礦用安全材料未來發(fā)展趨勢分析

礦用安全材料未來發(fā)展趨勢分析

礦用安全材料未來發(fā)展趨勢（一）現(xiàn)代社會穩(wěn)定的能源需求為礦用安全材料帶來市場空間我國是全世界最大的能源生產(chǎn)國與能源消費國，形成了煤炭、電力、石油、天然氣、新能源、可再生能源全面發(fā)展的能源供給體系。能源安全是關系國家經(jīng)濟社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題，對國家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會長治久安至關重要。長久以來煤炭作為我國主要的化石能源和化工原料為我國經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)化作出了重要貢獻，也是確保能源安全的重要保障。短期而言，我國以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會改變，而近年來全球性的能源短缺問題抬高了能源價格。受此影響，未來較長一段時間內(nèi)，煤炭需求仍將較為穩(wěn)定，為煤炭開采過程中災害治理等輔助活動和礦用安全材料帶來了市場空間。（二）煤礦生產(chǎn)對安全生產(chǎn)的迫切需求為礦用安全材料帶來直接需求我國煤礦安全所面臨的挑戰(zhàn)仍然是嚴峻的。我國能源供給仍然存在缺口，加之自受國際能源緊缺、原產(chǎn)國停止出口、新冠疫情沖擊等多種因素影響，可以預見未來較長一段時間我國對煤炭的需求將保持在較高水平。趨近飽和的煤礦生產(chǎn)給煤礦帶來了更大的安全風險。隨著煤礦開采活動加劇，淺層或易開采煤層逐漸采空，越來越復雜的地質(zhì)環(huán)境也給開采工作來更多的不確定性。煤礦安全生產(chǎn)工作對礦用安全材料的需求是直接而迫切的，這為市場容量和行業(yè)發(fā)展提供了有力保障。（三）井下反應型高分子材料仍存在較大的提升空間井下反應型高分子材料相較于傳統(tǒng)礦用安全材料，具有見效快、強度高、致密度高、可操作性強等優(yōu)勢，是處理井下災害和輔助煤礦開采的有效解決方案。由于原料種類、合成方式、催化劑及輔料因素的復雜性，高分子材料往往具有較多的控制因素，從而可定制性強。各項因素的微調(diào)可改變產(chǎn)品的反應速率、固結(jié)物強度等理化指標，給井下反應型高分子礦用材料的安全性和有效性帶來了巨大的提升空間。改性研究是該等材料近年來的主要研究主題，也將是未來的主流發(fā)展方向。通過不同助劑、不同原料、不同預聚方式等改性手段，可進一步提高其可靠性、降低成本，因而受到行業(yè)內(nèi)主要生產(chǎn)廠商的重視。行業(yè)在改性研究方面投入大量研發(fā)資源，并取得豐富的研究成果。當前隨著化學工程、材料科學等基礎行業(yè)技術(shù)水平的不斷提升，越來越多的新型材料得以出現(xiàn)。以上材料的應用與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)也將為礦用安全材料的進一步發(fā)展和井下反應型高分子材料的迭代提供原動力。復合材料行業(yè)前景分析2022年3月10日，交通運輸部、科學技術(shù)部發(fā)布《十四五交通領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，其中交通運輸裝備關鍵核心技術(shù)攻堅工程明確：聚焦載運工具、工程裝備、生產(chǎn)作業(yè)裝備、應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)、伺服電機等關鍵核心零部件、專業(yè)工程軟件系統(tǒng)及高性能合金和復合材料技術(shù)。目前，國內(nèi)上游纖維制造集中度強，中游復合材料產(chǎn)能分散。上游纖維產(chǎn)能集中在中低端產(chǎn)品，高端產(chǎn)品依賴進口。玻璃纖維方面，中國巨石、泰山玻纖、重慶國際和中材科技占據(jù)絕大部分國內(nèi)產(chǎn)能;碳纖維方面，國內(nèi)產(chǎn)能集中在中復神鷹、中簡科技、江蘇恒神、光威復材等企業(yè);芳綸纖維方面，國內(nèi)產(chǎn)能集中在泰和新材、儀征化纖、中藍晨光等公司。樹脂行業(yè)的主要供應商有宏昌電子和上緯新材等。材料性能是決定飛機性能的最重要因素。現(xiàn)代大飛機原材料的選取是安全性、經(jīng)濟性、技術(shù)水平綜合評估的結(jié)果。復合材料在大型民用飛機主承力結(jié)構(gòu)上的應用比例，已成為衡量民機技術(shù)先進性和市場競爭力的重要標志。近些年，隨著國內(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，碳纖維復合材料等先進復合材料在軌道車輛上的應用成為軌道交通行業(yè)下一步的重點研發(fā)方向。隨著技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)的金屬材料正在被先進復合材料所代替，復合材料用量已成為新一代民機先進性的重要標志。