一、玻璃纖維為主流增強(qiáng)材料，技術(shù)拉動(dòng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)
1.玻纖作為主流增強(qiáng)材料，下游應(yīng)用可涵蓋交通領(lǐng)域
玻璃纖維是以葉蠟石、石英砂、石灰石等礦物為原料，配合純堿、硼酸等化工原料經(jīng)高溫熔制拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的纖維增強(qiáng)材料；傳統(tǒng)的金屬材料及非金屬材料相比，玻纖具有耐高溫、抗腐蝕、強(qiáng)度高、比重輕、延伸小及電絕緣性能好等特性。玻璃纖維復(fù)合材料是以玻璃纖維及其制品（玻纖紗、布、氈等）為增強(qiáng)材料，以合成樹(shù)脂為基體材料，經(jīng)復(fù)合工藝制作而成的功能型材料；玻纖復(fù)材不僅繼承了玻纖自身的優(yōu)點(diǎn)，還具備節(jié)約能源、設(shè)計(jì)自由度大、以及適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。目前玻纖類(lèi)占到增強(qiáng)纖維復(fù)材整體約90%，廣泛用于建筑、工業(yè)管罐、汽車(chē)與交通運(yùn)輸、電子電氣、風(fēng)電等領(lǐng)域。
玻纖多樣性決定玻纖增強(qiáng)材料多元化發(fā)展。目前，國(guó)際上玻纖應(yīng)用品種已達(dá)5000多種，6000多個(gè)規(guī)格用途，品種與規(guī)格以每年平均增長(zhǎng)1000~1500種的速度迅猛發(fā)展，品類(lèi)繁多的玻璃纖維也決定了玻璃纖維增強(qiáng)材料的多元化。玻璃纖維增強(qiáng)材料按增強(qiáng)材料的類(lèi)型可以分為玻纖紗增強(qiáng)復(fù)合材料以及玻纖氈增強(qiáng)復(fù)合材料；按照基體樹(shù)脂的不同，可分為玻纖增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料以及玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，其中玻纖增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料主要以熱固性樹(shù)脂如不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂等為基體，熱塑性以聚丙烯樹(shù)脂（PP）、聚酰胺（PA）為主。多元化的玻纖增強(qiáng)材料性能各異，為適應(yīng)不同領(lǐng)域的需求奠定了基礎(chǔ)。玻纖增強(qiáng)
復(fù)合材料已形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。目前，世界玻纖產(chǎn)業(yè)已形成從玻纖、玻纖制品到玻纖復(fù)合材料的完整產(chǎn)業(yè)鏈，其上游產(chǎn)業(yè)涉及采掘、化工、能源，下游產(chǎn)業(yè)涉及建筑建材、電子電器、軌道交通、石油化工、汽車(chē)制造等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域及航天航空、風(fēng)力發(fā)電、過(guò)濾除塵、環(huán)境工程、海洋工程等新興領(lǐng)域。
中國(guó)交通領(lǐng)域玻纖需求占比16%，較全球尚有提升空間。據(jù)OC統(tǒng)計(jì)，2020年全球玻璃纖維市場(chǎng)中建筑領(lǐng)域（包括住宅、商業(yè)建筑、水儲(chǔ)運(yùn)等）的玻纖需求約占35%；交通運(yùn)輸（轎車(chē)、卡車(chē)、公共汽車(chē)、火車(chē)、航海等）約占26%，電子電器等消費(fèi)領(lǐng)域15%，工業(yè)領(lǐng)域（管罐等）13%，風(fēng)電及能源領(lǐng)域11%。國(guó)內(nèi)玻纖應(yīng)用領(lǐng)域與全球類(lèi)似，但交通運(yùn)輸領(lǐng)域占比16%，較全球比例尚有一定提升空間。2.技術(shù)升級(jí)提高材料性能，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性材料成為主流
從熱固到熱塑、從短玻纖到長(zhǎng)玻纖，汽車(chē)領(lǐng)域玻纖應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)開(kāi)拓。20世紀(jì)30年代玻璃纖維問(wèn)世以來(lái)，如何將玻纖更好的用于增強(qiáng)復(fù)合材料成為熱點(diǎn)問(wèn)題。20世紀(jì)中葉，人們首先將玻璃纖維與熱固性樹(shù)脂相復(fù)合，推出SMC為代表的的熱固性復(fù)合材料，可用于汽車(chē)的車(chē)門(mén)、保險(xiǎn)杠等制件。1972 年人們第一次將玻璃纖維氈用做增強(qiáng)材料，研發(fā)出GMT即玻纖氈增強(qiáng)熱塑性材料，多應(yīng)用于座椅骨架、車(chē)頂棚、發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)罩等。20世紀(jì)90年代，長(zhǎng)玻纖熱塑材料LFT的推出，將應(yīng)用領(lǐng)域拓展至汽車(chē)前端支架、儀表盤(pán)、車(chē)底護(hù)板等。當(dāng)前玻纖增強(qiáng)材料技術(shù)大幅提升，應(yīng)用領(lǐng)域也明顯拓寬。從技術(shù)發(fā)展的步伐判斷，玻纖增強(qiáng)材料整體的發(fā)展趨勢(shì)：由玻纖增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料向玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料發(fā)展，由短玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料向長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料發(fā)展。
