注：煙臺泰和表示煙臺泰和新材料股份有限公司；藍星新材表示藍星化工新材料股份有限公司；中化國際表示中化國際股份有限公司；河北硅谷表示河北硅谷化工有限公司；中芳特纖表示中芳特纖股份有限公司；儀征化纖表示儀征化纖股份有限公司；江蘇瑞盛表示江蘇瑞盛新材料科技有限公司；平煤神馬表示中國平煤神馬集團。

 

    在平臺建設方面，我國建立了多個芳綸纖維國家及地方研發與技術平臺。例如，東華大學是纖維材料改性國家重點實驗室依托單位，華南理工大學是制漿造紙工程國家重點實驗室依托單位，煙臺泰和新材料股份有限公司是國家芳綸工程中心依托單位，中藍晨光化工研究院有限公司是纖維等高分子材料多品種、小批量軍工材料研發的依托單位。

 

 

    玻璃纖維是一種優良的功能材料和結構材料。“十三五”以來，玻璃纖維產能保持低速擴張，新增產能主要集中在少數企業。

 

 

 

    環氧樹脂是由環氧氯丙烷與雙酚 A 縮聚而成的熱固性樹脂，大量用作復合材料的基體樹脂，尤其在航空用復合材料中占主導地位。2016 年世界環氧樹脂總產能約為 4.62×106 t/a。目前，陶氏化學公司、南亞塑膠工業股份有限公司和美國邁圖特種化學品公司 3 家企業的環氧樹脂產能位居全球產能前 3 位，占全球環氧樹脂總產能的 37%。我國環氧樹脂產業 2017 年的產能為 2.3×106 t/a，占世界總產能的 50%，2017 年的產量為 1.2×106 t。我國生產的環氧樹脂有 9% 用于復合材料領域，其余用于電子電器、涂料、膠黏劑等領域。

 

    鄰甲酚醛環氧樹脂是以鄰甲酚醛樹脂替代雙酚 A 得到的環氧樹脂，比雙酚 A 型環氧樹脂具有更高的環氧值，固化時能夠提供 2.5 倍的交聯點，使復合材料具有更高的熱穩定性、機械強度、電氣絕緣性以及耐化學藥品性。目前，世界鄰甲酚醛環氧樹脂市場基本被日本、美國、瑞士等國家的企業壟斷，我國尚不能規模化生產高品質、高純度的鄰甲酚醛環氧樹脂。

 

    通常情況下，環氧樹脂經過固化處理形成網狀立體聚合物，將復合材料骨材包絡在網狀體中。根據固化溫度不同，可以分為室溫固化（20~30℃）、中溫固化（50~130℃）、高溫固化（130℃以上）等。與高溫固化相比，中溫固化具有固化溫度低、對模具要求不嚴、內應力小、尺寸穩定等優點，具有廣闊的發展空間。為避免固化后的環氧樹脂產生韌性差、脆性強等問題，需要對其進行增韌改性，包括橡膠類彈性體增韌、高性能熱塑性聚合物增韌、熱致液晶聚合物增韌等。另外，還需要對環氧樹脂進行阻燃改性，近年來無鹵阻燃劑得到廣泛研究與應用。分子結構中帶有一定量 N、Si 或 P 元素的功能單體，用作阻燃環氧樹脂的反應性單體或固化劑，使樹脂復合材料具有較好的阻燃性。目前國內的阻燃劑生產企業如浙江萬盛股份有限公司、江蘇雅克科技股份有限公司等已開始生產有機磷系無鹵阻燃劑，但整體水平及效果與發達國家尚有較大差距。

 

 

    酚醛樹脂，作為廣泛用于復合材料的基體樹脂，是由酚類化合物（如苯酚）和醛類化合物（如甲醛）縮聚而成的熱固性樹脂，其中最典型、最重要的一種酚醛樹脂是以苯酚和甲醛縮聚而成的聚合物。2016 年，國內約有 200 多家酚醛樹脂生產企業，產能約為 1.3×106 t/a，產量約為 1.02×106 t，居世界第 1 位。但對于一些高性能酚醛樹脂及其復合技術、鑄造技術等，我國尚未掌握核心關鍵技術，亟需提升國內企業的酚醛樹脂改性和鑄造水平。