結(jié)合當今國際主流民用大飛機機型對復合材料使用的案例（如空中客車的A350復合材料使用比例超過50%，而C919這一比例只有12%;而飛機發(fā)動機等核心部件也在持續(xù)加大復合材料替代金屬的研發(fā)和應用），預計中國國產(chǎn)飛機的復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，復合材料在交通運輸領域需求較大，以及工業(yè)設備領域，分別占據(jù)24%和26%的需求量;而國內(nèi)的復合材料目前主要集中于建筑與結(jié)構(gòu)領域，作為主力的交通運輸及工業(yè)設備領域發(fā)展空間巨大。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，經(jīng)濟結(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，國內(nèi)高性能纖維復合材料需求將日漸強勁。中國復合材料企業(yè)布局我國復合材料的種類較多，行業(yè)內(nèi)企業(yè)根據(jù)其主營產(chǎn)品的不同呈較為分散的競爭狀態(tài)。從重點布局區(qū)域來看，我國復合材料業(yè)務多為國內(nèi)布局，國外銷售網(wǎng)絡還有進一步打開的空間。根據(jù)其營收規(guī)模來看，普特利、中材科技、會通股份有較強的業(yè)務競爭力。中國復合材料行業(yè)競爭狀態(tài)從五力競爭模型角度分析，復合材料行業(yè)本身屬于一個新興的行業(yè)，對現(xiàn)有的材料進行改進和開發(fā)，對現(xiàn)有的材料進行替代，目前尚未有商業(yè)化的替代品出現(xiàn);行業(yè)內(nèi)企業(yè)較多，競爭較為激烈;上游供應商一般為原材料、增強材料等企業(yè)，且產(chǎn)品同質(zhì)性較高，因此上游議價能力較弱;復合材料行業(yè)下游為航空航天領域、醫(yī)藥行業(yè)、化工行業(yè)、汽車行業(yè)、造紙行業(yè)，應用領域較廣，下游議價能力較弱。復合材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈復合材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為增強體高性能纖維及基體；中游為碳纖/樹脂復合、碳/碳復合、玻纖/樹脂復合、芳綸/樹脂等典型復合材料；下游應用領域廣泛，包括航空航天、體育器材、建筑、汽車等行業(yè)。從下游端看，目前我國復合材料行業(yè)主要應用于航空航天復合材料和風力發(fā)電復合材料，2021年的應用占比分別為25．04%和15%。復合材料行業(yè)市場發(fā)展態(tài)勢分析復合材料（composite;compositematerial）由兩種或兩種以上物理、化學性能不同的材料，通過物理或化學的方法復合而成，其中的組分相互協(xié)同作用，但彼此獨立，各自保持其固有的物理、化學和機械等特性，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補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復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。我國復合材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為基質(zhì)材料和增強劑材料，中游按照集體材料不同分為樹脂基復合材料、陶瓷基復合材料、金屬基復合材料、水泥基復合材料和碳基復合材料，下游領域包括航天領域、汽車領域、建筑領域、風電領域等。復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粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復合材料這一名稱。目前，我國較為主流的復合材料有碳纖維復合材料，主要應用與風電葉片，在碳中和的政策指引下，預計該類復合材料的需求將持續(xù)增加;其次玻璃纖維復合材料作為裝配式建筑的一部分也有較高的需求;芳綸纖維復合材料的應用范圍稍少于前兩種材料，多數(shù)用于航空航天領域。目前，全球復合材料第一大技術(shù)來源國為中國，中國復合材料專利申請量占全球復合材料專利總申請量的78%;其次是日本，日本復合材料專利申請量占全球復合材料專利總申請量的12%。美國和韓國雖然排名第三和第四，但是與排名第一的中國專利申請量差距較大。復合材料是人們運用先進的材料制備技術(shù)將不同性質(zhì)的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料。一般定義的復合材料需滿足以下條件:（i）復合材料必須是人造的，是人們根據(jù)需要設計制造的材料;（ii）復合材料必須由兩種或兩種以上化學、物理性質(zhì)不同的材料組分，以所設計的形式、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)可設計性，可進行復合結(jié)構(gòu)設計;（iv）復合材料不僅保持各組分材料性能的優(yōu)點，而且通過各組分性能的互補和關聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。