加固类材料行业投资价值分析及发展前景预测

加固类材料行业投资价值分析及发展前景预测

矿用安全材料未来发展趋势（一）现代社会稳定的能源需求为矿用安全材料带来市场空间我国是全世界最大的能源生产国与能源消费国，形成了煤炭、电力、石油、天然气、新能源、可再生能源全面发展的能源供给体系。能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。长久以来煤炭作为我国主要的化石能源和化工原料为我国经济发展和工业化作出了重要贡献，也是确保能源安全的重要保障。短期而言，我国以煤炭为主的能源结构不会改变，而近年来全球性的能源短缺问题抬高了能源价格。受此影响，未来较长一段时间内，煤炭需求仍将较为稳定，为煤炭开采过程中灾害治理等辅助活动和矿用安全材料带来了市场空间。（二）煤矿生产对安全生产的迫切需求为矿用安全材料带来直接需求我国煤矿安全所面临的挑战仍然是严峻的。我国能源供给仍然存在缺口，加之自受国际能源紧缺、原产国停止出口、新冠疫情冲击等多种因素影响，可以预见未来较长一段时间我国对煤炭的需求将保持在较高水平。趋近饱和的煤矿生产给煤矿带来了更大的安全风险。随着煤矿开采活动加剧，浅层或易开采煤层逐渐采空，越来越复杂的地质环境也给开采工作来更多的不确定性。煤矿安全生产工作对矿用安全材料的需求是直接而迫切的，这为市场容量和行业发展提供了有力保障。（三）井下反应型高分子材料仍存在较大的提升空间井下反应型高分子材料相较于传统矿用安全材料，具有见效快、强度高、致密度高、可操作性强等优势，是处理井下灾害和辅助煤矿开采的有效解决方案。由于原料种类、合成方式、催化剂及辅料因素的复杂性，高分子材料往往具有较多的控制因素，从而可定制性强。各项因素的微调可改变产品的反应速率、固结物强度等理化指标，给井下反应型高分子矿用材料的安全性和有效性带来了巨大的提升空间。改性研究是该等材料近年来的主要研究主题，也将是未来的主流发展方向。通过不同助剂、不同原料、不同预聚方式等改性手段，可进一步提高其可靠性、降低成本，因而受到行业内主要生产厂商的重视。行业在改性研究方面投入大量研发资源，并取得丰富的研究成果。当前随着化学工程、材料科学等基础行业技术水平的不断提升，越来越多的新型材料得以出现。以上材料的应用与产业化生产也将为矿用安全材料的进一步发展和井下反应型高分子材料的迭代提供原动力。矿用安全材料行业竞争格局概览我国的矿用安全材料行业规模较大，业内企业间充分竞争状态，但由于准入门槛较高，行业整体较为集中。一方面，下游煤矿生产行业供给侧改革初见成效。近年来，国内煤矿数量总体呈现逐年下降趋势，但煤炭产量却逐年上升，国内煤矿生产企业逐渐朝集约化、特大型化发展。越来越集中的下游市场采购，逐渐带动矿用安全材料趋向集中化。另一方面，近年来国家各部委相继出台了《煤矿井下反应型高分子材料安全管理办法（试行）》等法律法规及《AQ/T1087-2020煤矿堵水用高分子材料》《AQ/T1089-2020煤矿加固煤岩体用高分子材料》《AQ/T1090-2020煤矿充填密闭用高分子发泡材料》等多项安全标准。国家对煤炭安全生产的日益重视为矿用安全材料提出了更严苛的要求，目前所有矿用安全产品均需获得安标国家矿用产品安全标志中心认证方可销售。部分小型企业技术积累不足，独立创新能力较弱，缺乏技术配方的研究能力，逐渐淡出市场。中国复合材料行业竞争梯队目前我国复合材料行业企业在注册资本5000万元以上的企业数量较少，约为500家，该类企业主要生产两种或多种新型复合材料，如高分子复合材料、石墨烯复合材料等;注册资本在1000-5000万元的企业数量超过1000家，该类企业主要生产一种或两种复合材料，如纸塑复合材料、木塑复合材料等。