一根细丝贯穿10大应用领域！探秘国防军工都摆脱不了的超神奇材料

互推小编 2024-01-03

玻璃纤维

贯穿国防、军工、工业多重领域

众所周知，碳纤维，芳纶纤维（又称凯夫拉纤维）是大家熟知的高性能纤维，广泛的应用在世界先进国家的航空航天装备上。运-20总设计师唐长红曾在公开演讲中谈到，“（碳纤维）复合材料仍然是大飞机的一大障碍，如果这个问题仍然不能突破，我们大飞机使用它也仅仅是一个招牌而已”。实际上，有一种高性能纤维不仅已经用在大飞机上，而且航天、航空、兵器、舰船、电子、核工业等六大军工部门和重点武器型号都得到了广泛应用——那就是我国研制的高性能玻璃纤维。

本文内容整理自《玻璃纤维行业研报》，原报告领取请添加客服微信：

01玻璃纤维概述

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。玻璃纤维的优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，其缺点是性脆，耐磨性较差。玻璃纤维是一种以叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石六种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的产品，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20到1/5 。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料、绝热保温材料等。

玻璃纤维分类

根据长度的不同，玻璃纤维可分为连续纤维和定长纤维。根据玻璃中碱含量的多少，玻璃纤维也可分为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维，其中无碱玻璃纤维占据全行业95%以上的产量规模。

1. 根据长度分类

连续玻璃纤维：连续玻璃纤维又被称为“长纤”，通常采用注塑或模压的方式加工，是中国目前应用最广泛的玻璃纤维。常见的连续玻璃纤维尺寸在6毫米到25毫米之间，其抗冲击能力更强、对原材料要求更高。该类玻璃纤维的代表生产厂商有中国巨石，泰山玻纤、兴旺玻纤等。

定长玻璃纤维：定长玻璃纤维又被称为“短纤”，通常采用注塑的方式加工。常见的定长玻璃纤维尺寸在0.2毫米到0.6毫米之间。该种玻璃纤维通常被外资改性厂及中国部分企业使用，对厂家而言，定长玻璃纤维的原材料要求较低、生产成本更低。该类玻璃纤维的代表生产厂商有国外的PPG、OCF及CPIC，中国巨石以及泰山玻纤也生产一小部分定长玻璃纤维。

2. 根据玻璃中碱含量分类

无碱玻璃纤维：无碱玻璃纤维又称E玻璃纤维，是指碱金属氧化物含量较低的玻璃纤维，其中碱金属氧化物的具体含量，中国规定不大于0.5%，国外一般规定为1%左右。

中碱玻璃纤维：中碱玻璃纤维是指碱金属氧化物的含量在11.9%至16.4%之间的玻璃纤维。中碱玻璃纤维含碱量较高，不能作电绝缘材料，但其化学稳定性和强度较好。

高碱玻璃纤维：高碱玻璃纤维含碱量在16.4%以上，俗称A玻璃纤维。高碱玻璃纤维不耐水、不耐潮气侵蚀，耐酸性好，其力学性能以及机械轻度远低于无碱玻璃纤维和中碱玻璃纤维，现已趋于淘汰。

02玻璃纤维发展历程

中国玻璃纤维行业迄今主要经历三个发展阶段：

启动期1958~1988：在1958年至1988年的启动期，中国骨干级玻璃纤维厂商逐步建立，此时的玻璃纤维生产工艺以坩埚法为主，中国玻璃纤维生产技术较为落后，生产流程还未完善。
1958年，上海耀华玻璃厂年产量500吨无碱玻纤的生产车间宣布建成投产；1966年，陕西省玻纤总公司成立；1980年，常州市二五三厂成立。
高速发展期1989~2008：在1989年至2008年的高速发展期，中国正式启用池窑法生产制造玻璃纤维，并全方位把握整套生产工艺，随着玻璃纤维生产流水线工作效率的提升、耗能的减少，中国大中型玻璃纤维公司的生产规模迅速扩大。
1989年，珠海市玻纤厂初次引入年产量4,000吨无碱玻璃纤维池窑拉丝生产流水线整套技术性和武器装备；1998年，中国第一条彻底国内生产制造的7,500吨池窑生产流水线在杭州市夹层玻璃集团公司投入运营；2004年，中国第一条年产量60,000吨池窑拉丝生产流水线基本建立；2007年，中国玻璃纤维生产量达到160万吨级，位居世界第一；2008年，中国玻璃纤维的用量和产销量均位居世界第一。
成熟期2009~今：在2009年至今的成熟期，中国建立了完善的玻璃纤维原材料、生产制造等配套设施的管理体系。政府出台相关政策，大力扶持新材料产业的发展。中国玻璃纤维工业在池窑技术性、夹层玻璃与表层处理技术性、自动化技术与智能机器设备运用、节约资源技术性等领域均达到全球先进水准。
2014年，中国玻璃纤维纱产量达到521.26万吨；2016年3月，工信部等四部门联合出台了《关于加快新材料产业创新发展的指导意见》，从政策导向、财政补贴、信贷支持等多个方面加大对新材料产业的扶持力度；2019年，中国玻璃纤维生产量占全球玻璃纤维生产量的65.88%；2021年，中国玻璃纤维产量达到624万吨。

