礦用安全材料技術(shù)壁壘分析

礦用安全材料技術(shù)壁壘井下反應(yīng)型高分子材料產(chǎn)品與材料科學(xué)、化學(xué)工程、土木工程、地質(zhì)學(xué)、煤炭開采與勘探等學(xué)科高度相關(guān)，屬于交叉學(xué)科產(chǎn)業(yè)，技術(shù)含量較高。井下反應(yīng)型高分子材料產(chǎn)品可選擇的原料品種繁多，不同原料間即便只存在細(xì)微差別，其生成的最終產(chǎn)物性狀也可能完全不同。業(yè)內(nèi)企業(yè)需進(jìn)行大量實驗、檢測及實地使用以驗證配方有效性。只有通過長期研發(fā)、經(jīng)營實踐總結(jié)，生產(chǎn)廠商才能積累大量技術(shù)經(jīng)驗和產(chǎn)品配方，有效應(yīng)對各類復(fù)雜的應(yīng)用場景，進(jìn)而持續(xù)滿足客戶安全生產(chǎn)需求。綜上，進(jìn)入本行業(yè)面臨較高的技術(shù)壁壘。復(fù)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(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展政策，內(nèi)容著力于復(fù)材料行業(yè)先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。復(fù)合材料興起雖然只有半個多世紀(jì)，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(lǐng)域之一。誰在這種高技術(shù)領(lǐng)域占上風(fēng)，就可能在航空、航天、國防上領(lǐng)先。越來越多的復(fù)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(jìn)的問題，如回收、降低危害等等。目前我國復(fù)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(fù)合材料，如高分子復(fù)合材料、石墨烯復(fù)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(fù)合材料，如紙塑復(fù)合材料、木塑復(fù)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(chǔ)復(fù)合材料的生產(chǎn)。復(fù)合材料興起雖然只有半個多世紀(jì)，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(lǐng)域之一。誰在這種高技術(shù)領(lǐng)域占上風(fēng)，就可能在航空、航天、國防上領(lǐng)先。我國復(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。目前我國復(fù)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(fù)合材料，如高分子復(fù)合材料、石墨烯復(fù)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(fù)合材料，如紙塑復(fù)合材料、木塑復(fù)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(chǔ)復(fù)合材料的生產(chǎn)。我國復(fù)合材料種類較多，以目前行業(yè)中較為主流的復(fù)合材料產(chǎn)品碳纖維復(fù)合材料為例，根據(jù)CNPP的排名，市場上口碑較好的碳纖維復(fù)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(fù)材、吉林化纖和中復(fù)神鷹。根據(jù)中國企業(yè)數(shù)據(jù)庫企查貓，目前中國復(fù)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(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)目前體量較小，但發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｒ蛱祭w維、玻璃纖維等在復(fù)合材料行業(yè)的廣泛應(yīng)用，隨著國家相關(guān)鼓勵政策的落實，復(fù)合材料未來會出現(xiàn)快速增長。隨著國民經(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。其中交通運輸、工業(yè)設(shè)備發(fā)展推動高分子復(fù)合材料增長潛力很大，從子行業(yè)應(yīng)用看，航天航空、汽車、風(fēng)電等行業(yè)需求增長力度較強(qiáng)。根據(jù)全球預(yù)測增速6．6%測算，到2027年，中國復(fù)合材料市場規(guī)模有望達(dá)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(yù)計也將快速增長，這兩者都在推動復(fù)合材料及其成型工藝取得新的進(jìn)展。預(yù)計2027年全球復(fù)合材料市場規(guī)模將達(dá)1120億美元。中國復(fù)合材料行業(yè)市場排名我國復(fù)合材料種類較多，以目前行業(yè)中較為主流的復(fù)合材料產(chǎn)品碳纖維復(fù)合材料為例，根據(jù)CNPP的排名，市場上口碑較好的碳纖維復(fù)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(fù)材、吉林化纖和中復(fù)神鷹。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，已成為衡量一個國家國力與科技發(fā)展水平的重要指標(biāo)。近年來全球復(fù)合材料市場規(guī)模持續(xù)增長，2021年全球復(fù)合材料市場規(guī)模約為775．5億美元，同比增長4．8%，預(yù)計2022年將達(dá)到833．6億美元。下游應(yīng)用帶動行業(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，市場規(guī)模不斷擴(kuò)張，從2017年的1576．07億元增長至2031．74億元，期間年均復(fù)合增長率為6．55%。中國復(fù)合材料行業(yè)技術(shù)水平及特點經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，我國玻璃纖維復(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)用場景不盡相同。目前，我國玻璃纖維復(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)計方案創(chuàng)新，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計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)計團(tuán)隊，諸多因素提高了供應(yīng)商的整體準(zhǔn)入門檻。一方面，2021年以來的風(fēng)電平價上網(wǎng)壓力倒逼整個風(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，主動降本能力強(qiáng)的配套廠商競爭優(yōu)勢凸顯。除根據(jù)主機(jī)廠的要求被動降本外，上游配套廠商可以在滿足下游需求的基礎(chǔ)上，通過多種途徑主動降本，比如不斷優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，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)營規(guī)模大、研發(fā)實力強(qiáng)的配套廠商主動降本能力和競爭優(yōu)勢更強(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)境下長期、穩(wěn)定、高效運行，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)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/樹脂復(fù)合、碳/碳復(fù)合、玻纖/樹脂復(fù)合、芳綸/樹脂等典型復(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%。中國復(fù)合材料行業(yè)競爭梯隊目前我國復(fù)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(fù)合材料，如高分子復(fù)合材料、石墨烯復(fù)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(fù)合材料，如紙塑復(fù)合材料、木塑復(fù)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(chǔ)復(fù)合材料的生產(chǎn)。中國復(fù)合材料企業(yè)布局我國復(fù)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(fù)合材料業(yè)務(wù)多為國內(nèi)布局，國外銷售網(wǎng)絡(luò)還有進(jìn)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(qiáng)的業(yè)務(wù)競爭力。我國復(fù)合材料行業(yè)面臨的問題國產(chǎn)復(fù)合材料自動化成型工藝的應(yīng)用比例較低，主要局限于航空和航天等高端領(lǐng)域，民用復(fù)合材料仍以傳統(tǒng)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。復(fù)合材料制造關(guān)鍵裝備技術(shù)水平薄弱，以進(jìn)口引進(jìn)為主、仿制為輔，部分裝備如熱熔預(yù)浸機(jī)、纏繞機(jī)、熱壓罐、熱壓機(jī)的設(shè)計制造以及復(fù)合材料自動鋪放設(shè)備、預(yù)浸料自動拉擠設(shè)備的研制雖取得一定突破，但在科研和生產(chǎn)中對進(jìn)口裝備的依賴程度仍較高。我國復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)件設(shè)計以跟蹤替代應(yīng)用為主，自主設(shè)計應(yīng)用能力較弱。例如，根據(jù)國外的實際應(yīng)用統(tǒng)計，主承力結(jié)構(gòu)使用T300級碳纖維復(fù)合材料的減重效率可達(dá)25%，而我國減重效率則相對較低，多數(shù)不到20%