注册资本1000万元以下的企业数量较多，多为基础复合材料的生产。中国复合材料行业市场排名我国复合材料种类较多，以目前行业中较为主流的复合材料产品碳纤维复合材料为例，根据CNPP的排名，市场上口碑较好的碳纤维复合材料多为日本和德国的产品，排名前三名的分别为日本东丽、东邦（日本帝人）、西格里（德国），中国较为知名的品牌分别有光威复材、吉林化纤和中复神鹰。矿用安全材料行业的发展情况和未来发展趋势（一）煤炭工业行业现状2011年之前，在一次能源结构中煤炭占比一直在70%左右。在未来相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。《大气污染防治行动计划》到2017年，煤炭占能源消费总量比重降低到65%以下，已提前实现。随着碳达峰、碳中和目标的实现，煤炭的占比还会小幅下降，但绝对值还没有达到高峰，煤炭消费量还会小幅度上涨。再考虑现代煤化工的原料用煤，我国煤炭的消费量还会增加。2021年，我国煤炭消费占比下降到56．0%，下降了0．8%，但消费量却增长了4．6%。2021年，我国原煤产量40．7亿吨，占世界开采总量的50．8%；进口煤炭3．2亿吨，出口0．03亿吨。煤炭对外依存度为7．3%。煤炭工业是我国能源安全的基石，煤矿安全生产则是煤炭工业发展的基础。得益于国家层面对煤矿安全生产的重视，一系列安全生产的法律法规和标准得以制定和实施。1978年全国煤矿死亡率为9．44（人/Mt），2021年该指标下降到0．044（人/Mt），煤矿安全生产状况得以长足进步。煤矿安全生产的现实需求带给了矿用安全材料广阔的市场空间，在煤矿瓦斯燃爆、冒顶、机电、运输、放炮、火灾、水害和其他共八大类别灾害中，瓦斯燃爆、冒顶、火灾、水害的死亡人数占比最高，且大部分属较大、重大或特大事故，社会影响大。矿用安全材料主要用途为井下灾害的治理与开采辅助，其用途为利用材料的固有理化性质，对矿井内部进行加固填充、防水防火，对存在灾害隐患的开采环境进行提前防治，对灾害发生的地点进行有效治理避免灾害的扩大。矿用安全材料的广泛使用有效降低了煤矿开采活动死亡率，为我国煤矿安全生产保驾护航。（二）矿用安全材料行业现状我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。井工煤矿开采作业较露天煤矿而言开采难度大、风险高。由于开采环境相对狭小、地质状况相对复杂、通风条件较差且易接触地下水层等现实条件影响，井工煤矿作业往往伴随着水害、火灾、瓦斯燃爆、煤尘和冒顶等灾害的威胁。面对各类井下灾害，井工煤矿工作者采取了积极的防治措施。早期，煤矿职工采用木材、煤矿渣、黄沙、水泥、混凝土等传统材料进行各类填充、加固等工作，此类材料易获取，价格低廉，但性能较差；随后，随着化学工程与材料科学的发展，部分新型材料与传统材料开始共同用于井下灾害治理领域。但由于技术不成熟，部分材料理化性能较差，安全性较差，对煤矿安全生产和职工人身安全造成了损失。当前，为规范以上乱象，主管部门推行了矿用产品安全标志强制认证和《煤矿加固、堵水、充填和喷涂用高分子材料通用安全技术规范》《煤矿井下注浆用高分子材料安全使用管理规范》《煤矿堵水用高分子材料》《煤矿加固煤岩体用高分子材料》《煤矿充填密闭用高分子发泡材料》等一系列行业标准，提高了矿用安全材料的技术门槛，为煤矿安全生产工作和煤矿职工人身安全提供了可靠保证，也为矿用安全材料行业后续发展提供了理论和路线依据，促进了矿用安全材料行业的有序发展。1、矿用安全材料与传统建筑材料的区别（1）矿用安全材料理化性能要求煤矿开采地下作业中，常面临地下水渗入、酸碱性腐蚀、煤层易燃、岩层断裂等情形。