玻璃纤维复合材料的市场与应用

据全球复合材料行业组织JEC数据，如图1所示，从全球复合材料产量来看，2022年全球复合材料产量约为1270万吨，其中，玻璃纤维复合材料约为400万吨，2018-2022年产量增速约为3%，亚洲为产量增长速度最快的地区，亚洲地区占全球复合材料的产量接近50%，其中，中国市场的全球产量占比约28%，但产值占比约为22%。

图1 2020-2022年全球复合材料产量及玻纤复材产量占比

据中国玻纤协会测算的数据显示，2013-2021年全球玻璃纤维产量总体呈现上升趋势，在众多企业产能扩张的背景下，2021年全球玻璃纤维产量在950万吨左右，同比增长11.76%，初步统计，2022年全球玻璃纤维产量超过1000万吨，如图2所示。

 图2 2013-2022年全球玻璃纤维产量情况（单位：万吨）

2013-2022年全球玻璃纤维需求量连续增长，随着全球建筑、新能源、电器等行业规模的飞速增长，玻璃纤维需求量也随之增长，2022年全球玻璃纤维需求量在1200万吨左右，可见图3，全球玻璃纤维基本处于供不应求的状态。

图3 2013-2022年全球玻璃纤维需求情况（单位：万吨）

我国玻璃纤维复合材料近年来发展势头迅猛，产量逐年增长，中国巨石等企业的产能建设也在逐步推进中，2023年预期部分产能释放，玻璃纤维产量将保持较快增长，从图4可看出，到2028年，我国玻璃纤维行业产量可能将超过1000万吨。

图4 2023-2028年中国玻璃纤维行业产量预测（单位：万吨）

玻璃纤维复合材料主要分为两种类型：热固性复合材料（FRP）和热塑性复合材料（FRT）。热固性复合材料主要以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等为基体，热塑性复合材料以聚丙烯树脂（PP）、聚酰胺（PA）为主。热塑性是指加工固化冷却以后，再次加热仍能达到流动性，并可以再次对其进行加工成型。从2013到2021年，中国热塑性产量增速约9%，高于热固7.45个百分点。热塑性复合材料投资门槛高，但产品生产过程自动化程度较高，以及产品可回收再利用，可逐渐替代热固性复合材料。热塑性产量从137万吨提升到274万吨，同时，热固产量从273万吨提升到310万吨，热塑性复合材料增长趋势明显。

图5 2013-2021年热塑性复合材料产量呈上升趋势

下图为2012-2021年中国玻璃纤维产量及占比，可见，全球和中国玻璃纤维产量呈上升趋势，国内产量占世界的总产量也逐年递增，到2020年，国内产量约占全球的约为70%。全球玻璃纤维总产量由530万吨增加至820万吨，同时，国内玻璃纤维总产量由288万吨增加至541万吨。2021年国内玻璃纤维产量达624万吨，同比增长15.2%。 

图6 2012-2021年中国玻纤产量及占比

玻璃纤维复合材料具有重量轻、强度高和绝缘性能好等特点，因此在各个领域都有广泛的应用。下面主要介绍其应用领域和应用范围。

（1）交通运输领域

由于城市规模的不断扩大，城市与城际的交通问题亟待解决，建设以地铁和城际铁路为主体的交通网络刻不容缓，玻璃纤维复合材料在高速列车、地铁等的轨道交通中正在不断增加。在汽车制造中也被广泛应用，例如车身、车门、引擎罩、内饰件、电子电器元件等部件，能够减轻汽车重量，提高燃油效率，并具有良好的抗冲击性能和安全性能。随着玻纤增强材料工艺技术的不断发展，玻纤复合材料在汽车轻量化中的应用前景也越来越广泛。数据显示，2013年以德国为首的欧洲国家，单车用玻璃纤维复合材料已经达300-365kg,占车重22.5%，美国单车用量也达到200-249kg,约占车重16.5%，而我国单车用量仅为90-110kg,仅占车重8%，远低于发达国家的平均水平，因此，国内需要玻璃纤维复合材料的前景广阔。