03玻璃纤维行业特征

中国玻璃纤维行业具有下游应用广泛、行业准入标准高以及资金壁垒较高三大特征：

1. 下游应用广泛

玻璃纤维为基础材料，与下游行业关联性较强，经过进一步加工后可被广泛应用于下游众多产业。

玻璃纤维已发展到5,000多个品种，60,000多个规格，并且品种和规格以平均每年1,000至1,500个的速度增长，其应用领域覆盖建筑材料、交通运输、环保风电、工业等领域，玻璃纤维在建筑与交通的应用最广泛，这两个领域的应用占比总和为61%，其中建筑建材领域需求量最大，占比为35%，玻璃纤维在该领域中主要应用于外墙屋面保温隔热、增强混凝土、门窗卫浴、复合材料墙体等方面。

2. 行业准入标准高

政府出台的玻璃纤维行业相关政策拉高了行业准入要求，有效减少小微企业的无序竞争。

工信部发布的《玻璃纤维行业准入条件》指出“新建无碱玻璃纤维池窑粗纱拉丝生产线单窑规模应达5万吨/年以上，新建细纱拉丝生产线单窑规模应达3万吨/年以上”，同时该政策规定了能耗与环境污染物排放的标准。在该项政策的限制下，小企业建立低产能的玻璃纤维产线的可能性大幅度降低，行业内的无序竞争减少，同时质量、管理、规模等方面落后的企业将被逐步挤出市场。

3. 资金壁垒较高

玻璃纤维行业属于资金密集型行业，资金壁垒较高。

玻璃纤维行业属于重资产行业，玻纤制品及其规模化生产需要在固定资产上有较高投入，主要体现为池窑、厂区的建设与拉丝机、铂铑合金等设备需要较大投入，且资金投入随着产能的增加将相应增多，因此建成规模的池窑生产线所需资金量较大。重庆国际复合材料股份有限公司年产15万吨ECT玻璃纤维智能制造生产线项目投资总额达13.7亿元，F10B年产15万吨高性能玻纤生产线冷修技改项目投资总额达5.6亿元，对于中小企业而言，玻璃纤维行业资金壁垒较高。

04玻璃纤维产业链分析

中国玻璃纤维行业产业链上游包含矿石材料供应商、化工原料供应商以及燃料供应商。产业链中游为玻璃纤维生产商，产业链下游主要包含各大玻璃纤维制品生产厂商。

1. 产业链上游

矿石材料供应商：用于生产玻璃纤维的矿石材料有叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石以及硼镁石。叶腊石是生产玻璃纤维的主要矿石原料之一，其用量占比大约为22%至25%。中国是世界上叶蜡石矿储量较为丰富的国家之一，其叶腊石的储量为1,123.2万吨。截至2022年，日本、韩国和中国的叶腊石储量占据世界叶腊石储量的70%。

化工原料供应商：用于生产玻璃纤维的化工原料主要为纯碱。纯碱即碳酸钠，碳酸钠是一种无机化合物，分类属于盐，不属于碱，主要用于平板玻璃、玻璃纤维等玻璃制品以及陶瓷釉的生产。从供需情况来看，中国是全球最大的纯碱生产及消费国。2017年至2021年，中国每年纯碱产量在2,600万吨至3,000万吨，产量充足。同时，中国纯碱交易长期处于贸易顺差之中，出口量远高于进口量。2022年，中国进口纯碱11.4万吨，出口纯碱205.5万吨，综合来看，中国纯碱产量可以满足本国消费需求，中国玻璃纤维行业在纯碱原料方面能够自足。