复杂的作业面环境和多发的各类井下灾害对矿用安全材料提出了严苛的理化性能要求：一方面，矿用安全材料需根据种类不同满足加固、堵水、防火、填充等多种基础用途对结构强度、韧性、阻燃性、致密性等理化指标带来的严苛指标要求；另一方面，矿用安全材料应具有可靠的耐用性，对各类环境影响具有较强的耐受性，能长期有效工作。传统结构材料其主要应用场景单一，无法与矿用高分子安全材料理化性能一概而论。（2）矿用安全材料安全性要求矿用安全材料主要应用场景为矿井下，通风环境相对露天环境较差，且常与可燃物相接触，并暴露在后续作业环境中，其安全性直接关系到煤矿安全生产工作和职工安全：一方面，矿用安全材料在施工过程中不可迅速产生大量热量，不可迅速产生大量气体，另一方面，矿用安全材料不应本身具有较大毒性或可分解出有毒物质威胁。传统结构材料对放热、气体生成以及剧毒物析出等方面的要求低于矿用安全材料。（3）矿用安全材料可施工性要求井下作业面对的灾害情形复杂，存在岩层断裂带加固、顶板加固、采空区填充、防火防水涂装、封孔等各类情形，施工面不具有明显的形状，这对矿用安全材料的可施工性提出了较高要求：一方面矿用安全材料需以流体形式深入各断层、裂缝形成整体结构效果，另一方面矿用安全材料其应用场景对时效性具有较高要求，需要其迅速反应生成固结物。传统结构材料可接受的可施工性要求相对矿用安全材料而言较低。2、矿用安全材料主要类型自煤矿工业诞生起，矿用安全材料便开始应用，而随着科技水平的不断提高，新技术不断得到应用，矿用安全材料也得以与时俱进。上世纪，我国普遍使用粉煤灰、黄土、砂子和水泥等廉价易得的传统材料用于煤矿灾害治理。传统材料价格低廉且施工简单，有一定程度的加固、填充、堵水及防灭火性能，曾一度是矿用安全材料的主流产品。传统材料虽价格低廉，但其力学性能差、致密性低、稳定性不高，治理效果较差，无法满足越来越复杂的井下环境与越来越高的煤矿安全生产需求；随着材料工程的发展，各类高分子材料以其优异的性能受到了矿用安全材料行业重视。上世纪七十年代起，国外相继研发出聚亚胺胶脂、酚醛树脂等高分子材料用于煤矿安全和灾害治理领域，此类材料一般为灌浆材料，以流体形式封装保存，使用时可向地层岩土孔洞、裂隙及采空区等进行灌注浆液，浆液通过自身组分间化学反应或与空气反应由流体转化成固结体，可用于填充、包裹、结构支撑等不同用途，起到防灭火、堵水、加固和填充密封等作用。当前矿用安全材料的主要研究趋势在于前沿新材料应用与现有材料的改性。一方面，随着材料科学、化学工程等基础科学日新月异的发展，越来越多的先进材料涌现，井下灾害治理作为前沿先进材料的应用领域之一，针对新材料应用的研究未曾间断，但新技术新材料的应用需要长时间的应用技术研究和可靠性研究，从材料出现，到最终形成产品需要较长周期；另一方面，现有矿用安全材料如聚氨酯、酚醛树脂，技术成熟，但在可靠性、成本、效率等方面仍有大量提升空间，通过原料、辅料、催化剂的种类、配比变化、自身改性以及与其他材料的复合等方式，矿用安全材料可增强材料性能、克服材料固有短板，从而在面对更为复杂、极端的井下环境时仍能保持应有的可靠性和稳定性。复合材料行业市场发展态势分析复合材料（composite;compositematerial）由两种或两种以上物理、化学性能不同的材料，通过物理或化学的方法复合而成，其中的组分相互协同作用，但彼此独立，各自保持其固有的物理、化学和机械等特性，且其间存在界面的多相固体材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。我国复合材料行业产业链上游为基质材料和增强剂材料，中游按照集体材料不同分为树脂基复合材料、陶瓷基复合材料、金属基复合材料、水泥基复合材料和碳基复合材料，下游领域包括航天领域、汽车领域、建筑领域、风电领域等。