2023光伏邊框行業進展和各自成本等優勢分析

光伏邊框部分企業進展介紹

產業鏈進展：絕緣復合材料及建筑材料生產企業率先入局。

目前國內生產復合邊框的企業主要以玻璃纖維、聚氨酯為原材料，生產廠商主要有德毅隆、沃萊新材、博菲電氣等絕緣復合材料生產企業，及中材科技等建筑材料生產企業，產品均處于第三方認證及客戶導入階段。

德毅?。◤秃线吙颍?/span>

浙江德毅隆科技股份有限公司是由國內外復合材料研發、光伏領域等資深專家聯合創辦的原創技術研發企業，擁有 30 年以上的復合材料型材拉擠生產經驗，復合材料光伏邊框研發已有 10 年歷史。

圖1：德毅隆 GRPU 產品耐腐蝕性實驗結果

該公司推出的玻纖增強聚氨酯邊框產品（GRPU）耐腐蝕性強，解決了鋁邊框打孔邊緣無法做耐腐蝕處理，導致邊框的切口部分易腐蝕的問題，提高了海上光伏等具有強腐蝕性的應用場景下光伏組件的使用壽命。

除此之外，該公司復合邊框拉具有更高的屈服強度，拉伸強度在 990MPa 以內能實現100%回彈，降低了邊框的殘余變形及由此帶來的玻璃邊緣應力集中問題，減少了電池片隱裂風險。

圖2：德毅隆 GRPU 產品力學性能實驗結果

2023年2月24日，VDE檢測認證研究所為億晶光電頒發了使用復合材料光伏邊框的組件產品認證證書，該邊框選用德毅隆生產的玻璃纖維增強聚氨酯復合材料。

圖3：德毅隆彩色復合材料邊框產品

圖4：2023上海SNEC光伏展 德毅隆展品

目前該公司已具備年產5GW光伏組件邊框型材的拉擠能力、25GW涂裝能力；預計2023年年底將具備年產 25GW 光伏組件邊框型材的綜合產能；2025 年年底將具備年產75GW 光伏組件邊框型材的綜合產能。

圖5：德毅隆單玻組件復合材料邊框產品

沃萊新材（復合邊框）

江蘇沃萊新材料有限公司是由深耕光伏領域近 20 年的研發團隊創立的一家高科技企業，董事長趙世界先生為光伏膠膜企業斯威克前實控人。

該公司專注于光伏組件復合材料邊框的研發和生產，并以復合邊框為應用基礎，積極探索開發光伏行業其他新材料產品。

圖6：沃萊新材復合材料邊框產品結構

2023 年 2 月 6 日，該公司獲得 TÜV 南德意志集團頒發的光伏組件用復合材料邊框證書，目前公司已經實現復合材料邊框全系列產品矩陣銷售，推出了適用于海上、屋頂分布式、地面集中式光伏專用產品。

圖7：沃萊新材復合材料邊框產品矩陣

圖8：2023上海SNEC光伏展 沃萊新材展品

2022 年該公司實現項目開發穩定及部分大客戶的導入，復合邊框產量 1GW。該公司預計 2023 年將完成2GW 的中批量生產并實現大客戶部分訂單的交付，2025 年實現40GW 的批量生產。

博菲電氣（復合邊框）

浙江博菲電氣股份有限公司主營電氣絕緣材料等高分子復合材料的研發、生產與銷售，具有較為完整的絕緣材料產品體系，能夠根據客戶差異化需求提供定制化產品，為風力發電、軌道交通、工業電機、家用電器、新能源汽車、水力發電等領域的絕緣材料應用提供系統化的解決方案。

2022 年該公司實現營業收入 3.54億元，同比-7%；實現歸母凈利潤 0.69 億元，同比-9%。

圖9：博菲電氣營業收入及增速（億元、%）

圖10：博菲電氣歸母凈利潤及增速（億元、%）

2022年公司絕緣樹脂業務實現收入1.85億元，同比-14%；毛利率30%，同比-1pcts；槽楔及層壓制品業務實現收入 0.64 億元，同比-7%；毛利率53%，同比+5pcts。

圖11：博菲電氣營業收入構成（億元）

圖12：博菲電氣各業務毛利率（%）

2023 年 4 月，該公司與海寧經濟開發區管理委員會簽訂《年產 70000 噸新能源復合材料制品建設項目（一期）及總部項目投資協議書》，總投資不低于10 億元。