 

    酚醛樹脂脆性大、延伸率低，且其結構上的酚羥基和亞甲基易氧化。為滿足航空、航天及其他高端領域對酚醛樹脂性能的要求，需進行增韌改性和耐熱改性。在目前已有的改性酚醛樹脂中，硼酚醛樹脂將 B 元素引入到酚醛樹脂分子結構中，使酚醛樹脂呈現出高氧指數、低毒、低煙等特點，是火箭、航天、導彈、核電站和汽車剎車片等領域急需的重要材料之一。

 

 

    在特種樹脂基體方面，主要有雙馬來酰亞胺樹脂、氰酸酯樹脂、苯并噁嗪樹脂等。這些特種樹脂具有良好的耐熱性、阻燃性、耐輻射、透波性、電絕緣性和機械性，被認為是具有廣闊發展前景的一類熱固性聚合物基體樹脂，有望成為環氧樹脂的繼任者，在航空和航天領域得到廣泛應用。在美國第四代戰斗機 F-22 中，復合材料的用量占其結構總質量的 24%，其中 70% 為雙馬樹脂基復合材料。近 30 年來，美國、日本、英國、德國等相繼對雙馬來酰亞胺樹脂等特種樹脂基體進行了大量改性研究，以制備出性能更優異的基體樹脂材料。這些特種樹脂在國內均有研發和生產，與國際先進水平相比，在量產規模和產品穩定性方面存在較大差距。

 

    特種樹脂基體復合材料作為高性能材料在實際應用時需解決兩大技術難題：①通過共聚、共混或其他方式，改善樹脂的加工性能，解決固相高溫固化成型帶來的脆性大、易斷裂等問題；②在確保材料具有足夠高的耐熱性能、力學性能和機械強度的同時，提高韌性，制備集強度、韌性、耐熱性、加工性等優異性能于一身的復合材料，滿足航空、航天及其他軍工領域的使用要求。

 

 

 

    ①在航空領域，復合材料的應用水平得到提升，用量占比越來越高，如我國第四代戰斗機的復合材料用量占比為 25%，大型運輸機復合材料用量占比為 15%，某型直升機復合材料用量占比為 34%。另外，我國正在研發階段的大型客機計劃在尾翼、機翼等結構中使用碳纖維復合材料，復合材料用量將占其結構重量的 15%~25%。

   ②在航天領域，隨著樹脂基體性能的不斷提高和先進工藝技術的逐步應用，我國航天結構中復合材料的應用趨勢由小尺寸次承力結構到大尺寸主承力結構方向發展。

   ③在兵器行業彈箭武器上，主要使用玻璃纖維、碳纖維增強復合材料等，其應用范圍由非承力和次承力結構件發展到主承力結構件，如抗高過載的高內壓火箭發動機殼體、大口徑穿甲彈彈托等。據不完全統計，兵器行業玻璃纖維的年用量已達到上千噸，碳纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維的年用量已分別達到 50 t、 70 t、10 t 以上。

   ④在民用領域，風力發電和汽車方面的復合材料應用為碳纖維復合材料產業注入新的活力，熱塑性復合材料在軌道交通和汽車產業領域應用前景廣闊。

 

 

