(jì)339頁(yè)，本公號(hào)將對(duì)全球復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行概述。
本文首先介紹復(fù)合材料Composites、樹(shù)脂Resins、填料Fillers、增強(qiáng)體Reinforcements、天然纖維復(fù)合材料Natural Fibers Composites和納米復(fù)合材料Nanocomposites 的基礎(chǔ)概念。
復(fù)合材料是一種由兩種或兩種以上的原材料（如基體或粘合劑和增強(qiáng)材料）組成的材料。復(fù)合材料具有耐化學(xué)品、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異特性，并且在設(shè)計(jì)方面具有一定靈活性和較低的成本。
由于上述這些特性，復(fù)合材料已經(jīng)在不同領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，主要包括航空航天、建筑、工業(yè)、國(guó)防、電氣和電子、船舶、消費(fèi)品、管道和儲(chǔ)罐以及涂料等等。
在復(fù)合材料中，基體主要作為適應(yīng)應(yīng)力的材料，可將增強(qiáng)相牢固的結(jié)合在一起。無(wú)機(jī)材料、聚合物和金屬可用于結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)。這些材料在發(fā)生失效之前保持彈性，在承受拉伸和壓縮載荷時(shí)，表現(xiàn)出降低的破壞應(yīng)變。
在結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，基體主要有兩個(gè)用途：將增強(qiáng)相結(jié)合在一起，并在外力作用下通過(guò)變形以在增強(qiáng)材料之間分布應(yīng)力。以下內(nèi)容將首先討論復(fù)合材料行業(yè)中使用的各種類型的材料。
樹(shù)脂：是來(lái)源于天然植物或經(jīng)合成的非揮發(fā)性、固體或半固體粘性物質(zhì)。它們用于復(fù)合材料時(shí)，可將組分粘合在一起，并通過(guò)纖維將機(jī)械載荷傳遞到結(jié)構(gòu)的其余部分。除了將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)固定在一起，它們還可以保護(hù)結(jié)構(gòu)免受沖擊、磨損、腐蝕等。樹(shù)脂具有高電氣絕緣性、高機(jī)械和結(jié)構(gòu)性能以及耐高溫等特性，主要用于航空航天、汽車(chē)和建筑行業(yè)。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中最常用的熱固性樹(shù)脂是聚酯（鄰苯二甲酸和間苯二甲酸）、乙烯基酯、環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂。樹(shù)脂的平均價(jià)格約為1000美元/噸。
填料：根據(jù)美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）標(biāo)準(zhǔn)化概念，填料是一種相對(duì)惰性的材料，通過(guò)將其添加到塑料中以改變強(qiáng)度、性能、服役性能或質(zhì)量，以及降低成本。將填料添加到塑料基體中，可獲得填充復(fù)合材料。填料的加入可增強(qiáng)導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和耐摩擦等性能。填料可以是復(fù)合材料中的主要成分，也可以是附加成分。填料可能具有不規(guī)則結(jié)構(gòu)或精確的幾何形狀，如多面體、短纖維或球體。
增強(qiáng)材料：常用的增強(qiáng)材料有石棉、硼纖維、碳纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、石墨、黃麻纖維、劍麻纖維和晶須，以及其他浸漬織物和合成纖維。雖然多種纖維被用作復(fù)合材料層壓板中的增強(qiáng)材料，但玻璃纖維在增強(qiáng)塑料中用纖維的市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位，這主要是由于其價(jià)格低廉和合適的強(qiáng)度重量比特性。通常纖維形式的增強(qiáng)材料用于改進(jìn)機(jī)械加工；增強(qiáng)纖維可以表現(xiàn)出不同的性能，進(jìn)而以不同的方式影響復(fù)合材料的性能。為了便于處理，纖維通常會(huì)經(jīng)過(guò)加工形成織物。由于纖維的排列方式多種多樣，因此可以使用多種類型的織物。雖然增強(qiáng)纖維的主要目的是強(qiáng)化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，但它們也具有導(dǎo)電性、耐熱性、耐腐蝕性和剛性。塑料中使用的增強(qiáng)材料通常分為非纖維材料和纖維材料，后者表現(xiàn)出更好的性能，因此更加突出。增強(qiáng)材料的平均價(jià)格約為2500美元/噸。
天然纖維-聚合物復(fù)合材料：（Natural fiber polymer composites，NFPC）作為一種復(fù)合材料，其聚合物基體嵌入高強(qiáng)度天然纖維，如黃麻、油棕、劍麻、紅麻和亞麻。與其他傳統(tǒng)材料相比，天然纖維復(fù)合材料的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一是它們可以100%生物降解。但是其生物降解性很難控制。天然纖維復(fù)合材料作為建筑材料具有巨大的潛力，并且在廣泛應(yīng)用中有效替代GRP、鋼和混凝土等其他結(jié)構(gòu)材料。建筑行業(yè)用天然纖維復(fù)合材料可分為四類：顆粒/短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、納米（纖維素）復(fù)合材料、長(zhǎng)天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和固結(jié)復(fù)合材料。目前主要有兩個(gè)因素限制了天然纖維復(fù)合材料的大規(guī)模生產(chǎn)。首先，玻璃纖維比天然纖維具有更高的強(qiáng)度，而且與玻璃纖維相比，天然纖維的潤(rùn)濕性較低，這給大規(guī)模生產(chǎn)帶來(lái)了挑戰(zhàn)；其次，天然纖維從空氣和周?chē)h(huán)境中吸收水分也是有害的，因?yàn)槲畷?huì)通過(guò)膨脹和產(chǎn)生空隙破壞復(fù)合材料的表面。20wt.%的吸水率抵消了復(fù)合材料輕質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。天然纖維復(fù)合材料的平均價(jià)格約為1300美元/噸。
納米復(fù)合材料：當(dāng)納米顆粒嵌入到另一種材料的基體上時(shí)，得到的復(fù)合材料稱為納米復(fù)合材料。因?yàn)榧{米復(fù)合材料具有更高的機(jī)械強(qiáng)度、韌性以及導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，因此納米復(fù)合材料的出現(xiàn)變得非常有用。納米復(fù)合材料中納米顆粒的添加量通常在0.5%到5.0%（按重量計(jì)）之間。聚合物納米復(fù)合材料由聚合物材料（如熱塑性塑料、熱固性塑料或彈性體）和納米顆粒增強(qiáng)物組成。納米復(fù)合材料的機(jī)械性能將由添加到聚合物基體中的納米顆粒/纖維材料的量決定。這些材料通常以極少量添加以產(chǎn)生更好的結(jié)果。韌性和沖擊性能是限制納米復(fù)合材料作用的因素。納米復(fù)合材料的平均價(jià)格約為900美元/噸。
聯(lián)系客服