項目由公司新設立全資子公司博菲光伏投資建設，主要生產新能源復合材料制品。

中材科技（復合邊框）

中材科技股份有限公司是我國特種纖維復合材料的技術發源地，擁有完整的非金屬礦物材料、玻璃纖維、纖維復合材料技術產業鏈，是我國特種纖維復合材料領域集研發、設計、產品制造與銷售、技術裝備集成于一體的國家級高新技術企業。

業務產品緊扣新能源、航空航天、節能減排、國防軍工等應用領域，承繼了原南京玻璃纖維研究設計院、北京玻璃鋼研究設計院和蘇州非金屬礦工業設計研究院三個國家級科研院所多年的核心技術資源和人才優勢。

2022 年公司實現營業收入221.1 億元，同比+9%；實現歸母凈利潤 35.1 億元，同比+4%。

圖13：中材科技營業收入及增速（億元、%）

圖14：中材科技歸母凈利潤及增速（億元、%）

2022 年公司玻纖及制品業務實現收入91.4 億元，同比+4%；毛利率 32%，同比-11pcts；風電葉片業務實現收入 65.0 億元，同比-7%；毛利率 10%，同比-6pcts；鋰電池隔膜業務實現收入 18.7 億元，同比+66%；毛利率40%，同比+14pcts。2022 年公司玻璃纖維及制品實現銷售 116 萬噸，同比+5%。

圖15：中材科技營業收入構成（億元）

圖16：中材科技各業務毛利率（%）

永臻股份（鋁邊框）

永臻股份主要從事綠色能源結構材料的研發、生產、銷售及應用，公司秉承“成為綠色能源結構材料應用解決方案領導者”的企業愿景，經過多年的精耕細作，目前已成為國內領先的鋁合金光伏結構件制造商之一。

公司主營產品包括光伏邊框產品、光伏建筑一體化產品（BIPV）、光伏支架結構件。

目前，公司擁有江蘇常州、遼寧營口、安徽滁州三大生產基地，總占地規模近 500 畝，可年產 22 萬噸光伏邊框，擁有近 8,000 萬套光伏邊框的產能。

2022 年公司實現營業收入 51.8億元，同比+75%；實現歸母凈利潤 2.5 億元，同比+160%。

圖17：永臻股份營業收入及增速（億元、%）

圖18：永臻股份歸母凈利潤及增速（億元、%）

2022 年公司光伏邊框業務實現收入44.6 億元，同比+70%；毛利率 11.2%，同比-0.7pcts。

2022 年公司實現鋁邊框銷售18.64 萬噸，同比+66%；銷售均價 2.39 萬元/噸，同比+0.05 萬元/噸；單位毛利 0.27 萬元/噸，同比-0.01 萬元/噸。

圖19：永臻股份光伏邊框銷量（萬噸）

圖20：永臻股份鋁邊框售價及毛利（萬元/噸）

鑫鉑股份（鋁邊框）

鑫鉑股份專業從事工業鋁型材、工業鋁部件和建筑鋁型材的研發、生產與銷售，公司的主要產品分為工業鋁型材、工業鋁部件及建筑鋁型材三大類。

公司建立了從原材料研發、模具設計與制造、生產加工、表面處理至精加工工藝的完整的工業生產體系，具備全流程生產制造能力。

目前公司生產的鋁型材及鋁部件具備高強韌、質量輕、易加工、耐腐蝕等優良物理及化學性能，作為工業及建筑領域終端產品制造的材料或零部件，廣泛應用于新能源光伏組件邊框、支架及軌道交通等領域。

2022 年公司實現營業收入 42.2億元，同比+63%；實現歸母凈利潤 1.9 億元，同比+55%。

圖21：鑫鉑股份營業收入及增速（億元、%）

圖22：鑫鉑股份歸母凈利潤及增速（億元、%）

2022 年公司實現鋁邊框銷售17.62 萬噸，同比+56%；銷售均價 2.40 萬元/噸，同比+0.1 萬元/噸；單位毛利 0.28 萬元/噸，同比-0.02 萬元/噸。

圖23：鑫鉑股份鋁制品銷量（萬噸）

圖24：鑫鉑股份鋁制品售價及毛利（萬元/噸）

 

光伏組件用聚氨酯復合材料邊框研發與進展

1、光伏邊框市場規模預測

2021年全球太陽能市場規模約185GW，對應邊框市場約230億，其中中國占80%，約200億；2022年因俄烏戰爭及拉動內需，組件爆增，預計光伏組件產能增長約30%，邊框市場約300億；2023年產能增長約20%，預計邊框可達360億；按照每年20%的增長幅度，預計2028年邊框市場可達到千億。