從熱固到熱塑
SMC材料開(kāi)啟玻纖增強(qiáng)材料工藝化應(yīng)用大門(mén)。SMC是一種玻纖增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料，被定義為可壓塑的、B階的片狀熱固性復(fù)合材料，實(shí)質(zhì)上是一種特殊形態(tài)的預(yù)浸料。最早的SMC配方以不飽和聚酯為基體樹(shù)脂，后來(lái)升級(jí)到可選用性能更好但成本更高的乙烯基酯樹(shù)脂。其性能優(yōu)越，玻璃相對(duì)密度（比重）小，為1.6~2.0，比最輕的金屬鋁還輕；比強(qiáng)度高，遠(yuǎn)高于鋼材和鑄鐵。同鋼材、鑄鐵比較，抗拉強(qiáng)度雖與鋼材有一定差距，但已與鑄鐵相當(dāng)甚至超過(guò)，而壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度已接近于鋼材。玻纖增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料除具有良好的機(jī)械力學(xué)性能、物理化學(xué)性能外，還具有良好的加工性能和成型性能。通常采用的制造工藝有手糊、樹(shù)脂傳遞閉合模壓工藝（RTM）、片狀模壓成型工藝（SMC）。其中手糊和RTM成型周期長(zhǎng)，不適合進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。而SMC工藝有較高的生產(chǎn)效率，制品尺寸精確，表面光潔，多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品可一次成型，無(wú)需有損制品性能的二次加工，制品外觀及尺寸的重復(fù)性好，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，適合于制造批量大的結(jié)構(gòu)件、連接件。自20世紀(jì)60年代德國(guó)拜耳公司實(shí)現(xiàn)了片狀模塑料（SMC）工業(yè)化生產(chǎn)后，70 年代SMC得到迅速發(fā)展，壓制成型了各種車(chē)輛零件和殼體。由于產(chǎn)品質(zhì)量好、機(jī)械化程度高，推動(dòng)了復(fù)合材料在車(chē)輛制造中的發(fā)展和應(yīng)用。在1990s末期，美國(guó)的燃料價(jià)格空前高漲，汽車(chē)減重的壓力空前巨大，SMC材料由于能良好的替代汽車(chē)上的部分金屬，發(fā)展達(dá)到頂峰。
SMC發(fā)展受限于材料性能，玻纖增強(qiáng)熱塑性材料有望接下玻纖增強(qiáng)材料發(fā)展接力棒。如果說(shuō)SMC 材料叩開(kāi)了玻纖復(fù)合材料的大門(mén)，那么玻纖增強(qiáng)熱塑性材料則給行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的希望。當(dāng)SMC 材料開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用時(shí)，由于自身材料性能的限制，在面對(duì)很多更高要求的挑戰(zhàn)時(shí)就會(huì)顯得力不從心，例如SMC進(jìn)入了很多汽車(chē)器件，突然間要承受
一些汽車(chē)制造商采用的范圍更寬的電泳和涂裝溫度，因而在很多工廠中出現(xiàn)了起泡和油漆空鼓的同題，同時(shí)，廢氣治理及固廢回收處理技術(shù)不成熟也是影響熱固性復(fù)合材料生產(chǎn)和應(yīng)用的主要問(wèn)題玻纖增強(qiáng)熱塑性材料（GMT為例）自1972年研發(fā)成功以來(lái)，由于其自身的種種優(yōu)點(diǎn)，不僅成功對(duì)SMc 材料的原有領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了升級(jí)，更是填補(bǔ)了SMC材料的空白領(lǐng)域，被譽(yù)為最受寵的“21世紀(jì)綠色復(fù)合材料”。
