聚酯樹脂是由二元醇/多元醇和二元酸/多元酸經(jīng)酯化反應(yīng)縮聚形成的一類聚合物。可分為飽和聚酯樹脂和不飽和聚酯樹脂兩類。
飽和聚酯樹脂在熱固性領(lǐng)域主要用作增塑劑和卷材覆膜。 不飽和聚酯樹脂一般是由不飽和二元酸和二元醇,或者二元酸和不飽和二元醇縮聚形成的線型 高分子化合物,經(jīng)過交聯(lián)劑(通常為苯乙烯)稀釋形成的具有一定黏度的樹脂溶液。
是聚酯樹脂中功能性較強、發(fā)展迅速地細(xì)分產(chǎn)品,其耐化學(xué)腐蝕性強、電學(xué)性能良好、固化方式靈活快速,主要 用于復(fù)合材料、涂料、膠粘劑等產(chǎn)品。
1、不飽和聚酯樹脂分類及應(yīng)用領(lǐng)域
根據(jù)用途分類,不飽和聚酯樹脂可以分為增強型不飽和聚酯樹脂和非增強型不飽和聚酯樹脂。 增強型不飽和聚酯樹脂,也被稱為玻璃鋼樹脂。以其作為基體材料,以玻璃纖維及其制品作為 增強材料,可制成玻璃鋼復(fù)合材料。
玻璃鋼復(fù)合材料質(zhì)輕而硬、不導(dǎo)電、性能穩(wěn)定、機(jī)械強度高、 回收利用少、耐腐蝕,可應(yīng)用于輕量化工程、環(huán)保工程、軌道交通、風(fēng)電能源、節(jié)能建筑等領(lǐng)域。
此外,纖維增強復(fù)合材料可根據(jù)增強纖維的不同分為碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維或碳 化硅纖維復(fù)合材料。 非增強型不飽和聚酯樹脂可以通過與無機(jī)填料相混合,制成膠衣、涂層等制品,可應(yīng)用于裝飾 涂料、澆鑄工藝品、人造石等領(lǐng)域。
2、飽和聚酯樹脂行業(yè)與上下游行業(yè)的關(guān)系
不飽和聚酯樹脂行業(yè)上游原材料主要有苯乙烯、順酐、苯酐、乙二醇、丙二醇、二甘醇等。不飽和聚酯樹脂生產(chǎn)企業(yè)需要依托上游大型石化企業(yè)以保障長期穩(wěn)定的原材料供應(yīng),一方面上游原材 料價格波動將直接影響不飽和聚酯樹脂的生產(chǎn)成本,另一方面上游原材料供應(yīng)的充足、穩(wěn)定、及時 將影響不飽和聚酯樹脂生產(chǎn)企業(yè)的正常生產(chǎn)運營。
3、不飽和聚酯樹脂行業(yè)需求情況
作為熱固性樹脂行業(yè)中用量最大、應(yīng)用范圍最廣泛的品種之一,不飽和聚酯樹脂一方面可以作 為基體材料,通過玻纖增強等方式制成復(fù)合材料,用于風(fēng)電能源、軌道交通、汽車、綠色建筑等各個領(lǐng)域;另一方面可以與無機(jī)填料相混合制作出各類非增強材料制品,用于人造石、涂料、澆鑄工藝品等領(lǐng)域。 根據(jù)基體材料不同,復(fù)合材料進(jìn)一步細(xì)分為金屬基復(fù)合材料、非金屬基復(fù)合材料兩類。
不飽和聚酯樹脂作為非金屬基復(fù)合材料的主要基體材料之一,逐步用于替代傳統(tǒng)木質(zhì)材料、金屬合金材料 等,在現(xiàn)代工業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
①風(fēng)電能源
隨著風(fēng)電行業(yè)向裝機(jī)容量規(guī)?;?、單機(jī)容量大型化發(fā)展,風(fēng)電裝置對葉片、機(jī)艙等關(guān)鍵部件的 材料的質(zhì)量要求越來越高。樹脂基復(fù)合材料因輕質(zhì)、高強度、抗震性強、抗疲勞等特性,實現(xiàn)了對 傳統(tǒng)金屬材料的替代。目前主要用于生產(chǎn)風(fēng)電葉片的復(fù)合材料中,基體樹脂用于提供韌性與耐久性,在風(fēng)電葉片成本結(jié)構(gòu)中,基體樹脂成本占比約為 36%,當(dāng)前主流的生產(chǎn)風(fēng)電葉片基體樹脂為環(huán)氧樹 脂、乙烯基酯樹脂和不飽和聚酯樹脂。
在雙碳大背景下,我國再生能源發(fā)展步入快車道,風(fēng)電成為我國僅次于煤電和水電的第三大發(fā) 電來源。根據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù),截至 2022 年底,中國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模為 3.65 億千瓦。
根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》,到 2025 年,我國風(fēng)電發(fā)電量較 2020 年實現(xiàn)翻倍。隨 著國家產(chǎn)業(yè)政策的扶持,我國風(fēng)電行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?,基體樹脂在風(fēng)電領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。
