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我國膠粘劑應(yīng)用的發(fā)展趨勢
由于膠粘劑具有可以實現(xiàn)同種或異種材料的連接、接頭部位無應(yīng)力集中、粘接強度高、易于實現(xiàn)化合自動化操作等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟中的各個領(lǐng)域，已成為國民經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的化工產(chǎn)品。國民經(jīng)濟的高速發(fā)展也為膠粘劑行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間，因此我國膠粘劑行業(yè)得到了快速發(fā)展。據(jù)中國膠粘劑工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2005年——2009年我國膠粘劑與密封劑產(chǎn)量和銷售額年平均增長率分別達到了12.2%和19.6%，并預(yù)測在“十二五”期間仍會保持較高的增長速度，產(chǎn)量和銷售額的年平均增長率分別為10%和12%，其中反應(yīng)型膠粘劑的增長率分別為12.5%14.9%。我國膠粘劑行業(yè)除了產(chǎn)量和銷售額持續(xù)快速增長外，膠粘劑的技術(shù)水平也不斷提高，開發(fā)出來大量達到國內(nèi)外先進水平的產(chǎn)品，并呈現(xiàn)出產(chǎn)品向著改性型、反應(yīng)型、多功能型、納米型等方向發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域向著新能源、節(jié)能環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)聚焦的發(fā)展趨勢。
1.新能源領(lǐng)域用膠
(1)風(fēng)力發(fā)電用膠
由于全球石化能源資源的缺乏，可再生能源的利用得到世界各國政府的重視和扶持。風(fēng)能作為非常重要的可再生資源得到了越來越多的利用，其主要利用形式為風(fēng)力發(fā)電。近年來全球風(fēng)電行業(yè)發(fā)展迅速，根據(jù)全球風(fēng)能理事會和中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會統(tǒng)計，2005年至2010年全球新增風(fēng)電裝機容量年平均增長率為29.2%，我國新增風(fēng)電裝機容量年平均增長率為95.5%，增長速度大大高于全球平均水平。根據(jù)《中國風(fēng)電發(fā)展報告2010》預(yù)測，到2020年我國風(fēng)電累計裝機容量將到達2.3億KW。
我國風(fēng)電行業(yè)的迅猛發(fā)展為葉片用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑和環(huán)氧基體樹脂的應(yīng)用提供了巨大的市場空間。環(huán)氧基體樹脂是生產(chǎn)葉片和葉片模具的主體材料之一，環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠用于風(fēng)電葉片上殼體和下殼體的粘接。目前，國內(nèi)風(fēng)電機組絕大多數(shù)為1.5MW的機型，每個機組需要三個葉片，每個葉片環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的用量約為0.35噸，環(huán)氧基體樹脂的用量約為2噸。若2020年我國風(fēng)電累計裝機容量達到2.3億KW，需新增風(fēng)電裝機容量約1.88億KW，環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠和環(huán)氧基體樹脂的需求量分別為13.1萬噸和75萬噸，產(chǎn)值分別為65億和262.5億。以2010年我國新增裝機容量16500MW為基數(shù)，2020年達到累計裝機容量2.3億KW，平均年增長速度不足5%，實際增長速度可能會更高一些。
由于要求風(fēng)電葉片的使用壽命大于20年，對環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑和環(huán)氧基體樹脂的要求很高，既要有很好物理性能又要有很好的耐久性。因此，這些產(chǎn)品在正式應(yīng)用之前需要通過國際權(quán)威的德國勞氏認證(GL認證)以及用戶的測試和驗證，具有較高的進入門檻。風(fēng)電機組的發(fā)展趨勢是向著特大型化發(fā)展，2.5MW和3.0MW的機型已經(jīng)研制成功，5.0MW和6.0MW的機型也在研制進程中，將對葉片用結(jié)構(gòu)膠粘劑和基體樹脂提出更高的要求或新的要求。
(2)太陽能發(fā)電用膠