復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脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強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?，F(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開復合材料，復合材料對現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的作用。復合材料的研究深度和應用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個國家科學技術(shù)先進水平的重要標志之一。進入21世紀以來，全球復合材料市場快速增長，亞洲市場增長較快，尤其中國是復合材料增長最快、最大的生產(chǎn)和消費國，風能、大型飛機、汽車工業(yè)、建筑業(yè)、造船、環(huán)保等成為市場的主導力量。中國的大市場吸引了國外一些知名復合材料企業(yè)入住，例如Hexcel、Gruit、Vestas、RTP、Alcan、Menzolite、空客、Samtechap、Huntsman等，紛紛在中國建廠或擴產(chǎn)，均取得良好的效益，Vestas宣稱已接下100套風電葉片訂單。從全球來看，復合材料在交通運輸領域需求較大，以及工業(yè)設備領域，分別占據(jù)24%和26%的需求量;而國內(nèi)的復合材料目前主要集中于建筑與結(jié)構(gòu)領域，作為主力的交通運輸及工業(yè)設備領域發(fā)展空間巨大。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，經(jīng)濟結(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，國內(nèi)高性能纖維復合材料需求將日漸強勁。其中交通運輸、工業(yè)設備發(fā)展推動高分子復合材料增長潛力很大，從子行業(yè)應用看，航天航空、汽車、風電等行業(yè)需求增長力度較強。根據(jù)2019年我國玻璃纖維復合材料的產(chǎn)量以及其產(chǎn)量占復合材料產(chǎn)量的比例，結(jié)合碳纖維的快速發(fā)展，按照目前我國復合材料產(chǎn)量增速來看，以10%的保守增速發(fā)展，預測到2025年，中國復合材料產(chǎn)量有望超過1116萬噸。數(shù)據(jù)顯示，2020年我國玻璃纖維及制品工業(yè)主營業(yè)務收入（不含玻纖增強復合材料制品部分）同比增長9．9%，利潤總額同比增長56%，全年利潤累計超過117億元。隨著下游行業(yè)復產(chǎn)復工和風電等細分市場需求快速增長，各類玻纖紗及制品產(chǎn)品自三季度起實現(xiàn)了多輪價格上調(diào)，部分玻纖紗產(chǎn)品價格達到或接近歷史最好水平，行業(yè)整體利潤水平提升明顯。與玻璃纖維行業(yè)相比，復合材料制品行業(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)示范引導下，已經(jīng)有越來越多的復合材料制品企業(yè)逐步轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，主動實施污染環(huán)保治理，加強管理，提升企業(yè)的專業(yè)化生產(chǎn)與服務水平。對此，行業(yè)要加強規(guī)范管理引導，確保轉(zhuǎn)型發(fā)展持續(xù)推進。與此同時，全行業(yè)更要做好科學規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，并積極爭取相關政策引導與扶持，努力做大做強復合材料制品深加工業(yè)。一方面要緊跟全球復合材料行業(yè)發(fā)展趨勢，學習借鑒國際國內(nèi)先進經(jīng)驗與案例，做好熱塑性復合材料生產(chǎn)裝備、復合材料自動化智能化輔助設計與生產(chǎn)裝備、復合材料廢棄物處理與回收裝備的引進、研發(fā)與推廣應用，不斷提升復合材料制品企業(yè)的技術(shù)裝備水平和應用研究能力，培育一批規(guī)?；?、專業(yè)化、差異化的復合材料制品深加工生產(chǎn)基地?，F(xiàn)階段，中國玻璃鋼、復合材料行業(yè)面臨一個新的大發(fā)展時期，如城市化進程中大規(guī)模的市政建設、新能源的利用和大規(guī)模開發(fā)、環(huán)境保護政策的出臺、汽車工業(yè)的發(fā)展、大規(guī)模的鐵路建設、大飛機項目等。在巨大的市場需求牽引下，復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有很廣闊的發(fā)展空間。復合材料行業(yè)發(fā)展政策近年來，工信部等多部門都陸續(xù)印發(fā)了支持復合材料行業(yè)的發(fā)展政策，內(nèi)容著力于復材料行業(yè)先進技術(shù)創(chuàng)新。復合材料興起雖然只有半個多世紀，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，它是國際上激烈競爭的高技術(shù)領域之一。誰在這種高技術(shù)領域占上風，就可能在航空、航天、國防上領先。