如果全部使用玻纖增強聚氨酯邊框，需用玻纖400萬噸/年，需用聚氨酯100萬噸/年。

2、玻纖增強聚氨酯復合材料邊框的優異性能

浙江德毅隆科技股份有限公司董事長、武漢理工大學兼職教授馮毅先生在光伏產業用玻璃纖維制品應用研發與市場推廣座談會的報告指出，玻璃纖維增強聚氨酯作為復合材料邊框材料的主流類型 ，具有優異的耐候、絕緣性能和碳排放等多項優勢。

耐腐蝕、耐鹽霧

玻纖增強聚氨酯復合材料邊框具有高耐腐蝕、高耐鹽霧的優越性能，是海洋及污水處理廠等耐腐蝕應用場景中光伏組件邊框的不二選擇。

承載更高背壓

沿海組件設計需要承載更高背壓（約4000Pa）。傳統邊框需要增加厚度，增加成本。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框能充分發揮力學性能，較易滿足4000Pa的背壓要求。

高屈服強度

玻纖增強聚氨酯復合材料邊框的屈服強度990MPa，是鋁合金的5倍,保證在應力釋放后組件100%回彈，沒有殘余變形，在25年的生命周期內可大幅降低硅片的隱裂。

防背玻爆裂

玻纖增強聚氨酯材料彈性模量略低于玻璃，在風載動態下邊框具有動載阻尼作用，可有效緩解背面玻璃爆裂的問題。

優良的絕緣性能

傳統邊框材料是導體，每一塊組件都需接地，增加了BIPV施工的難度及成本。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框具有優良的絕緣性能，不需接地。

多色彩選擇

傳統邊框顏色單一，要做其它顏色需增加費用。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框有多種顏色供用戶選擇，無需增加費用。

防組件彎曲變形

玻纖增強聚氨酯材料邊框與玻璃近乎一樣的膨脹系數，有效保證組件從工廠端到寒冷地區時不會發生彎曲變形的現象發生。

低碳排放

2025年后出口到歐洲的組件有碳排放指標的要求。GRPU邊框是低能耗產品，經初步計算，從最初級原料（石油及礦石）到制成組件邊框再到第一次回收利用作為一個生命周期，GRPU邊框的碳排放指標只有傳統邊框用材的12%，降低組件出口碳排放。

34項具體稅目產品中，進口量最大的是無捻粗紗，達到0.77萬噸，占進口總量的24.4%。

3、玻纖增強聚氨酯復合材料邊框的應用場景

一種非金屬材料解決方案，玻璃纖維增強聚氨酯復合材料邊框擁有金屬邊框所不具備的優勢，既可以為光伏組件制造商帶來明顯的降本增效，又適合多場景、多色彩需求的分布式項目使用環境。

GRPU復合材料邊框的運用場景包括：組件出口、BIPV發電、分布式發電、漁光互補、腐蝕性區域發電、沿海及水面發電等。

隨著能源需求不斷增長，光伏發電市場發展空間廣闊。從目前的市場趨勢來看，新型復合材料拉擠邊框技術將主導光伏行業的未來發展，成為推動光伏行業發展的重要力量，屬于光伏行業的新時代已經到來。

為加快光伏用玻纖制品研發及推廣工作開展，發掘和培育玻纖應用新市場，助力相關技術進步和產業化發展，中國玻璃纖維工業協會已發起成立光伏用玻纖制品研發推廣工作組，各項具體工作正在穩步推進中。

 

光伏邊框：鋁合金、鋼材、復合材料性能對比和成本分析

光伏邊框是組件的重要組成部分，是主要用于固定、密封光伏組件的框架結構材料，對組件壽命影響較大，耐候性要求高。

按材料劃分，光伏邊框可分為鋁合金邊框、鋼邊框、復合材料邊框，其中鋁合金邊框使用廣泛，目前滲透率達到95%以上，價格在光伏組件成本中占比約為10%，目前僅次于電池片。

2023上海SNEC光伏展 江陰聚鑫能源

復合材料邊框：材料成本低、耐候性能出色、絕緣、輕質美觀。

光伏復合邊框相較鋁合金邊框有四大優勢：材料成本低、耐候性能出色、絕緣、輕質美觀。

當前復合材料邊框價格較鋁邊框低20%-25%，后續有望進一步降低售價；復合材料邊框耐濕熱、耐酸堿、耐鹽霧，廣泛應用于嚴酷的環境；復合材料邊框系統無需接地，有助于降低系統端PID風險，提高系統運維安全性；復合材料邊框輕量化且美觀，便于運輸安裝。