太陽能是清潔、安全和可靠的可再生能源。相對于水電、核電等其他能源，太陽能發(fā)電站的建設(shè)對地理位置要求不高，且所需的時間和成本都比較低，也是未來很有發(fā)展前景的可再生能源，世界各國都在大力發(fā)展太陽能發(fā)電。過去5年全球太陽能電池產(chǎn)量年平均增長率為50-60%，未來幾年平均增速將保持在20-25%。根據(jù)歐洲聯(lián)合研究中心的預(yù)測，到2030年太陽能發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中將達到10%以上。我國太陽能發(fā)電幾乎是從2000年起步，但發(fā)展速度非?？?，2000年至2010年的平均增長率為143.6%，2010年太陽能電池產(chǎn)量達到了8000MW，成為世界太陽能電池產(chǎn)量第一大國，約占世界總產(chǎn)量的50%。
太陽能電池用膠主要為環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠、EVA膠膜、硅酮膠。環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠用于太陽能電池硅片的切割，對其強度、應(yīng)力及工藝性要求很高；EVA膠膜用于太陽能電池組件的組裝，將單晶硅電池的玻璃面板與硅片及背板或?qū)⒈∧る姵氐牟Ａ姘迮c背膜粘接組裝在一起，對其強度、透光性、耐候性、防水汽滲透要求高；硅酮膠用于太陽能組件邊框密封和接線盒灌封，對邊框密封要求耐候性和防水汽滲透性好，用于接線盒灌封要求電性能和導(dǎo)熱性好。估計2010年太陽能電池領(lǐng)域的用膠量為：環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠315噸(硅片產(chǎn)量約為10GW)，EVA膠膜56000噸，硅酮膠12000噸，產(chǎn)值分別為8500萬、22.4億和8.4億。
由于太陽能電池對壽命及安全性要求高，應(yīng)用于太陽能的膠粘劑需要通過權(quán)威機構(gòu)的IEC 61215：2005標準認證和UL認證。另外，如何提高EVA膠膜的透光率或采用透光率更高的新膠膜材料，以提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，采用新的密封膠替代硅酮膠，以提高太陽能電池的生產(chǎn)效率，都是太陽能電池用膠粘劑的重點研究課題。
2.節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域用膠
2.節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域用膠
(1)塑料包裝復(fù)合材料用膠
塑料包裝復(fù)合材料是用膠粘劑將多層不同特性的薄膜粘合成一個整體的塑料包裝材料，由不同的薄膜材料復(fù)合形成的包裝材料具有防潮、防透光、耐蒸煮、耐腐蝕、成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種食品、飲品、藥品、生活用品和醫(yī)療用品的包裝。我國塑料包裝復(fù)合材料的市場巨大，用于包裝材料復(fù)合的膠粘劑主要為聚氨酯復(fù)膜膠，據(jù)報道2009年的產(chǎn)量已達到21.5萬噸，較2008年增長26.5%。但目前所用的聚氨酯復(fù)膜膠幾乎都是溶劑型產(chǎn)品，在生產(chǎn)、運輸、使用過程中存在溶劑排放、耗能、溶劑殘留及安全隱患等問題。
無溶劑聚氨酯復(fù)膜膠完全解決了上述溶劑型產(chǎn)品存在的問題，屬于節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品。從20世紀80年代起，歐美等發(fā)達國家已經(jīng)開始大量使用無溶劑復(fù)膜膠，新增復(fù)合生產(chǎn)線用膠量幾乎都是無溶劑復(fù)膜膠。我國無溶劑復(fù)合技術(shù)起步較晚，無溶劑復(fù)膜膠的用量占復(fù)膜膠總量的比例還很低。近幾年，隨著國家對環(huán)保、安全、衛(wèi)生的重視程度越來越高，以及生產(chǎn)商和用戶環(huán)保、安全、衛(wèi)生意識的提高，無溶劑聚氨酯復(fù)膜膠的應(yīng)用明顯擴大，估計2010年用量1100噸，較2009年增長了30%左右。隨著政府對節(jié)能減排要求的提高，新實施的國家標準GB/T 10004-2008對復(fù)合包裝材料中的溶劑殘留總量的限制，越來越多的用戶要求產(chǎn)品符合美國食品藥品管理局21FDA CFR170-178法規(guī)及歐盟2002/72/EC指令，加之無溶劑復(fù)合設(shè)備及膠粘劑的國產(chǎn)化，加速了無溶劑復(fù)膜膠的推廣速度，今后幾年無溶劑聚氨酯復(fù)膜膠市場需求的增長將更快，最終完全取代無溶劑型產(chǎn)品。
(2)汽車輕量化用膠
