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高分子复合材料发展现状与展望

信息来源:www.gradhj.com | 发布时间:2022年12月15日

高性能高分子复合材料因其良好的综合性能,成为国防与国民经济建设不可或缺的战略性关键材料,已在航空、航天、风力发电、轨道交通、汽车等领域进行应用,发展前景广阔。本文分析了我国发展高性能高分子复合材料的宏观需求,综述了高性能高分子复合材料中碳纤维、芳纶、高性能玻璃纤维等纤维增强体以及复合材料用高分子树脂基体如环氧树脂、酚醛树脂、特种树脂的发展现状及特点,研判了高性能高分子复合材料发展存在的问题以及今后发展的目标与任务。研究发现,碳纤维领域初步形成了从关键技术研发到工程化生产的产业化体系,材料向高性能和低成本双向发展;对位芳纶产业化初步成功;玻璃纤维则保持低速扩张;高性能高分子复合材料树脂基体产业则面临严峻的发展形势。基于发展需求,从注重自主创新、坚持需求牵引、重视产业链建设、加强人才培养与支持产业创新建设等方面提出了发展建议,以期为我国高性能高分子复合材料的发展提供参考借鉴。

     高性能高分子复合材料指采用碳纤维、芳纶、玻璃纤维等纤维增强环氧树脂、双马来酰亚胺树脂等高性能树脂为代表的一类材料,综合性能良好,是国防与国民经济建设不可或缺的战略性关键材料。高性能高分子复合材料作为装备的主要物质基础,在航天、航空等武器装备的轻质结构、烧蚀防热部件上发挥着不可替代的作用,如应用于高超声速飞行器、临近空间飞行器以及深空探测飞行器等新一代武器装备和重大科技工程中。同时,高性能高分子复合材料在以工业制造、轨道交通、清洁能源等为代表的国民经济各重大领域也有着广泛应用。
      目前,国际上在高性能高分子复合材料领域已经形成了相对较为成熟的产业并持续稳定发展。在增强体材料方面,碳纤维作为先 进复合材料重要的增强体,面向应用需求的特种化或高性能化技术以及大规模工业级低成本技术已成为研究热点。在对位芳纶方面,产业链建设越来越受到重视,技术一体化趋势愈发明显,新兴应用领域不断涌现。玻璃纤维产业已形成从纤维、制品到复合材料的完整产业链。树脂基体的发展已进入有序稳定期。在复合材料制造技术上,自动化制造技术日趋普遍,航空和航天复合材料技术进入成熟期,风力发电和汽车领域的应用为碳纤维复合材料产业注入新的活力,热塑性复合材料在轨道交通和汽车产业中的应用前景广阔。
      近年来,随着航空、航天、风力发电、轨道交通、汽车、高压容器等产业对高性能高分子复合材料需求的进一步增长,我国高性能高分子复合材料产业已初具规模,应用领域和产能持续扩大,逐渐向低成本、高性能方向发展。与国外先 进水平相比,我国高性能高分子复合材料产业发展仍存在不小的差距。为此,本文在梳理我国高性能高分子复合材料中各种纤维增强体和树脂基体的产业发展现状与态势特点的基础上,研判我国复合材料的制造及应用水平,分析现阶段存在的问题以及与国际先 进水平形成差距的原因,最 后,提出我国高性能高分子复合材料的未来发展方向与对策建议。