2023上海SNEC光伏展 德毅隆

復合材料邊框有望在海上光伏等環境嚴苛或對美觀度有要求的BIPV/BAPV等應用場景率先應用，并在未來憑借成本及耐候性優勢實現對鋁邊框的全場景替代。

2023上海SNEC光伏展 科思創

我們假設2023-2025年全球組件需求約為419/548/684GW，其中集中式項目組件需求197/252/308GW，分布式項目組件需求222/296/376GW。

保守情形下，2025年復合材料邊框需求可達到132GW，滲透率達到19%，市場規模可達到72億元，對應玻璃纖維/聚氨酯需求約45/12萬噸；積極情形下，2025年復合材料邊框需求可達到264GW，滲透率達到39%，市場規?？蛇_到145億元，對應玻璃纖維/聚氨酯需求約90/23萬噸。

光伏組件邊框：目前鋁邊框為主，成本占比大

光伏邊框是組件的重要組成部分，是主要用于固定、密封光伏組件的框架結構材料，對組件壽命影響較大，耐候性要求高。

圖1：光伏單玻組件結構示意圖

隨著N型電池滲透率逐步提高，組件功率不斷提升，但同時組件平均尺寸也在增加，未來光伏組件邊框單W用量將呈現緩慢下行的趨勢。

圖2：各種尺寸電池片占比（W）

圖3：單套組件功率展望（W）

表1：各類光伏邊框對比

鋁合金邊框：

光伏鋁合金邊框以鋁為主要金屬材料，主要生產環節分為熔鑄、擠壓、氧化、深加工四個主要階段。

圖4：光伏鋁邊框生產流程

熔鑄：將廢鋁加入合金化爐或熔化保溫爐內熔化，按比例加入合金改性劑配料，調整合金成分和溫度，將符合工藝要求的鋁合金熔體導入直冷式成型機成型，供給擠壓車間使用；

擠壓：通過擠壓機設備，迫使鋁棒產生塑性形變并從擠壓模具的?？字袛D出；

氧化：鋁合金在硫酸溶液內經過電化學反應，陽極氧化形成氧化鋁保護層；

深加工：對氧化后的鋁型材進行進一步的制成，形成便于組裝的光伏邊框。

鋁邊框價格在光伏組件成本中占比約為10%，目前僅次于電池片。

國內從事光伏邊框生產的企業較多，主要為鋁型材制造企業。以產能口徑測算，2022年底CR2市占率約為32%，CR4市占率約為51%。

圖5：光伏單玻組件各部分成本占比（%）

圖6：2022年底光伏鋁邊框競爭格局（萬噸、%，產能口徑）

鋁邊框主要以原材料價格+加工費的形式定價，加工費保持相對穩定。以永臻股份為例，2022年鋁邊框銷售均價2.39萬元/噸，單位毛利0.27萬元/噸。

圖7：永臻股份鋁邊框售價及毛利（萬元/噸）

圖8：6063鋁棒均價（元/噸）

隨著N型電池滲透率逐步提高，組件功率不斷提升，但同時組件平均尺寸也在增加，未來光伏組件鋁邊框單W用量將呈現緩慢下行的趨勢。

圖9：光伏鋁邊框用量預測（萬噸/GW）

預計組件鋁邊框單位價值量將由2021年的1.51億元/GW逐步下降至2025年的1.03億元/GW，市場規模將由2021年的320億元逐步提升至2025年的708億元。