我國是汽車生產(chǎn)和消費大國，從2005年至2010年我國的汽車銷量年平均增長率達到了24.4%，2009年中國汽車產(chǎn)銷量雙雙突破1300萬輛，成為世界第一汽車生產(chǎn)和消費國，今后幾年還將保持10%以上的增速。我國在汽車工業(yè)高速發(fā)展的同時，面臨著能源和環(huán)境壓力也越來越大。因此，汽車輕量化越來越得到政府的重視和鼓勵，成為我國汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向。隨著汽車輕量化進程的推進，鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料等輕質(zhì)材料在汽車上的應(yīng)用越來越多，這些材料大部分無法采用焊接、鉚接等傳統(tǒng)的連接工藝，需要用結(jié)構(gòu)膠粘劑進行粘接。同時，玻璃鋼部件在汽車上應(yīng)用的增加，也增加了對基體樹脂的需求量。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2010年我國汽車產(chǎn)量為1,800萬輛，汽車膠粘劑用量約為15.7萬噸，其中結(jié)構(gòu)膠膠粘劑用量約為11.1萬噸。隨著汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展，汽車結(jié)構(gòu)膠粘劑用量的增速將會明顯高于汽車產(chǎn)量的增速，為結(jié)構(gòu)膠粘劑在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了廣闊空間。當然，汽車輕量化不僅對膠粘劑的需求量增加了，同時也對膠粘劑提出來更高的要求，如對新型工程塑料、復(fù)合材料的粘接強度高，耐候性和耐疲勞性好等要求。
(3)節(jié)能建筑用膠
由于玻璃鋼材料具有很多優(yōu)點，如具有很好的可設(shè)計性、力學(xué)性能、裝飾性、透光性、隔熱性、隔音性、電性能、耐化學(xué)腐蝕性，在建筑工業(yè)中大量使用了玻璃鋼材料，即可用作承載結(jié)構(gòu)，也可用作輔助結(jié)構(gòu)或裝飾材料，對減輕建筑物自重，提高建筑物的使用功能，改革建筑設(shè)計，加速施工進度，降低工程造價，提高經(jīng)濟效益和節(jié)能環(huán)保等都十分有利。
玻璃鋼材料的制造需要大量的環(huán)氧基體樹脂，同時玻璃鋼材料的應(yīng)用還需要大量環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠進行粘接。估計2010年環(huán)氧建筑膠粘劑需求量為1.2萬噸，預(yù)計2014年需求量將達到1.6萬噸，其中建筑加固用膠2800噸。此外，隨著其他新型設(shè)計和新型復(fù)合材料在建筑中的應(yīng)用，對結(jié)構(gòu)膠粘劑的需求量還會不斷增加。
(4)水處理設(shè)備用膠
水處理是環(huán)境保護的關(guān)鍵問題之一，水處理技術(shù)受到了極大的重視，超濾膜凈水技術(shù)是一種重大創(chuàng)新性技術(shù)，與其他水處理技術(shù)相比，處理效率高、效果好、能耗低，是一種環(huán)保節(jié)能兼?zhèn)涞男录夹g(shù)。超濾膜凈水設(shè)備廣泛應(yīng)用于飲用水處理、海水淡化、污水回用、醫(yī)藥、食品、飲料、生物等領(lǐng)域。超濾膜凈水設(shè)備的核心技術(shù)是超濾膜的制備，此外超濾膜濾芯的封端技術(shù)也非常關(guān)鍵。目前超濾膜凈水設(shè)備的封端樹脂主要為環(huán)氧樹脂，要求環(huán)氧樹脂的強度高、密封性好以及工藝性好。估計國內(nèi)2010年超濾膜凈水設(shè)備澆注樹脂用量約為3750噸。根據(jù)中國膜工業(yè)協(xié)會的預(yù)計，2010年~2015年國內(nèi)超濾膜產(chǎn)量將以20%~25%的速度增長，到2015年超濾膜凈水設(shè)備澆注樹脂的需求量將達到9150噸。
3.其他領(lǐng)域用膠
除了上述新能源和節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域外，航空航天、絕緣材料、工藝品以及其他玻璃鋼產(chǎn)品制造領(lǐng)域也對環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠和環(huán)氧基體樹脂有很大的需求量。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國今后20年航天航空用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠需求量為4000噸，2015年絕緣材料用基體樹脂將達到8500噸，2014年工藝品制造用基體樹脂可達到4000噸，其他玻璃鋼材料用基體樹脂用量約70萬噸。
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