礦用安全材料安全性要求分析

礦用安全材料安全性要求分析

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(guò)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。中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)技術(shù)水平及特點(diǎn)經(jīng)過(guò)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(mén)檻。一方面，2021年以來(lái)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(guò)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。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(lái)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)異的耐腐蝕性、高強(qiáng)度與抗沖擊性，在航空航天、建筑、防腐、管道、水處理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)張，從2017年的1576．07億元增長(zhǎng)至2031．74億元，期間年均復(fù)合增長(zhǎng)率為6．55%。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(wàn)億元，同比增長(zhǎng)9．4%，而2018年該行業(yè)總產(chǎn)值則超過(guò)1．6萬(wàn)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(lái)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(kāi)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(lái)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(guò)2．5萬(wàn)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(lái)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(lái)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(lái)幾年，中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模和未來(lái)發(fā)展前景都將非常樂(lè)觀。中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)區(qū)域集中度根據(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(guò)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)市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)分析復(fù)合材料（composite;compositematerial）由兩種或兩種以上物理、化學(xué)性能不同的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法復(fù)合而成，其中的組分相互協(xié)同作用，但彼此獨(dú)立，各自保持其固有的物理、化學(xué)和機(jī)械等特性，且其間存在界面的多相固體材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。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(shù)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。復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。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。目前，我國(guó)較為主流的復(fù)合材料有碳纖維復(fù)合材料，主要應(yīng)用與風(fēng)電葉片，在碳中和的政策指引下，預(yù)計(jì)該類復(fù)合材料的需求將持續(xù)增加;其次玻璃纖維復(fù)合材料作為裝配式建筑的一部分也有較高的需求;芳綸纖維復(fù)合材料的應(yīng)用范圍稍少于前兩種材料，多數(shù)用于航空航天領(lǐng)域。目前，全球復(fù)合材料第一大技術(shù)來(lái)源國(guó)為中國(guó)，中國(guó)復(fù)合材料專利申請(qǐng)量占全球復(fù)合材料專利總申請(qǐng)量的78%;其次是日本，日本復(fù)合材料專利申請(qǐng)量占全球復(fù)合材料專利總申請(qǐng)量的12%。美國(guó)和韓國(guó)雖然排名第三和第四，但是與排名第一的中國(guó)專利申請(qǐng)量差距較大。復(fù)合材料是人們運(yùn)用先進(jìn)的材料制備技術(shù)將不同性質(zhì)的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料。一般定義的復(fù)合材料需滿足以下條件:（i）復(fù)合材料必須是人造的，是人們根據(jù)需要設(shè)計(jì)制造的材料;（ii）復(fù)合材料必須由兩種或兩種以上化學(xué)、物理性質(zhì)不同的材料組分，以所設(shè)計(jì)的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在;（iii）它具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，可進(jìn)行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);（iv）復(fù)合材料不僅保持各組分材料性能的優(yōu)點(diǎn)，而且通過(guò)各組分性能的互補(bǔ)和關(guān)聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能達(dá)到的綜合性能。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹(shù)脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬。現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開(kāi)復(fù)合材料，復(fù)合材料對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的作用。