燃料供应商：用于生产玻璃纤维的燃料主要为天然气。天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然形成的气体，以及油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等。中国天然气目前以自主生产为主，并逐渐减少对天然气的进口。2022年，中国天然气产量为2,201.1亿立方米，占中国天然气总需求量的95%以上，同比增长6%；中国进口天然气为10,925万吨，同比下降9.9%。

2. 产业链中游

玻璃纤维生产商：玻璃纤维的生产工艺主要有池窑法以及坩埚法两种。池窑法是目前最先进最主流的生产工艺，2022年，其产能占比为93.7%；坩埚法相对于池窑法不具备竞争优势，其产能占比为4.7%，未来将逐步被池窑法替代。其他玻璃纤维生产工艺包含通道法和电窑法，其产能总占比较小，仅为1.6%左右。中国玻璃纤维行业整体产能集中度较高，2022年中国巨石产能占比达33.5%，其次为泰山玻纤及重庆国际产能占比分别为16.1%及13.7%。山东玻纤和江苏长海的产能占比相对较小，分别为6.5%和4.1%，其他玻璃纤维企业产能总和占比为26.1%。

3. 产业链下游

玻璃纤维的下游应用十分广泛，其主要应用领域集中在基建和建筑材料、交通运输、电子电器、工业设备及能源环保领域，2022年各领域占比分别为35%、29%、15%、12%及9%。在下游应用的各领域中，有相对传统的应用领域，例如建筑建材，也有比较新兴的应用领域，例如新能源汽车、5G、风电等。玻璃纤维在建筑建材领域需求量最大，主要应用于外墙屋面保温隔热、增强混凝土、门窗卫浴、复合材料墙体等方面。2021年中国建筑业总产值超29万亿元，同比增长11%；2022年中国建筑业总产值超31万亿元，同比增长6.5%，在建筑业规模保持增长的情况下，玻璃纤维作为基础材料的需求将随之增长。

05玻璃纤维十大应用领域

1. 风能和光伏

风能和光伏都是无污染、可持续的能源之一。玻璃纤维具有优越的增强效果、重量轻等特点，是用于制造玻璃钢叶片和机组罩的一种良好材料。

2. 航空航天

由于航空航天、军事等领域对材料的特殊要求，玻璃纤维复合材料所具有的重量轻，强度高，耐冲击及阻燃性好等特色能为这些领域提供广泛的解决方案。

复合材料在这些领域的应用如小飞机机身、直升机外壳和旋翼桨叶、飞机次要结构部件（地板、门、座椅、辅助油箱）、飞机发动机零件、头盔、雷达罩等。

3. 船艇

玻璃纤维复合材料具有耐腐蚀性、重量轻、增强效果优越等特点，被广泛用于制造游艇船体、甲板等。

4. 汽车领域

由于复合材料在韧性、耐腐蚀性、耐磨性及耐温性等方面与传统材料相比具有明显的优势，且满足运输工具对质轻高强的要求，其在汽车领域的应用越来越广。玻纤复合材料典型的应用有：

汽车前后保险杠、挡泥板、发动机盖板、卡车顶棚
汽车仪表盘、座椅、驾驶舱、装饰
汽车电子电器元件

5. 化工化学

玻璃纤维复合材料具有耐腐蚀性好、增强效果优越等特点，被广泛应用于化工领域，制造化工容器（如储罐）、防腐格栅等。

6. 电子电气

玻璃纤维增强复合材料在电子电气方面的运用主要是利用了它的电绝缘性、防腐蚀性等特点。在电子电气领域的应用主要包括：

电器罩壳：电器开关盒、电器配线盒、仪表盘罩等。
电器元器件：绝缘子、绝缘工具、电机端盖等。
输线电包括复合电缆支架、电缆沟支架等。

7. 基础设施

玻璃纤维具有尺寸性好、增强性能优越，与钢铁、混凝土等材料相比重量轻、耐腐蚀等特点，使得玻璃纤维增强复合材料成为制造桥梁、码头、高速公路路面、栈桥、临水建筑、管道等基础设施的理想材料。

8. 建筑装饰

玻璃纤维复合材料具有强度高、重量轻、耐老化、阻燃性能好、隔音隔热等特点，可被广泛用于制造多种建筑材料，如：增强混凝土、复合材料墙体、保温纱窗与装饰、FRP钢筋、卫浴、游泳池、顶棚、采光板、FRP瓦、门板、冷却塔等。