圖10：鋁邊框單位價值量（億元/GW，含稅）

圖11：鋁邊框市場規模（億元）

復合材料邊框：

光伏復合邊框以玻璃纖維、聚氨酯或其他樹脂為主要材料，主要生產環節分為玻璃纖維粗紗排布、注膠、擠壓模塑及固化、牽引及切割、噴涂五個主要階段。

玻璃纖維粗紗排布：將玻璃纖維從張力多層紗架上通過導紗板引入密封浸膠盒中進行浸漬；

注膠：密封注膠盒有全自動配供料裝置，根據檢測到的密封注膠盒內的壓力、膠位自動注膠；

擠壓模塑及固化：浸漬后的玻纖進入固化模具進行加熱固化定型得到玻纖板；

牽引及切割：在固化模具的出口端加裝對中校正機構，使固化后的玻璃纖維板保持設定的直線度從模具中牽引拉出；

噴涂：對切割后的材料件進行涂層噴涂，主要為了增加邊框的耐候性及耐腐蝕性，涂層通常為水性聚氨酯或氟碳涂料；

圖12：典型光伏復合邊框生產流程

復合邊框相較鋁合金邊框有四大優勢：材料成本低、耐候性能出色、絕緣、輕質美觀。

復合邊框有望在海上光伏等環境嚴苛或對美觀度有要求的BIPV/BAPV等應用場景率先應用，并在未來憑借成本及耐候性優勢實現對鋁邊框的全場景替代。

材料成本低：當前復合材料邊框價格較鋁邊框低20%～25%，后續有望進一步降低售價；

耐候性能出色：耐濕熱、耐酸堿、耐鹽霧，廣泛應用于嚴酷的環境；

絕緣：系統無需接地，有助于降低系統端PID風險，提高系統運維安全性；

輕質美觀：輕量化且美觀，便于運輸安裝；

目前國內生產復合邊框的企業主要以玻璃纖維、聚氨酯為原材料，生產廠商主要有德毅隆、沃萊新材、博菲電氣等絕緣復合材料生產企業及中材科技等建筑材料生產企業，其復合邊框產品均處于第三方認證及客戶導入階段。

預計2023年末，復合材料邊框產能有望超過50GW；2025年末，產能有望超過190GW。

表3：各家企業復合材料邊框產能梳理（GW）

各家企業生產的復合材料邊框原材料用量略有差異，以常規玻纖聚氨酯復合邊框為例，玻璃纖維用量占比在75%～80%不等，聚氨酯在20%～25%不等。振石集團則使用更高比例的非聚氨酯樹脂，以提高拉擠生產效率。

表4：復合材料邊框原材料用量占比（%）

當前玻璃纖維及聚氨酯均處于價格下行通道，預計未來復合材料邊框成本有望進一步降低，成本優勢持續體現。

圖13：玻璃纖維均價（元/噸）

圖14：聚氨酯均價（元/噸）

此外，部分復合邊框會添加少量氟碳涂料或水性聚氨酯等樹脂涂層以提高耐候性能，根據應用場景的不同，涂層的材料選擇及用量也有不同。

海上光伏項目對邊框耐候性、耐酸堿、耐腐蝕能力要求較為嚴苛，適配的復合邊框中用于增加耐候能力及機械強度的氟碳涂料用量有所上升，通常成本及價格會更高。

圖15：PVDF均價（元/噸）

以當前主流方案進行測算，各類原材料單GW價值量如下：

表5：復合材料邊框單位成本拆分

相較于鋁合金邊框，復合材料邊框密度較低，但基于強度要求厚度有所提升，故單位用量與鋁合金邊框接近。

圖16：光伏復合邊框用量預測（萬噸/GW）

目前復合材料邊框處于實驗室模擬及海上光伏小規模項目實證階段，團體標準編制也還處于起草階段，后續伴隨著行業標準落地及各大企業產品驗證推進完成，復合材料邊框有望迎來跨越式發展。

圖17：復合材料邊框團體標準編制進度計劃

復合邊框對鋁邊框替代的敏感性分析我們假設2023-2025年，全球光伏新增裝機分別為335/438/547GW，同比增速45.7%/30.7%/24.9%，對應全球組件需求約為419/548/684GW，其中集中式項目組件需求197/252/308GW，分布式項目組件需求222/296/376GW。

表6：光伏行業裝機容量假設

預計2025年組件邊框需求可達到10.8億套，鋁邊框價值量可達到1.03億元/GW。

表7：鋁邊框價值量測算（不考慮復合邊框替代）

隨著原材料價格下降，復合邊框定價折扣增大，2025年價值量達到0.55億元/GW。

表8：復合邊框單位價值量預測

保守情形：假設部分集中式光伏項目基于降本需求對鋁邊框進行替代，集中式項目復合邊框滲透率緩慢提升至2025年的20%；

部分分布式光伏對組件安裝便利性及美觀度要求提高，分布式項目復合邊框滲透率緩慢提升至2025年的19%，則2025年復合材料邊框需求可達到132GW，滲透率達到19%，市場規模可達到72億元。

表9：保守情形復合邊框市場規模測算

積極情形：假設部分集中式光伏項目基于降本需求對鋁邊框進行替代，集中式項目復合邊框滲透率逐步提升至2025年的40%；部分分布式光伏對組件安裝便利性及美觀度要求提高，分布式項目復合邊框滲透率逐步提升至2025年的38%，則2025年復合材料邊框需求可達到264GW，滲透率達到39%，市場規?？蛇_到145億元。

表10：積極情形復合邊框市場規模測算

 

聚氨酯拉擠工藝介紹

1、聚氨酯/玻纖復合材料簡介

近年來，聚氨酯樹脂以其韌性好、固化快、無苯乙烯煙霧等優點使其復合材料脫穎而出。隨著人們對聚氨酯成型技術的掌握和在控制其反應性以延長其適用期方面的進步，聚氨酯已進入長期由不飽和聚酯和乙烯基酯樹脂主宰的復合材料領域。在過去，聚氨酯復合材料主要是用結構反應注射法（SRIM）成型的汽車內飾件和外部件，如皮卡車箱、車底板、行李架、內門板等（聚氨酯經過發泡）。然而在近幾年中，聚氨酯復合材料發展了拉擠、纏繞、真空灌注和長纖維噴射等技術，主要用不發泡的聚氨酯復合材料來制造窗框、浴缸、電燈桿和卡車、越野車的大型部件等。