②軌道交通
隨著社會的進(jìn)步及人們生活水平的提高,居民出行對軌道交通的便捷性、舒適性提出更高的要 求。在軌道交通車輛的車體中,樹脂基復(fù)合材料因其耐腐蝕、耐候性、阻燃、低毒、低發(fā)煙性、重 量輕、強度高、剛性大等特性,在車輛整體的安全舒適、減重降噪、減少維修成本等方面起到重要 作用。
樹脂基復(fù)合材料在軌道交通領(lǐng)域主要應(yīng)用于車體結(jié)構(gòu)件、車頭防撞吸能裝置、車廂結(jié)構(gòu)地板、 車門窗、轉(zhuǎn)向架、車廂內(nèi)飾板、衛(wèi)生設(shè)施等。
根據(jù)國家鐵路局發(fā)布的鐵道統(tǒng)計公報,2021 年底全國鐵路營業(yè)里程達(dá)到 15 萬公里,2015 年至 2021年復(fù)合增長率為3.65%;全國鐵路客車擁有量為7.8萬輛,2015年至2021年復(fù)合增長率為3.09%; 全國動車組共 33,221 輛,2015 年至 2021 年復(fù)合增長率為 11.12%。 隨著在我國軌道交通向高速、重載、安全舒適方向快速發(fā)展,以及有更多軌道交通項目走出國 門,不飽和聚酯樹脂所特有的高強度、低收縮、阻燃、輕量化等性能,將伴隨我國軌道交通行業(yè)的 發(fā)展得到更大規(guī)模的應(yīng)用。
③汽車
樹脂基復(fù)合材料因其輕質(zhì)、高強度、耐磨耐腐蝕等特性,可以部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材質(zhì)汽車部件, 從而達(dá)到減輕車身重量、改善風(fēng)阻系數(shù)、降低能耗的目的。目前樹脂基復(fù)合材料主要應(yīng)用于保險杠、 導(dǎo)流罩、導(dǎo)流板等外裝部件,座椅、儀表板、車門內(nèi)板等內(nèi)裝部件,氣缸蓋罩、空濾器罩、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管等功能結(jié)構(gòu)件,以及車身材料等。
我國工業(yè)化、城市化進(jìn)程的快速發(fā)展以及居民生活水平的提高,為我國汽車工業(yè)的發(fā)展帶來良 好的支撐。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2022 年我國汽車產(chǎn)量達(dá) 2,702.10 萬輛,在全球經(jīng)濟(jì)放緩的 大背景下,從 2020 年開始連續(xù)實現(xiàn)正增長。
目前樹脂基復(fù)合材料在我國汽車領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛,未來隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的 不斷提升,樹脂基復(fù)合材料將在汽車輕量化、節(jié)能減排領(lǐng)域成為緩解我國汽車保有量不斷加大與節(jié)能、環(huán)保之間矛盾的有效途徑。
④綠色建筑
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》明確指出,到 2025 年,城 鎮(zhèn)新建建筑全面建成綠色建筑,建筑能源利用效率穩(wěn)步提升,建筑用能結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化,建筑能耗和 碳排放增長趨勢得到有效控制,基本形成綠色、低碳、循環(huán)的建設(shè)發(fā)展方式,為城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域 2030 年前碳達(dá)峰奠定堅實基礎(chǔ)。
樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)良、可塑性強,且在隔熱隔音、透光、裝飾等方面性能優(yōu)異,對于 減輕建筑物自重、提高建筑物功能性,實現(xiàn)節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。目前在新型外 墻材料、保溫隔熱材料、防水密封材料、裝飾裝修材料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,未來隨著綠色建筑產(chǎn)業(yè) 的快速發(fā)展,復(fù)合材料用不飽和聚酯樹脂的市場需求將進(jìn)一步釋放。