机械性能全球最高水平!自增强复合材料有望代替碳纤维材料
近日,韩国科学家使用一种聚丙烯聚合物,成功开发出一种纯净的自增强复合材料,其机械性能位居同类自增强复合材料榜首,有望替代飞机用碳纤维增强复合材料,加速“空中出租车”时代的到来。研究成果刊发于最新一期《化学工程》杂志。为推进城市空中交通等未来出行方式的实现,科学家们需要开发出具有优异物理性能和可回收性能的新材料。自增强复合材料价格低廉、重量轻,且在处理和回收方面具有优势,因此,被寄望于能替代飞机用碳纤维增强复合材料。
聚丙烯树脂(PP)是一种高结晶性热塑性树脂,通过加聚反应而成的聚合物。系白色蜡状材料,外观透明而轻。聚丙烯具有优良的机械强度、化学稳定性和电绝缘性,可在110℃-120℃下连续使用,广泛应用于家用电器、包装用品、家具、农用制品、建筑制品等领域。
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全球聚丙烯产能主要分布在东北亚地区。2021年全球聚丙烯总产能超过1亿吨,产能相比2020年增加了813.5万吨。从区域产能分布来看,主要集中在东北亚、北美、中东、西欧等地,其中东北亚地区的产能占比超过45%。
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中国是全球最大的聚丙烯产能供给市场。进一步分析东北亚地区的主要国家/地区聚丙烯产能,2021年,中国大陆地区的产能占整个东北亚地区总量的比重超过70%,中国(包含台湾地区)的聚丙烯产能整体占东北亚地区的比重超过80%,占全球总产能的比重超过35%,位居全球第一。
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据前瞻产业研究院数据显示,2019-2021年,中国大陆地区的聚丙烯产能逐年增长,2021年超过3000万吨,同比2020年增长超过30%,国内聚丙烯行业正迎来新一轮扩能高峰期。https://img3.qianzhan.com/news/202204/29/20220429-be8618808281e97c.png
中国大陆地区聚丙烯企业产能排名TOP10。目前国内的聚丙烯生产企业主要有华东能源、国家能源集团宁煤、榆能化、浙江石化、恒力石化等。2021年,东华能源、国家能源集团宁煤、榆能化三家企业的聚丙烯产能均在100万吨及以上。
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与先前的研究相比,新获得的自增强复合材料拥有迄今最高水平的机械性能,其黏附强度、拉伸强度和抗冲击性分别提高了333%、228%和2700%。而且,当被用作小型无人机的框架材料时,该材料比传统的碳纤维增强复合材料轻52%,飞行时间增加了27%,证实了其在下一代飞行应用中的潜力。
前瞻产业研究院认为,聚丙烯树脂(PP)是五大通用塑料中消费量增长最快的产品。中国塑料协会预计未来几年我国聚丙烯需求年均增速6.4%。2021年以来,随着卫生事件降温,纤维消费增速放缓,但未来二胎政策、人口老龄化等领域对纤维消费预期依然乐观。总体来看,聚丙烯的消费结构正在从传统的塑编、BOPP膜领域向应用领域更加广泛、高端化、个性化的终端领域延伸。近两年,注塑消费已成为聚丙烯消费的主要领域,国内消费结构亦在逐步优化,看国际水平看齐。
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