    隨著高性能復合材料的廣泛應用，復合材料制造工藝朝多元化、自動化方向快速發展，復合材料成型工藝從 2~3 種（手糊和手工鋪貼）發展到近 10 種（自動鋪放），2016 年復合材料構件自動化制造的比例達到 50%，2020 年年底將達到 65% 以上。“十二五”期間，我國復合材料自動化制造技術得到較好發展，自動鋪帶、自動鋪絲以及預浸料自動拉擠等先進高效的工藝技術正逐步投入應用，發展了熱熔預浸料生產和熱壓罐復合材料成型工藝技術、纖維 / 布帶纏繞成型技術、樹脂傳遞模塑料成型工藝（RTM）成型技術和復合材料結構整體成型技術，復合材料制造技術體系初步形成，可用于研制和小批量生產碳纖維、玻璃纖維和芳綸增強高性能酚醛樹脂、環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂和聚酰亞胺等多種復合材料，主要應用于汽車零部件、軌道交通、通信電力、建筑建材、電力 / 電器、市政基礎設施、新能源開發等領域，基本滿足了航空、航天、兵器、能源和交通運輸領域的需求。

 

 

    我國結構功能一體化復合材料技術發展顯著，結構吸波和透波復合材料在新型飛機、導彈、艦船、地面車輛等領域得到大量應用。結構裝甲復合材料兼具抗彈防護和結構承載功能，第一代的抗彈 / 結構復合材料——高強玻璃纖維增強樹脂基復合材料，性能已達到美國 MIL-46197A 結構裝甲復合材料標準，已用于多種裝甲裝備的艙門艙蓋。第二代的抗彈 / 結構復合材料具備抗彈、承載、隱身等多功能一體化的特點，在保持較高剛強度和抗彈性能的情況下，在較寬雷達波段吸波效果突出，已用于坦克大型動力艙頂蓋和外露部件。我國樹脂基防熱復合材料在載人航天和星空探測等發展計劃的推動下，研制出蜂窩增強低密度樹脂基防熱復合材料并在載人返回艙上實現成功應用。高性能碳纖維復合材料是復合材料產業的核心， 2016 年世界碳纖維復合材料年用量約為 1.1×105 t，市場總價值約為 200 億美元，市場發展前景廣闊。我國復合材料經過 30 多年的發展，已建立起一批復合材料構件研發平臺和制造基地，以促進復合材料技術及產業水平的提升。

 

 

    目前，我國以碳纖維增強復合材料為代表的高性能高分子復合材料尚處于發展階段，與國外先進水平相比，仍有較大差距。我國相關產品研發和產業發展方向多是對標國外已有產品，以跟蹤仿制為主，產品的進口依賴程度較高，產業化進程緩慢，部分領域嚴重滯后于世界材料強國的發展速度。

 

 

    我國高性能纖維各品種發展不均衡。對于高性能無機纖維來說，玻璃纖維進入產業化發展成熟期，產品質量好且市場占有率高；碳纖維處于產業化初期，產能不斷提高，但產量及市場占有率較低，產品質量的穩定性還有待提高；芳綸纖維處于產業化初期，已具備一定的產能，但產量較低，產品質量穩定性和市場占有率還有待進一步提高。國產碳纖維生產成本居高不下，用于航空、航天等領域的高性能碳纖維與國外存在代差，自主創新能力亟待加強。同時，我國碳纖維應用市場培育遲緩，風力發電、汽車等產業大規模應用尚未進行，工業需求的拉動力較弱。現有碳纖維企業的產品多集中于生產 T300 級碳纖維，存在一定的低水平無序擴張，再加上國外相關企業對我國中低檔碳纖維進行價格打壓，不利于碳纖維產業的成長，難以形成具有競爭力和可持續健康發展的產業。在對位芳綸方面，國外企業不斷通過價格手段對我國芳綸產品進行精準打壓，致使國內企業使用國產芳綸產品的積極性不高。同時，國內芳綸生產企業還面臨著國外加強對芳綸單體（對苯二甲酰氯）出口控制的挑戰。總之，目前我國芳綸產業的成長與發展困難重重。

 

 

