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

Callejon

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。

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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。

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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%。

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。

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。

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。