聚氨酯拉擠：聚氨酯拉擠一般具有低粘度、中度至高度反應性、良好的沖擊強度和韌性以及短梁剪切性能。與其他材料相比，用聚氨酯拉擠可產生多種效益。它可以提高制品中玻璃纖維含量而使制品強度大大提高。例如，用玻璃纖維與聚氨酯樹脂拉擠窗框，所得窗框的強度比PVC窗框高8倍，其導電性比鋁低40倍，因而絕緣性能好得多。同時，因為聚氨酯拉擠窗框的脆性更小，它們不會開裂而經久耐用。

高性能聚氨酯/玻璃纖維復合材料是一種以高硬度聚氨酯彈性體為基體材料,玻璃纖維為增強材料,采用連續拉擠工藝生產的一種具有高強度、高模量、輕質高分子復合材料。

聚氨酯拉擠技術的產品不僅比傳統材料具有更高的強度、更好的隔熱保溫效果，而且更輕質環保。其應用領域十分寬廣，從最初的華麗浴缸，到沖浪和滑雪板，再到今天的窗框、集裝箱地板等創新應用，聚氨酯復合材料已融入了我們日常生活的方方面面。

據報道，在過去的幾年中，中國對于復合材料的需求已呈現逐步增長的態勢。復合材料是一種高科技材料，是將幾種材料的特性整合成為一種具有卓越新性能的全方位解決方案。正是因為材料的獨特性能，比如輕質、高強度和剛性、以及能夠幫助實現更高的成本效率和生態責任，所以聚氨酯復合材料已備受各行業的關注。尤其是在建筑和運輸行業，創新的技術與應用，更是備受矚目。

2、聚氨酯/玻纖復合材料性能特點

經過數年開發，國外聚氨酯拉擠成型已實現商業化。在聚氨酯拉擠過程中，可以使用更多的增強纖維，使制品強度大大增高。同時，由于聚氨酯本身優異的沖擊強度、拉伸強度和層間剪切強度，制品可制得更薄更輕。例如，可用更少的連續原絲氈而更多的無捻粗紗來制得更薄的工字梁，使工字梁的厚度從3.3mm減少到2.6mm，同時保持其縱向剛度不變。這樣制品就減少了13%重量和7%成本。另外，由于拉擠聚氨酯制品脆性更小，從而可用常規方式裝配而不開裂和破碎。

具體看，采用聚氨酯拉擠技術，有以下幾方面的明顯優點。

(1)、用傳統樹脂拉擠某些型材時，可能要求使用多達4或5種不同的玻璃纖維氈。這些氈必須裁切造形。采用聚氨酯拉擠，常?？梢杂貌＠w無捻粗紗來代替玻纖氈。取消玻纖氈后就減少了原料成本以及操作氈所耗的勞力成本。氈還容易破碎，碎片可能堵塞機器，影響生產。取消氈后，在很多情況下都能提高生產線速度，從而提高成本效益。

另一方面，用無捻粗紗代替氈后，纖維體積含量可以增至80%左右，而大多數非聚氨酯拉擠制品的纖維含量為60%。這樣，更高的玻纖含量與性能更好的樹脂相結合，打造了強度和剛度更好的聚氨酯拉擠型材。

主要熱固性樹脂/玻纖復合材料性能對比

(2)、聚氨酯拉擠制品更高的強度性能開拓了一些新的應用。這些制品可以用于聚酯樹脂不能勝任的用途，在建筑、基礎設施和交通運輸市場代替鋼和鋁材。

(3)、將原有的拉擠系統轉換成聚氨酯拉擠系統比較簡單、方便和經濟，無需大的投資。原有的模頭、加熱器和機組仍可使用。

(4)、除了上述物理性能和成型優點之外，聚氨酯拉擠制件還具有裝配優點，特別是緊固方便。由于聚氨酯的強度，在聚氨酯拉擠制品上裝入螺釘時，不需預先鉆孔，這樣就可節省時間和勞力。反過來，在聚氨酯拉擠制品中拔出螺釘所需的力量是在聚酯拉擠制品中拔出螺釘所需力量的兩倍多。