    樹脂基體是纖維增強復合材料中最薄弱、最先受到破壞的組分，對復合材料整體性能的發揮起著關鍵作用。我國在樹脂基體方面存在的問題和差距主要表現為：①研發力量薄弱，研究主體以高校與科研院所為主，與企業開展復合材料的應用研究相對脫節；②高品質、高純度的環氧樹脂、酚醛樹脂及改性高端產品規模化生產能力低；③針對高端領域的先進復合材料要求，樹脂復配體系設計能力有待加強；④高性能樹脂基體產業化能力不足，缺乏滿足低頻段、全向隱身、透波、低密度、防隔熱、防彈等性能的產品。此外還需要加大新型超材料、頻率選擇、石墨烯等新技術、新材料在結構吸波和透波領域的應用力度。

 

 

    （1）我國復合材料的結構件設計以跟蹤替代應用為主，自主設計應用能力較弱。目前，根據國外的實際應用統計，主承力結構使用 T300 級碳纖維復合材料的減重效率可達 25%，而我國減重效率則相對較低，多數不到 20%。

 

    （2）國產復合材料自動化成型工藝的應用比例較低，總體不足 20%，主要局限于航空和航天等高端領域，民用復合材料仍以傳統的手糊或手工鋪貼成型為主，與國外的自動化制造水平存在明顯差距。工藝落后使復合材料性能離散大、成品率低、成本高，成為制約高性能復合材料發展的突出問題。

 

    （3）復合材料制造關鍵裝備技術水平薄弱，以進口引進為主、仿制為輔，部分裝備如熱熔預浸機、纏繞機、熱壓罐、熱壓機的設計制造以及復合材料自動鋪放設備、預浸料自動拉擠設備的研制雖取得一定突破，但在科研和生產中對進口裝備的依賴程度仍較高。

 

    （4）高性能樹脂基復合材料應用水平與發達國家先進水平存在明顯差距。我國研制的 ARJ 21 支線客機復合材料用量占比約為 2%，正在研制的 C919 中型客機復合材料用量占比約為 10%，而國外最新研制的波音 787、空中客車 A350 等大型客機復合材料用量占比則達到 50% 以上。歐洲直升機公司的 NH90 直升機復合材料達到了 95%，而國內新型直升機 Z10 的復合材料用量占比僅為 34%。高性能樹脂基復合材料在大型客機、風力發電和汽車等領域的大規模應用尚未破局，復合材料產業尚未形成規模。

 

    （5）結構功能復合材料基礎薄弱，技術發展缺乏綜合設計能力。增強材料、樹脂基體、功能填料等原材料的研究單位分散，低水平、同質化競爭嚴重，性能無法滿足現有需求。新型超材料、頻率選擇、石墨烯等新技術、新材料在結構吸波和透波領域的應用取得一定進展，但仍然處于理論設計和試驗驗證階段，離實際工程應用要求仍然存在差距。盡管我國在結構 / 吸波復合材料、結構 / 抗彈復合材料、結構 / 防熱復合材料方面的研究取得明顯進展，但結構功能復合材料的發展仍存在頂層設計欠缺、資源整合能力不夠、重要領域空缺、跨學科綜合設計能力不足和技術共享不充分、低水平重復等問題，尚未形成通用化、系列化、標準化的材料體系，缺少支撐未來技術發展的高性能產品。

 

 

 

 

    面向 2025 年的發展目標為：完成國產碳纖維品種系列化、工藝多元化、產能規模化，高強、高強中模和高模高強碳纖維主要產品滿足應用需求，具備產業競爭力；突破大規模一體化對位芳綸生產制備技術，建成萬噸級生產線；建立基于高強中模碳纖維的第二代先進復合材料規模化制備與應用平臺，實現在大飛機、載人航天等重大工程中的應用，并在武器裝備方面得到全面替代應用，達到世界先進水平。

 

