玻璃纤维性能、分类、产业链及发展历史回顾

最佳答案 匿名用户编辑于2024/03/22 16:44

高性能无机非金属材料。

1. 玻璃纤维

玻纤高性能材料,应用范围广泛。玻璃纤维诞生于二十世纪 30 年代,是以叶腊石、 石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石等主要矿物原料和硼酸、纯碱等化工 原料生产的无机非金属材料,具有质量轻、强度高、耐高低温、耐腐蚀、隔热、 阻燃、吸音、电绝缘等优异性能以及一定程度的功能可设计性,是一种优良的功 能材料和结构材料。 近几年玻纤热塑性增强材料发展迅猛,玻纤增强建材、短纤维及长纤维直接增强 材料等新型产品成为玻纤行业发展的新亮点,玻纤应用已从建筑建材、电子电器、 轨道交通、石油化工、汽车制造等传统工业领域扩展到航天航空、风力发电、过 滤除尘、环境工程、海洋工程等新兴领域。

分类原则不同,玻纤种类各有区别。根据产品形态和生产工艺的不同,公司玻璃 纤维产品可分为粗纱、细纱、粗纱制品、细纱制品四大类。其中粗纱包括直接纱、 合股纱和短切纱;细纱以纱线形态可分为初捻细纱、并捻细纱、膨体细纱及直接 细纱;粗纱制品包括多轴向织物、方格布、毡;细纱制品包括电子布和工业布。根据所匹配基体树脂材料的不同,可分为热固性玻璃纤维和热塑性玻璃纤维两大 类。

热固性树脂用玻璃纤维匹配的基体树脂主要为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树 脂、不饱和树脂、聚氨酯等。热固性树脂固化前是线型或带支链的聚合物,加 热固化后分子链之间形成化学键,成为三维的网状结构,一次成型、不可再次 加热熔融。主要用于需达到隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等效果的领域,如风 电叶片、电路板。

热塑性树脂用玻璃纤维匹配的基体树脂主要为聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚碳酸 酯、聚甲醛等。热塑性树脂在常温下为高分子量固体,是线型或带少量支链的 聚合物,分子间无交联,仅借助范德华力或氢键互相吸引。在成型加工过程中, 热塑性树脂经加压加热后即软化和流动,不发生化学交联,可以在模具内赋 形,经冷却定型,制得所需形状的制品。主要用于需达到韧性、耐蚀性、抗疲 劳性等效果的领域,如汽车制造、家用电器、电子电器、建筑材料。热塑性玻 璃纤维复合材料加工固化冷却以后,再次加热仍然能够达到流动性,具有良好 的再回收利用性。

玻纤生产池窑为主,坩埚拉丝逐步退出市场。玻璃纤维生产工艺主要有两种,分 别为两次成型-坩埚拉丝法和一次成型-池窑拉丝法。坩埚拉丝法:工艺复杂,先把玻璃原料高温熔制成玻璃球,然后将玻璃球二次 熔化,高速拉丝制成玻璃纤维原丝。  池窑拉丝法:把叶腊石等原料在窑炉中熔制成玻璃溶液,排除气泡后经通路运 送至多孔漏板,高速拉制成玻纤原丝。窑炉可以通过多条通路连接上百个漏板同 时生产。与坩埚拉丝法相比,池窑拉丝工序简单、节能降耗、成型稳定、高效高 产,便于大规模全自动化生产,成为国际主流生产工艺,用该工艺生产的玻璃纤 维约占全球产量的 90%以上。

2.产业链:源于石,工于业,用于民

上游矿石与化工原材为材,中游行业稳定集中度高,下游运用广泛,单行业占比 不大。玻纤产业链上游产业涉及采掘、化工、能源,下游产业涉及建筑建材、电 子电器、轨道交通、石油化工、汽车制造等传统工业领域及航天航空、风力发电、 过滤除尘、环境工程、海洋工程等新兴领域。其中,玻纤制品和玻纤复合材料处 于后端,即具体各领域运用端,产品包括各种玻纤织物及玻纤无纺制品。玻纤复 合材料由玻纤制品进行深加工制成,主要包括 CCL(覆铜板)、绝缘材料、浸渍涂 层制品、FRSP(热固性增强塑料制品)、FRTP(热塑性增强塑料制品)、增强建材 及其他复合板材/片材。

玻纤上游:包括石灰石、石英砂、叶腊石、硼钙石、硼镁石、白云石等矿石原 料,以及浸润剂、纯碱、硼酸等化工原料。矿石与化工原材料大部分可国内自 给。

玻纤中游:国内外集中度较高。全球看,中国巨石、美国 OC、日本 NEG、泰 山玻纤、重庆国际、美国 JM 六大厂商占全球产能接近 75%。国内看,截至2023 年中国巨石占比最大达 32%,其次为泰山玻纤及重庆国际占比分别为 16%、15%。山东玻纤、邢台金牛、江苏长海占比较小,分别为 6%、4%、3%。