9. 消费品和商业设施

与铝和钢等传统材料相比，玻纤增强材料耐腐蚀、轻质、强度高的特点给复合材料带来性能更佳、重量更轻等效果。玻纤复合材料在该领域的应用包括：工业齿轮、气压瓶、笔记本电脑、手机外壳、家用电器零部件等。

10. 运动休闲

复合材料具有重量轻、强度高、可设计自由度大、易加工成型、低摩擦系数、良好的耐疲劳性等特点，在体育器材方面获得了广泛的应用。玻纤复材典型应用有：滑雪板、网球拍、羽毛球拍、赛艇、自行车、摩托艇等。

06玻璃纤维行业规模

中国玻璃纤维行业市场规模总体呈现波动增长态势。中国玻璃纤维行业规模从2018年的265.2亿元增长至2022年的524.2亿元，预计2027年市场规模将达到542.8亿元，年化复合增长率预计为0.8%。

2018年至2022年，中国玻璃纤维行业市场规模除2020年有下降之外，其余年份均保持增长。2020年，中国玻璃纤维纱单价轻微下调，导致玻璃纤维纱总体市场规模有所下降。2021年，受“双碳”发展战略推动，中国新能源汽车、建筑节能、电子电器友风电新能源等领域需求开始持线发力，中国各大玻璃纤维企业大量扩产。

全球玻纤需求周期步入缓慢增长阶段，海外玻纤企业在玻纤纱领域的优势相对中国减弱，中国玻纤纱龙头企业的产品性价比已超过海外龙头企业，因此中国玻璃纤维外贸出口量上升，使得中国国内出现玻璃纤维纱供不应求和价格大幅度上调的情况。中国玻璃纤维纱的市场均价由2020年的5,546.7元/吨大幅提升至2021年的7,510.4元/吨，因此从2021年开始，中国玻璃纤维行业规模有明显增长。

预计2023年至2027年，中国玻璃纤维行业规模将轻微波动增长，但增长速度将大幅放缓。由于中国各大玻璃纤维企业大量扩产后产能过剩，导致中国积压大量玻璃纤维库存，中国国内市场供需关系严重失衡，供大于求。

07我国玻璃纤维行业竞争格局

中国玻璃纤维行业处于高速发展阶段，各企业生产规模不断扩大，中国玻璃纤维行业集中度高，已形成较明显的寡头竞争格局。截至2022年，中国巨石、泰山玻纤、重庆国际这三家企业的玻璃纤维产能占据中国总体玻璃纤维产能的70%以上。

总体来看，中国巨石具有行业领先的竞争实力，在目前中国玻璃纤维行业中处于领导地位。从截至2023年6月企业标准信息数量看，中国巨石凭借32个标准信息数排名第一，该企业的行业知名度以及产品的市场认同度均较高；重庆国际的标准信息数量与中国巨石相近，以1个的数量差距排名第二；泰山玻纤和中材科技的标准信息数分别为24个和12个，在该维度也颇具优势；剩余企业的标准信息数量均在10个以下，表明这些企业的行业知名度仍有待提高。

从企业科技创新总含量看，中国巨石竞争实力相对较强，该企业的科技创新总含量为490.3T，行业排名第一；其次为重庆国际，其科技创新总含量超过200T，该企业拥有较高的科技研发实力；泰山玻纤、山东玻纤以及中材科技的科技创新总含量均超过100T；剩余企业的科技创新总含量均在100T以下，科技实力相对较弱。

从2022年企业玻璃纤维的产能看，中国巨石以260万吨的年产能位列行业第一，其生产实力较强；泰山玻纤、中材科技以及重庆国际的玻璃纤维年产能分别为125万吨、100万吨以及90万吨，这三家企业在该维度均有一定竞争实力；剩余企业年产能均在50万吨以下，生产能力优势相对较小。

中国玻璃纤维的市场竞争将随着玻璃纤维生产技术的发展和下游应用领域的扩大日趋激烈。未来预计中国巨石、泰山玻纤和重庆国际这三家企业仍将处于行业头部位置，但随着竞争的日益激烈，行业内龙头企业的优势也将日益减少，这三家龙头企业的玻璃纤维产能总和将下降至50%左右。

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