    重點發展方向包括：①加強國產碳纖維高性能、低成本制備技術研發，突破 T1100 級別碳纖維的國產化技術，開展 M55J 級高模高強碳纖維穩定工程化技術研究以及 M65J 級碳纖維制備關鍵技術研究，產品實現國防型號應用。突破具有高強高模高韌高延伸、壓縮與拉伸性能均衡發展特征的國產碳纖維制備技術；開展千噸級及以上規模的 T300、 T700 和 T800 級碳纖維低成本產業化制備技術研究，開展高速干噴濕紡紡絲工藝系統技術集成研究；突破 48 K 以上大絲束碳纖維批量生產關鍵技術。②突破大規模一體化對位芳綸生產制備技術，建成萬噸級生產線。③開展碳纖維復合材料設計與在航空和航天等領域的應用技術研究，包括與國產 T800 級碳纖維匹配的高韌性預浸料用樹脂設計改進及規模化合成技術，RTM 樹脂配方設計及規模化合成技術，國產高強中模碳纖維預浸料質量與性能一致性控制技術，RTM 復合材料增韌技術，復合材料快節拍制造技術研究，國產高強中模碳纖維復合材料適航驗證技術等。④開展高強高模高韌且拉壓平衡碳纖維增強樹脂基復合材料技術研究，研發以全面替代高性能鋁合金為目標的第三代先進復合材料。⑤實現國產低成本高性能高分子復合材料在建筑、風電葉片、輸電纜線、汽車和軌道交通等領域的應用。

 

 

    面向 2035 年的發展目標為：通過自主創新，建立滿足我國應用需求的高性能增強體纖維技術與產品系列，形成國防用國產高性能纖維及其復合材料的持續自主保障能力。研發出國家優勢產業、戰略產業以及新型武器裝備所必需的新型高性能纖維復合材料，通過使用環境下的規模化驗證，提高產品的性能和市場競爭力。實現國產高性能高分子復合材料產業化及推廣應用，使我國復合材料技術達到世界同步發展水平并逐步實現全面超越和引領國際發展水平。

 

    重點發展方向包括：①實現 M55J、M65J、T1100 等級別的高性能碳纖維的工程化制備，滿足國防軍工與國民經濟發展需求。②根據實際服役環境對材料性能的需求，實現高性能新型樹脂基體的結構設計及高分子復合材料超微界面控制，實現復合材料快速成型新方法、超大尺寸復合材料一體化成型等新型技術的開發。③建立起國產高分子復合材料產業技術創新體系，滿足國防及國民經濟重大領域的需求。

 

 

    高性能高分子復合材料的發展，應堅持以重大領域應用為導向、以科學認知提升為基礎、以關鍵技術突破為中心、以產業創新為目標，既瞄準國家重大工程急需，又兼顧前沿科學技術發展，消除制備與應用脫節的現象，快速提高產業技術成熟度，建立嚴格科學合理的運行機制。

 

 

    在高性能高分子復合材料高性能化、低成本化發展趨勢的帶動下，以航空和航天等國家安全領域的高端產品需求為導向，不斷進行技術突破，提供關鍵戰略基礎材料保障，同時在以汽車、風力發電、壓力容器等為代表的民用領域擴大應用，提升企業自身造血功能，實現國產高性能高分子復合材料產業的健康可持續性發展，滿足國家安全、國防現代化建設、國民經濟和國家中長期重大工程的需要。

 

 

    加強投入及引導，從高性能纖維增強體–復合材料–市場應用進行系統布局和技術攻關，夯實發展基礎。重點培育技術與裝備硬實力，建設復合材料設計–制造–應用為一體的完整產業技術鏈條。推動高性能高分子復合材料在能源、交通運輸、建筑工程等重點民用產業的發展，形成高性能纖維增強體研發與生產、高性能樹脂研發生產和復合材料制備及應用的完備產業鏈。

 

 

    加強相關交叉專業的融合，擴大人才培養規模并加強跨專業復合型人才培養；在重點企業建立企業技術中心和重點實驗室等高水平開放研究平臺，切實加強和提升企業的工藝技術水平；重視檢測標準、工藝標準及產品質量標準規范的建立；尊重知識產權，建立合理有序的人才流動機制，為我國高性能高分子復合材料技術產業持續健康發展提供自主創新源動力。