越來越多的復合材料產(chǎn)品，正融入生活中的方方面面，帶來便利的同時，也產(chǎn)生了很多需要改進的問題，如回收、降低危害等等。目前我國復合材料行業(yè)企業(yè)在注冊資本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)兩種或多種新型復合材料，如高分子復合材料、石墨烯復合材料等;注冊資本在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)一種或兩種復合材料，如紙塑復合材料、木塑復合材料等。注冊資本1000萬元以下的企業(yè)數(shù)量較多，多為基礎復合材料的生產(chǎn)。復合材料興起雖然只有半個多世紀，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，它是國際上激烈競爭的高技術(shù)領域之一。誰在這種高技術(shù)領域占上風，就可能在航空、航天、國防上領先。我國復合材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為基質(zhì)材料和增強劑材料，中游按照集體材料不同分為樹脂基復合材料、陶瓷基復合材料、金屬基復合材料、水泥基復合材料和碳基復合材料，下游領域包括航天領域、汽車領域、建筑領域、風電領域等。目前我國復合材料行業(yè)企業(yè)在注冊資本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)兩種或多種新型復合材料，如高分子復合材料、石墨烯復合材料等;注冊資本在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)一種或兩種復合材料，如紙塑復合材料、木塑復合材料等。注冊資本1000萬元以下的企業(yè)數(shù)量較多，多為基礎復合材料的生產(chǎn)。我國復合材料種類較多，以目前行業(yè)中較為主流的復合材料產(chǎn)品碳纖維復合材料為例，根據(jù)CNPP的排名，市場上口碑較好的碳纖維復合材料多為日本和德國的產(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），中國較為知名的品牌分別有光威復材、吉林化纖和中復神鷹。根據(jù)中國企業(yè)數(shù)據(jù)庫企查貓，目前中國復合材料企業(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，廣東共有相關復合材料企業(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%。復合材料行業(yè)目前體量較小，但發(fā)展?jié)摿Υ?。因碳纖維、玻璃纖維等在復合材料行業(yè)的廣泛應用，隨著國家相關鼓勵政策的落實，復合材料未來會出現(xiàn)快速增長。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，經(jīng)濟結(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，國內(nèi)高性能纖維復合材料需求將日漸強勁。其中交通運輸、工業(yè)設備發(fā)展推動高分子復合材料增長潛力很大，從子行業(yè)應用看，航天航空、汽車、風電等行業(yè)需求增長力度較強。根據(jù)全球預測增速6．6%測算，到2027年，中國復合材料市場規(guī)模有望達到2615億元。在電池電動汽車產(chǎn)量增加的同時，燃料電池汽車預計也將快速增長，這兩者都在推動復合材料及其成型工藝取得新的進展。預計2027年全球復合材料市場規(guī)模將達1120億美元。中國復合材料行業(yè)區(qū)域集中度根據(jù)中國企業(yè)數(shù)據(jù)庫企查貓，目前中國復合材料企業(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，廣東共有相關復合材料企業(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%。中國復合材料行業(yè)市場規(guī)模中國復合材料行業(yè)是一個蓬勃發(fā)展的行業(yè)，其市場規(guī)模以迅猛的速度在增長。根據(jù)市場調(diào)研在線網(wǎng)發(fā)布的2023-2029年中國復合材料行業(yè)市場需求分析及投資戰(zhàn)略咨詢報告分析，2017年，中國復合材料行業(yè)總產(chǎn)值達到1．45萬億元，同比增長9．4%，而2018年該行業(yè)總產(chǎn)值則超過1．6萬億元，同比增長了10．8%。隨著全球復合材料市場的不斷發(fā)展，中國復合材料行業(yè)也受益良多。由于復合材料具有輕量化、高強度、良好的耐腐蝕性、低質(zhì)量、低成本等優(yōu)勢，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、家用電器等領域。此外，中國政府支持開發(fā)創(chuàng)新型復合材料，相關政策也推動了復合材料行業(yè)的發(fā)展。預計未來幾年，中國復合材料行業(yè)將繼續(xù)保持高速增長。根據(jù)市場研究公司Technavio的報告，中國復合材料行業(yè)的市場規(guī)模在2019-2023年期間將