复合材料现状及其连续玄武岩纤维的发展良机（一）

前  言
    2005年JEC复合材料展览会及第26届欧洲SAMPE国际会议于今年4月5日-7日在法国巴黎Porte de Versailles 会展中心同时举行。
    JEC (Journals and Exhibitions on composites)出版发行的复合材料杂志，并每年在法国巴黎举办国际性的复合材料展览会，全面展示有关复合材料领域的新材料、新工艺、新产品、新设备和新技术。SAMPE (Society for the Advancement of Material and Process Engineering),材料与加工工程促进协会，是一个总部设在美国的国际学术组织。欧洲的SAMPE学会支部特别活跃，每年举行大型国际学术会议，并和JEC复合材料展览会同时同地举行，这次已经是第26届欧洲SAMPE年会了。由于参展的展商和参观人数逐年增加，JEC展会越办规模越大，目前已成为上规模大、影响力广的复合材料专业展会。
    2005年JEC展会参展商近900家，参加人数估计超过2万人，规模空前。近年来国内每年均有人参加该会并组团参展，今年大陆共有23家参展，台湾有两家参展，共有25家参展。我国玻璃钢工业协会也组团参加了这次展会。今年的展会和学术会议并无明确醒目的主题，只是在鼓动一种进取的精神（Spirit of Conquest）。
    开幕式当天的下午举行了一个颁奖仪式，奖励有革新性的复合材料应用。这次除展览外另一个重要的内容就是大型的国际学术会议。今年的会议形式似乎有些变化，未设统一的主会场和分会场，未出统一的论文集，而是组织了4个技术论坛，每个论坛有5-6个选定的技术报告，共作了23个报告，各论坛单独出论文集。4个论坛的主题分别是：海上舰船应用，要点是如何提高舰船制造中的性能；航空航天应用，要点是如何降低复合材料生产的成本；地面大规模运输方面的应用，要点是强调服务于安全的特点与性能；汽车领域的应用，要点是新兴的复合材料从设计、原材料、制造工艺如何面对竞争的需要。这4个领域代表了目前复合材料应用和研发的热点。
    1、复合材料应用的新进展
    从展会上明显可见复合材料正处于蓬勃发展的新阶段，其突出的特点是应用向多领域扩展，应用的规模越来越大，复合材料制件的尺寸越来越大，带动了设计手段、制造工艺方法和设备以及各种原材料向着与之相适应的水平发展和提高。
    1.1大型民机上已开始大规模应用复合材料
    大型民机上已开始大规模应用复合材料。航空航天领域历来是先进复合材料的重要领域之一，近年来又有了新的飞跃式发展，这就是大型民机上开始了大规模应用复合材料：欧洲空客集团的大型客机A380全机用复合材料达到结构总重的20%以上，该机已于今年1月18日在法国图鲁兹总装下线。美国波音飞机公司新研制的“梦想飞机”B787（前B7E7）用复合材料高达50%，机身、机翼等主结构几乎全由复合材料制成。本次会议上空客集团较详细地介绍了A-380全复合材料水平尾翼的研制，该平尾半展长19米，比A320的机翼还要大（其半展长15米），内装燃油，号称上大的复合材料整体油箱。欧洲预测宇航复合材料应用将会持续增加，近期在飞机上即会达到结构总重的35-50%，不但是全复合材料机翼，还会有全复合材料机身，估计2005-2010年间航空复合材料将以超过10%的速率递增。为发展大型飞机的复合材料技术，欧洲正在执行一个SWR计划，德国宇航中心在会上展示了一个全复合材料的机身样段。
    1.2汽车工业对复合材料的需求空前高涨
    汽车基于希望减轻车体重量，节省燃油，改进耐蚀性和改观表面质量。本次会上展出了大量汽车复合材料零部件，特别是展出了许多台全复合材料整车。美国的HEXCEL公司展出了一台名为K200Road 3bter Micro Car 的全复合材料汽车，采用蜂窝壁板结构，车重仅300kg，号称是上轻的双座型轿车。此外美国Cytec公司、英国SP公司等均展出了全复合材料汽车。会上还展出了一台NunaⅡ太阳能复合材料赛车，重240kg，时速可达170公里，曾获得过比赛的冠军。汽车领域复合材料研发的要点在于优化材料和工艺，使之更加优质价廉，从而增强其竞争力。