图7 2013年各国玻纤复合材料在汽车上的用量

（2）航空航天领域

由于其具有高强度和轻质特性，它们在航空航天领域得到广泛应用。例如，飞机机身、翼面、尾翼、地板、座椅、雷达罩、头盔等部件，以提高飞机的性能和燃油效率。最初研发的波音777飞机中只有10%的机身材料使用了复合材料，如今，先进的波音787飞机机身大约有一半使用复合材料，判断飞行器是否先进的一个重要指标是复合材料在飞行器上应用多少，玻璃纤维复合材料同时具有透波、阻燃等特殊功能，因此，在航空航天领域的发展仍有很大潜力。

（3）建筑领域

在建筑领域中用于制作墙板、屋顶和窗框等结构件，还可用于加固和修复混凝土结构，提高建筑物的抗震性能，可用于卫浴、游泳池等。另外，由于玻璃纤维复合材料具备优异的加工性能，是一种理想的自由曲面造型材料，可用于美学建筑领域。例如，亚特兰大的美国银行广场大楼的顶部有一个引人注目的金色尖顶，这种独特的结构是由玻璃纤维复合材料构成。

（4）化工领域

由于其具有优异的耐腐蚀性能，被广泛应用于储罐、管道、阀门等设备的制造，以提高设备的使用寿命和安全性。

（5）消费品和商业设施

工业齿轮，工业用、民用气压瓶，笔记本电脑、手机外壳，家用电器的零部件。

（6）基础设施

作为国民经济增长所必需的基础设施，桥梁、隧道、铁路、港口、公路等设施由于多功能、抗腐蚀和高载荷的要求，在全球范围内正在面临结构问题，玻璃纤维增强热塑性复合材料在基础设施的建设、改造、加固和修复中发挥了巨大的作用。

（7）电子电器

由于其具有良好的电绝缘性和防腐蚀性，主要用于电器罩壳、电器原件与电部件、输线电包括复合电缆支架、电缆沟支架等。

（8）体育休闲领域

由于其具有重量轻、强度高、可设计自由度大增，在体育器材方面得到了光伏应用，例如：滑雪板、网球拍、羽毛球拍、自行车、摩托艇等。

（9）风力发电领域

风能是一种可持续能源，其最大特点是可再生、无污染、储量大、分布广，风机叶片是风力发电机最重要的组成部分，因此对风机叶片的要求较高，必须满足强度高、耐腐蚀、重量轻、寿命长的要求，由于玻璃纤纤维复合材料能满足以上性能要求因此在全球范围内已被广泛用于生产风机叶片，在电力基础设施领域，玻璃纤维复合材料主要用于复合电杆、复合绝缘子等。

（11）光伏边框

在“双碳”发展战略背景下，绿色能源产业成为国民经济发展的热点和重点，其中包括光伏产业。近期玻纤复合材料用于光伏边框，有了实质进展，如果在光伏边框领域能够部分替代铝型材，对玻纤行业是一件大事。海上光伏电站要求光伏组件材料具备较强的耐盐雾腐蚀特性，铝是活泼金属，抵抗盐雾腐蚀能力很差，而复合材料无电偶腐蚀性，在海上光伏电站中是一种较好的技术解决方案。2021年全球太阳能市场规模约185GW，对应边框市场约230亿，其中中国占80%，约200亿；2022年因俄乌战争及拉动内需，组件爆增，预计光伏组件产能增长约30%，边框市场约300亿；2023年产能增长约20%，预计边框可达360亿；按照每年20%的增长幅度，预计2028年边框市场可达到千亿，如图7所示。如果全部使用玻纤增强聚氨酯边框，需用玻纤400万吨/年，需用聚氨酯100万吨/年。

图8 2021-2028光伏组件产能