复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。目前，我国较为主流的复合材料有碳纤维复合材料，主要应用与风电叶片，在碳中和的政策指引下，预计该类复合材料的需求将持续增加;其次玻璃纤维复合材料作为装配式建筑的一部分也有较高的需求;芳纶纤维复合材料的应用范围稍少于前两种材料，多数用于航空航天领域。目前，全球复合材料第一大技术来源国为中国，中国复合材料专利申请量占全球复合材料专利总申请量的78%;其次是日本，日本复合材料专利申请量占全球复合材料专利总申请量的12%。美国和韩国虽然排名第三和第四，但是与排名第一的中国专利申请量差距较大。复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件:（i）复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料;（ii）复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在;（iii）它具有结构可设计性，可进行复合结构设计;（iv）复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属。现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。进入21世纪以来，全球复合材料市场快速增长，亚洲市场增长较快，尤其中国是复合材料增长最快、最大的生产和消费国，风能、大型飞机、汽车工业、建筑业、造船、环保等成为市场的主导力量。中国的大市场吸引了国外一些知名复合材料企业入住，例如Hexcel、Gruit、Vestas、RTP、Alcan、Menzolite、空客、Samtechap、Huntsman等，纷纷在中国建厂或扩产，均取得良好的效益，Vestas宣称已接下100套风电叶片订单。从全球来看，复合材料在交通运输领域需求较大，以及工业设备领域，分别占据24%和26%的需求量;而国内的复合材料目前主要集中于建筑与结构领域，作为主力的交通运输及工业设备领域发展空间巨大。随着国民经济的高速发展，经济结构的转变，新能源、环保、高端装备制造等其他新兴产业的加快发展，国内高性能纤维复合材料需求将日渐强劲。其中交通运输、工业设备发展推动高分子复合材料增长潜力很大，从子行业应用看，航天航空、汽车、风电等行业需求增长力度较强。根据2019年我国玻璃纤维复合材料的产量以及其产量占复合材料产量的比例，结合碳纤维的快速发展，按照目前我国复合材料产量增速来看，以10%的保守增速发展，预测到2025年，中国复合材料产量有望超过1116万吨。数据显示，2020年我国玻璃纤维及制品工业主营业务收入（不含玻纤增强复合材料制品部分）同比增长9．9%，利润总额同比增长56%，全年利润累计超过117亿元。随着下游行业复产复工和风电等细分市场需求快速增长，各类玻纤纱及制品产品自三季度起实现了多轮价格上调，部分玻纤纱产品价格达到或接近历史最好水平，行业整体利润水平提升明显。与玻璃纤维行业相比，复合材料制品行业目前正处于产业结构调整优化过程中，在政府环保等规范管理政策高压和骨干企业良好表现示范引导下，已经有越来越多的复合材料制品企业逐步转变发展思路，主动实施污染环保治理，加强管理，提升企业的专业化生产与服务水平。对此，行业要加强规范管理引导，确保转型发展持续推进。与此同时，全行业更要做好科学规划、统筹协调，并积极争取相关政策引导与扶持，努力做大做强复合材料制品深加工业。一方面要紧跟全球复合材料行业发展趋势，学习借鉴国