    1.3复合材料制造的风力发电机叶片的市场需求猛增
    在的能源领域风能发电每年大约以25%的速率递增，因而用复合材料制造的风力发动机叶片的市场需求猛增，而且随着发电功率增大，风机叶片的尺寸越来越大，对强度和刚度的要求也越来越高。过去大多由玻璃钢制成，现在转向以碳纤维复合材料或混合复合材料制成。大型叶片过去大多为30多米，现在已制成50多米，德国大的风机叶片已长达82米，这必然导致复合材料的用量剧增。会上展出了HEXCEL材料制风机叶片的断面结构，可见其为混合材料制成，桨叶蒙皮为玻璃钢的，主承力梁则为碳复合材料。目前，国内能源短缺，风力发电虽然一次性投入成本较高，但是因其具有独特的环保性，且属于可再生能源，因此，发展风力发电乃是其必然的发展趋势。据知国内已有多家企业正在研制开发该类产品，并且还不断有研究者要加入此项产品的开发。当叶片尺寸不断增大时，解决优化设计，选材和制造工艺等问题就显得尤为重要。
    1.4地面运输大规模应用复合材料
    该领域系指铁路系统的卧车车箱制造，轻轨系统的快速列车车箱制造等，该领域也包括了汽车用压缩天然气瓶的制造等。地面运输亦强调安全应用和大规模应用的低成本材料与工艺技术。对此国际上新颁布了一个名为EN45545的防火标准。
    2、碳纤维严重短缺
    应该说JEC展会主要是以有关复合材料的各种原材料和加工设备为主的展会。各种增强纤维可以说是复合材料领域中为主要的原材料。以碳纤维而言,著名的厂家虽然均有参展,例如日本的东丽(TORAY)、东邦(TOHO),美国的赫克塞尔(HEXCEL)、塞依泰克(CYTEC)、卓尔泰克(ZOLTEK)等公司,且展台的规模比较大，但是如欲购买，碳纤维基本无货，呈极为短缺的状态。
    2.1航空业的巨大需求是导致碳纤维供应全面趋紧的主要原因
    如前所述，碳纤维应用范围的扩展，应用规模的扩大，制件尺寸的增大，势必导致碳纤维耗量的增长．据统计，一架Ａ380可能用碳纤维35吨左右，正常批量生产后，年耗量需要1000吨。一架B787民航机可能用碳纤维25吨左右，以年产量60架计则年耗量需要1500吨，加上欧洲的大型军用运输机A400M，届时可有3000吨的年耗量。如果再加上其它军机、中小型民机、直升机和各种无人机的复合材料用量，在不久的将来仅航空领域的碳纤维年耗量即可达到5000吨以上。巨大的需求造成了碳纤维供应的全面趋紧，市场供应严重短缺。在这次展会上，我们看到复合材料制造品的台湾厂商们为此叫苦不迭，甚至逼得他们不得不转产其它的产品，估计国内以碳纤维为原料生产的制造商们也会明显感到碳纤维短缺带来的苦恼和压力。
    2.2价格暴涨且货源奇缺
    “反复无常的碳纤维价格对你的应用是一个威胁”。这是复合材料界
    内的一种说法。按照市场的供求规律，供应紧缺必然导致涨价，据说以Ｔ700碳纤维12Ｋ的产品价格而论，近两年来几乎翻了一番，台塑１２Ｋ碳纤维产品的每公斤要价达到350～380元币即是明证。显然，此前材料业界对当今碳纤维市场严重短缺的状态估计不足，亦即对先进复合材料应用发展的积极趋势仍估计不足。
    2.3各厂扩产但短期难以缓解
    面对碳纤维市场供应的严重短缺，上几大碳纤维生产厂家均在制定扩产计划：东丽的法国苏菲卡（SOFICAR）分公司碳纤维年产量拟从800吨扩至2600吨；东邦德国公司碳纤维年生产量拟从1900吨扩至3400吨；台塑也拟从年产1000吨扩至1500吨等。碳纤维的扩产显然需要一个过程，故碳纤维紧缺的状况从会上获取的信息看短期内难以缓解。
    此外，从其它纤维的参展情况看，芳伦纤维似乎只有杜邦公司参展。
    玻纤的展出厂商则较教多，国内的浙江巨石集团，重庆的国际复合材料公司，泰山玻纤以及台湾的台玻等均赴会参展，普遍看玻纤亦呈供应紧俏状态。