復(fù)合材料的研究深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，全球復(fù)合材料市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，亞洲市場(chǎng)增長(zhǎng)較快，尤其中國(guó)是復(fù)合材料增長(zhǎng)最快、最大的生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，風(fēng)能、大型飛機(jī)、汽車工業(yè)、建筑業(yè)、造船、環(huán)保等成為市場(chǎng)的主導(dǎo)力量。中國(guó)的大市場(chǎng)吸引了國(guó)外一些知名復(fù)合材料企業(yè)入住，例如Hexcel、Gruit、Vestas、RTP、Alcan、Menzolite、空客、Samtechap、Huntsman等，紛紛在中國(guó)建廠或擴(kuò)產(chǎn)，均取得良好的效益，Vestas宣稱已接下100套風(fēng)電葉片訂單。從全球來(lái)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。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)2019年我國(guó)玻璃纖維復(fù)合材料的產(chǎn)量以及其產(chǎn)量占復(fù)合材料產(chǎn)量的比例，結(jié)合碳纖維的快速發(fā)展，按照目前我國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)量增速來(lái)看，以10%的保守增速發(fā)展，預(yù)測(cè)到2025年，中國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)量有望超過(guò)1116萬(wàn)噸。數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)玻璃纖維及制品工業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入（不含玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料制品部分）同比增長(zhǎng)9．9%，利潤(rùn)總額同比增長(zhǎng)56%，全年利潤(rùn)累計(jì)超過(guò)117億元。隨著下游行業(yè)復(fù)產(chǎn)復(fù)工和風(fēng)電等細(xì)分市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，各類玻纖紗及制品產(chǎn)品自三季度起實(shí)現(xiàn)了多輪價(jià)格上調(diào)，部分玻纖紗產(chǎn)品價(jià)格達(dá)到或接近歷史最好水平，行業(yè)整體利潤(rùn)水平提升明顯。與玻璃纖維行業(yè)相比，復(fù)合材料制品行業(yè)目前正處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化過(guò)程中，在政府環(huán)保等規(guī)范管理政策高壓和骨干企業(yè)良好表現(xiàn)示范引導(dǎo)下，已經(jīng)有越來(lái)越多的復(fù)合材料制品企業(yè)逐步轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，主動(dòng)實(shí)施污染環(huán)保治理，加強(qiáng)管理，提升企業(yè)的專業(yè)化生產(chǎn)與服務(wù)水平。對(duì)此，行業(yè)要加強(qiáng)規(guī)范管理引導(dǎo)，確保轉(zhuǎn)型發(fā)展持續(xù)推進(jìn)。與此同時(shí)，全行業(yè)更要做好科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，并積極爭(zhēng)取相關(guān)政策引導(dǎo)與扶持，努力做大做強(qiáng)復(fù)合材料制品深加工業(yè)。一方面要緊跟全球復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，學(xué)習(xí)借鑒國(guó)際國(guó)內(nèi)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與案例，做好熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)裝備、復(fù)合材料自動(dòng)化智能化輔助設(shè)計(jì)與生產(chǎn)裝備、復(fù)合材料廢棄物處理與回收裝備的引進(jìn)、研發(fā)與推廣應(yīng)用，不斷提升復(fù)合材料制品企業(yè)的技術(shù)裝備水平和應(yīng)用研究能力，培育一批規(guī)模化、專業(yè)化、差異化的復(fù)合材料制品深加工生產(chǎn)基地?，F(xiàn)階段，中國(guó)玻璃鋼、復(fù)合材料行業(yè)面臨一個(gè)新的大發(fā)展時(shí)期，如城市化進(jìn)程中大規(guī)模的市政建設(shè)、新能源的利用和大規(guī)模開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)政策的出臺(tái)、汽車工業(yè)的發(fā)展、大規(guī)模的鐵路建設(shè)、大飛機(jī)項(xiàng)目等。在巨大的市場(chǎng)需求牽引下，復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有很廣闊的發(fā)展空間。復(fù)合材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)合材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為增強(qiáng)體高性能纖維及基體；中游為碳纖/樹(shù)脂復(fù)合、碳/碳復(fù)合、玻纖/樹(shù)脂復(fù)合、芳綸/樹(shù)脂等典型復(fù)合材料；下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括航空航天、體育器材、建筑、汽車等行業(yè)。從下游端看，目前我國(guó)復(fù)合材料行業(yè)主要應(yīng)用于航空航天復(fù)合材料和風(fēng)力發(fā)電復(fù)合材料，2021年的應(yīng)用占比分別為25．04%和15%。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(wèn)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(shù)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?，F(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(lái)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(guò)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(lái)發(fā)展前景良好。從全球來(lái)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