(5)、同樣纖維結構下，聚氨酯/玻纖拉擠產品的所有性能均好于普通熱固性樹脂，彎曲模量接近，沖擊強度大大提高，螺釘拉拔強度高，開口抗裂口擴展性好，耐磨性優，很好的二次加工能力，耐熱240度以上。

(6)純聚氨脂/玻纖是目前性能最好的拉擠復合材料，材料截面復雜，表面光滑，拉擠速度快，耐水、酸、堿、鹽是最好的，耐燃好，可涂裝，脂肪族聚氨脂體系，無溶劑，無苯乙烯，環境友好。

3、聚氨酯/玻纖復合材料主要用途

1）、用于建筑材料

近年來，建筑節能已然成為了中國可持續發展的重要組成部分，而在建筑中，門窗、外墻、屋面和地面為建筑主要能耗的四大部位,而門窗的絕熱性最差。據估計，就我國的典型圍護部件而言，門窗的能耗約為墻體的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍,約占圍護部件總能耗的40%～50%。因此增強門窗的保溫隔熱性能,減少門窗能耗,是改善室內熱環境質量和提高建筑節能水平的重要環節。復合材料在應用中的興起，帶給了我們新的思路，使其應用于建筑節能門窗的改造成為可能。

聚氨酯拉擠窗框，相較于傳統材料，它具有更強的尺寸穩定性、更高的橫向力學性能，更高的比強度和剛性，同時具備更好的隔熱保溫效果。再加上聚氨酯材料科技的獨特拉擠工藝，該材料不含有機揮發物(VOC)，因此也十分環保。

玻璃纖維增強聚氨酯拉擠門窗型材，是以玻璃纖維為增強材料，以聚氨酯為基體，通過先進的注射浸膠拉擠工藝生產出的門窗型材。GRPU門窗型材的開發，是為了向高層建筑提供總傳熱系數K ≤ 2.0 W/(m•K)的節能窗解決方案。聚氨酯（PU）擁有先天的隔熱能力，在節能門窗行業內早已被用來制造泡沫填縫劑、密封膠條、隔熱條，將聚氨酯用于制造節能窗整個窗框，這在國內尚屬首創。

GRPU窗框的優勢是由GRPU材料本身的性能特性決定的，GRPU 作為一種新型的復合材料，窗框是新的增長點，使用這種樹脂，可以制得更大、更薄而強度足夠的型材，用于大窗框甚至幕墻。據稱這種窗框比鋁、木和塑料窗框好得多。具有優良的脹縮性能，可耐受各種氣候條件，從北極嚴寒到到沙漠酷熱以及海邊潮濕?？山浲科峄蚝蠹庸ざ纬赡举|外觀。

聚氨酯復合窗框有如下基本特性：

高隔熱性

GRPU型材和實木、PVC一樣，擁有很低的導熱系數，室溫下為0.22W/m•K，只有鋁合金的約1/700，是優良的絕熱材料。

低熱膨脹

GRPU的線性熱膨脹系數約為7×10-6/K，遠低于鋁合金，與墻體的線性熱膨脹系數相近；因此，在溫度變化時，GRPU 材質的框體不會與墻體產生縫隙，密封性良好，同時保證了整窗在溫差較大的環境下的隔熱性。

耐腐蝕

GRPU型材對大部分酸、堿、鹽、有機物，以及海水、潮濕空氣都有很強的抗蝕力；而且不銹不朽，耐腐蝕性能優于其他材質門窗型材。尤其適用于沿海、有腐蝕性的以及一般潮濕場所。

電性能佳

GRPU型材是良好的絕緣材料，不受電磁波作用，不反射無線電波；對通訊系統的建筑有特殊的用途。

2）、聚氨酯/玻纖復合材料用于集裝箱地板

更“輕盈”、更耐用的集裝箱

拜耳公司與Conforce公司開發的EKO-FLOR復合地板系統。由于材料的高拉擠效率、高強度和剛性以及出色的抗沖性和耐磨性，為集裝箱運輸行業增色不少。Conforce是德國化工企業拜耳的合作伙伴，這種復合增強材料經過研發者多年的研制，至少被認為有五大優點：

一是低重量，可降低運輸中的能源量；

二是具備一個可完整抵抗所有類型產品（水、油、異味、微生物）；

三是生產所需能源整體很低；

四是增加貨柜容器的使用壽命；

五是具有可重復使用和回收的地板。

新的貨柜用料特別講究，一個40尺大柜可減少重量550公斤，從而減少運輸所需的能源。與傳統的以木質為基礎的材料相比，使用聚氨酯擠拉工藝的材料，重量會減輕22%，整船整車集裝箱的油耗和運輸成本也就大大降低了。在輕質的同時，又保持了足夠的堅韌性能，這一特性也降低了維護成本，增加了集裝箱的使用壽命。傳統集裝箱木地板使用壽命只有5～10年，而EKO-FLOR聚氨酯拉擠地板的使用壽命可超過20年。