玻纤下游:应用广泛,其中主要应用于建筑建材,其次为电子电气、交通运输、 管道、工业、新能源环保等方面,分别为 35%、29%、15%、12%和 9%。

3.源于海外,引入国内,后来居上

从全球玻纤发展历史来看,第一阶段(1930s-1958 年),此阶段玻纤在美国被发明,OC 采用铂金坩埚拉 制连续玻璃纤维的生产技术,实现大规模玻璃纤维生产;在二战前后,玻纤应 用领域从航空工业逐步向火箭发动机外壳、船舶材料等领域延伸,并且逐步在 交通、建筑、风电、电子等民用领域被大量使用。 第二阶段(1958年-1970s),此阶段生产技术变革从埚拉法过渡到池窑拉丝法, 生产效率大幅提升,同时高性能玻纤也逐步进入市场,如高强度、高模量玻璃 纤维。 第三阶段(1970s-至今),此阶段各种增强型浸润剂的应用,使增强型玻璃纤 维制品在复合材料中得到了极大发展。

从我国的发展历史看:第一阶段(1958 年-1988 年),此阶段为中国玻纤行业的起步期,1958 年上海 耀华玻璃厂年产 500 吨无碱玻纤车间正式投产,标志着我国玻璃纤维工业体 系建设开始。在接下来 30 年的发展中,我国建立了以大中型玻纤企业为骨干 的完整的玻纤工业体系。期间国内玻纤工艺技术主要以球法坩埚拉丝为主。

第二阶段(1989 年-2008 年),此阶段我国引入玻纤池窑拉丝技术,并逐步国 产化。1989 年珠海玻纤厂首次引进年产 4000 吨无碱玻璃纤维池窑拉丝生产 线全套技术和装备;1998 年,我国第一条完全国产化技术与装备的 7500 吨 池窑生产线在杭州玻璃集团有限公司新兴玻璃纤维厂建成投产;2004 年,中 国巨石建设了国内第一条年产 6 万吨池窑拉丝生产线,标志着我国大型玻纤 企业快速扩张和大规模生产的开始。2007 年,我国玻璃纤维产量达到 160 万 吨,跃居世界第一;2008 年,我国玻璃纤维的使用量和出口量跃居世界第一。

第三阶段(2008-至今),此阶段中国通过近 10 多年的提高与创新,建立了完 整的玻璃纤维原料、制造、装备等配套体系,形成了具有中国特色的玻璃纤维 生产方式,并且在池窑技术、玻璃配方与表面处理技术、自动化与智能化设备 应用、节约能源技术等方面达到国际领先的水平。根据中国玻璃纤维工业协会 和中国复合材料工业协会统计,2021 年我国玻纤产量已占世界玻纤产量的 65.68%。

百亿市场空间,全球竞争格局相对稳定。玻纤作为一种复合材料,广泛运用于电 子电器、机械、工业及各类日常生活用品,2022 年我国的产量为 660.5 吨,全球 产量接近 1000 万吨,以 4000-5000 元/吨的价格粗略计算,整体市场大约在 400- 500 亿元。 从全球看,截至 2022 年中国巨石、美国 OC、日本 NEG、泰山玻纤、重庆国际、 山东玻纤六大厂商占全球产能接近 75%,我国三大玻纤生产企业的玻纤年产能合 计占到国内玻纤产能的 70%以上。具体看,截至 2023 年中国巨石占比最大达 32%, 其次为泰山玻纤及重庆国际占比分别为 16%、15%。山东玻纤、邢台金牛、江苏 长海占比较小,分别为 6%、4%、3%。

资本与技术密集型产业,竞争格局持续优化。我国玻璃纤维行业设立门槛要求粗 纱产能不低于 5 万吨,而细纱产能不低于 3 万吨。仅粗纱方面,每万吨产能的 投资额达到 1.3-1.5 亿元,因此其投资门槛超 6 亿元,而细纱单位投资成本更高, 高额的投资门槛使行业成为典型的资产密集型产业。同时玻纤生产兼技术和管理难度较高,技术和资金密集型的特征使行业的集中度相对较高,全球前六大企业 (CR6)的市场份额长期维持在约 75%左右。 我国玻纤行业的竞争格局已经趋于稳定,主要包括三大企业分别为中国巨石、泰 山玻纤和重庆国际,其生产规模大、产品种类多、技术实力领先。与此同时,另 外三家相对较小的玻纤企业,即长海股份、四川威玻和山东玻纤,选择了差异化 的竞争策略。

2023 年:行业景气有限,新增和冷修同步,边际产量增加有限。截至 2023 年 12 月末,国内玻纤行业月度产量 57.80 万吨,同比去年增加 19110 吨。虽今年产能 依旧有投放,但在价格低迷的情况不少企业选择冷修,整体来看 2023 年行业边际 产量增加有限。 2024 年:景气决定产能投放进度,行业新增或可控。2024 年上半年预计将有 40 万吨产能投产,其中泰山玻纤、金牛和中国巨石分别投产 15/15/10 万吨。远期看, 2024 年全年有多条生产线存在点火预期,下半年新增产能或超 50 万吨。由于存 在资金问题,部分生产线推迟了动工、点火计划,2024 全年产能投放量还存在不 确定性。

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