2013~2021年，中國(guó)熱塑產(chǎn)量復(fù)合增速9.05%，高于熱固7.45個(gè)百分點(diǎn)。熱塑性復(fù)合材料投資門(mén)檻較高，但產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度高、較易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)及產(chǎn)品回收再利用，并且憑借其優(yōu)良的性能對(duì)熱固實(shí)現(xiàn)一定替代。2013~2021年，熱塑產(chǎn)量從137萬(wàn)噸提升至274萬(wàn)噸，CAGR達(dá)9.05%；同期熱固產(chǎn)量從273萬(wàn)噸提升至310萬(wàn)噸，CAGR僅1.60%，低于熱塑7.45 pct。熱塑產(chǎn)量長(zhǎng)期增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，主要受益于汽車(chē)、家電等領(lǐng)域復(fù)合材料的快速滲透；熱固2020年增速激增，超過(guò)30%，主要受益于陸上風(fēng)電搶裝需求。歐洲市場(chǎng)熱塑產(chǎn)量增速也明顯超過(guò)熱固，目前仍以SFT為主。據(jù)AVK公司編制的《2021復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告》，歐洲熱固產(chǎn)量從2011年的94.4萬(wàn)噸小幅提升至2021年的94.8萬(wàn)噸，CAGR僅0.04%。同期SFT、LFT、GMT、CFRTP等熱塑產(chǎn)品CAGR達(dá)3.26%。2021年，熱塑類(lèi)產(chǎn)品產(chǎn)量同比增長(zhǎng)25.57%至166萬(wàn)噸，占比提升3.12pct至56.04%。2021年歐洲碳纖維增強(qiáng)塑料產(chǎn)量5.2萬(wàn)噸，過(guò)去10年CAGR為10.59%，處于較快發(fā)展的階段。
玻纖增強(qiáng)熱塑性材料更能適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境，市場(chǎng)拓展不斷有新突破。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)綠色化轉(zhuǎn)型和綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展，熱塑性復(fù)合材料已經(jīng)在汽車(chē)及軌道交通輕量化、智能物流、綠色建筑、體育休閑及現(xiàn)代農(nóng)牧業(yè)養(yǎng)殖等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大市場(chǎng)潛力。例如，福建海源成功研發(fā)出建筑模板制品，進(jìn)入建筑模板市場(chǎng)；杭州華聚的連續(xù)擠拉成型的熱塑性蜂窩夾芯板材已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外各類(lèi)箱式貨車(chē)、物流車(chē)和房車(chē)領(lǐng)域；河北立格與中鐵聯(lián)運(yùn)物流股份有限公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，成功進(jìn)軍物流運(yùn)輸行業(yè)。
從短玻纖到長(zhǎng)玻纖
玻纖長(zhǎng)短對(duì)復(fù)合材料性能影響較大，長(zhǎng)玻纖性優(yōu)優(yōu)于短玻纖。玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料樣幫教璃纖維增強(qiáng)方式的不同，分為短玻纖（STT）長(zhǎng)安琪纖（LFT）和玻璃纖維氈（GMT）增強(qiáng)三種類(lèi)程。短玻纖長(zhǎng)度一般在6mm以下，長(zhǎng)玻纖一般在10-15 mm。據(jù)研究顯示，玻纖的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，玻纖復(fù)合材料制品的性能就越好。SFT是玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的主要品種，具有成型工藝簡(jiǎn)單、周期短等優(yōu)勢(shì)，但是其性能在很多地方仍不能滿足汽車(chē)零部件的需求。相比之下，LFT增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的性能比SFT高很多，在相同玻纖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的情況下，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度均高于短玻纖增強(qiáng)材料。因此，LFT產(chǎn)品在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)比SFT更加廣泛。
長(zhǎng)玻纖相較于短玻纖、玻纖氈具備超額增速。據(jù)RePort Link的市場(chǎng)研究預(yù)計(jì)，2017年至2021年之間全球長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)材料的復(fù)合增長(zhǎng)率為8.5%，短增強(qiáng)玻纖熱塑性塑料的復(fù)合增長(zhǎng)率僅為4.5%；同期歐洲市場(chǎng)LFT實(shí)際產(chǎn)量復(fù)合增速3.68%，SFT產(chǎn)量復(fù)合增速僅0.61%。從玻纖加工形態(tài)來(lái)看，由一步法直接生產(chǎn)的LFT生產(chǎn)成本理論上要比GMT材料成本低20%~50%，抗沖擊性能和生產(chǎn)效率等綜合性能反而有所提升，因此近年來(lái)歐洲市場(chǎng)LFT的市場(chǎng)份額更具優(yōu)勢(shì)且逐年提升。全球汽車(chē)行業(yè)的LFT消耗量約占LFT總消耗量的80%，而當(dāng)前汽車(chē)等交通工具輕量化已經(jīng)成為交通行業(yè)的增長(zhǎng)熱點(diǎn)，需求空間將進(jìn)一步擴(kuò)大。