法國達飛輪船最近與加拿大Conforce國際公司合作，開發一種非實木的復合集裝箱地板，名稱：Eko-flor，期望用此新科技研制的輔件來替代實木地板，以減少對環境的污染和雨林木材的砍伐。

3）、鐵路枕木

在歐洲，鐵路建造者越來越多地關注用日本積水化學公司拉擠的FFU（纖維增強泡沫聚氨酯）枕木來代替木質或混凝土枕木。經過幾次成功應用之后，最近在德國勒弗庫森化工園又安裝了一支線路系統，共使用了136根FFU枕木。這些枕木由積水化學公司提供，所用聚氨酯來自拜耳材料科學公司設在日本的供應商。據稱這種枕木看似木材，結合了天然產品和現代設計的所有優點。它可用普通木工工具進行鋸、刨、釘、上螺絲和膠粘等加工。其熱膨脹系數和導熱率都很低。由于有纖維增強，其抗壓、抗拉、抗彎強度都很高，使用壽命比傳統枕木長3倍多。由于其閉孔結構，它即使在暴雨中也吸水極少，因而不影響其優良的電絕緣性能。該材料還耐水解、油脂、海水、霜凍和除冰鹽，在長期氣候條件下也保持穩定。其重量和現場加工性能大大優于混凝土，可制成任意長度，不需為每種長度另制模具。其生態性能也是一大優點，制造時不使用溶劑，使用后可以循環利用。由于這些優點，FFU枕木特別適于在隧道、橋梁使用。在日本，每年要鋪設9萬多根聚氨酯枕木，現在已有130多萬根投入使用。日本著名的高速列車“新干線”的鐵軌就使用了這種枕木。

4）、其它用途

聚氨酯的拉擠制品包括型材、桿件和板材，如梯子桿、工具柄、電線桿橫擔、電桿、曲棍球桿、碼頭片樁、貨柜板材等。

4、聚氨酯復合材料生產原料及設備

1）、主要材料

聚氨酯材料（包括多元醇、異氰酸酯、催化劑、消泡劑、潤滑劑、脫模劑等）及玻璃纖維，其中玻纖占80%-85%。

2）、主要設備

玻纖導紗架、聚氨酯澆注機、成型牽引機、切割機等，拉擠設備造價大約20萬元（20噸牽引力），聚氨酯設備10～15萬元。

5、聚氨酯復合材料生產流程

工藝流程：

生產效率：

根據不同規格，拉擠速度1.2～3m/min不等，寬度大于50cm。

 

拉擠工藝中所用的原料及其功能

拉擠成型工藝是將浸透膠液的連續無捻粗紗、氈、帶或布等增強材料，在牽引力的作用下，通過模具加熱擠拉成型、固化，連續不斷地生產長度不限的玻璃鋼型材。

拉擠工藝用原材料

1、樹脂基體

在拉擠工藝中，應用最多的是不飽和聚酯樹脂，還有環氧樹脂、乙烯基樹脂、熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂、聚氨酯樹脂等。

(1)、不飽和聚酯樹脂

不飽和聚酯樹脂用作拉擠的基本上是鄰苯和間苯型。間苯型樹脂有較好的力學性能、堅韌性、耐熱性和耐腐蝕性能。目前國內使用的較多的是鄰苯型，因其價格較間苯型有優勢，但質量因生產廠家不同差距較大，使用時要根據不同的產品慎重選擇。

(2)、乙烯基酯樹脂

乙烯基酯樹脂具有較好的綜合性能，可提高耐化學性能和耐水解穩定性。

(3)、環氧樹脂

環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，具有優良的力學性能、高介電性能、耐表面漏電、耐電弧，是優良絕緣材料。

(4)、酚醛樹脂

酚醛樹脂它是最早的一類熱固性樹脂。具有突出的瞬時耐高溫燒蝕性能，目前酚醛樹脂已成功應用在拉擠成型工藝中。

(5)、聚氨酯樹脂

聚氨酯（PU），是多苯二異氰酸酯、聚醚多元醇，在催化劑三乙烯二胺存在的情況下交聯固化，形成高聚物。

2、增強材料

拉擠工藝用的增強材料主要是玻璃纖維及其制品，如無捻粗紗、玻璃纖維氈等。

為了滿足制品的特殊性能要求，可用芳綸纖維、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維及玄武巖纖維等。

玻璃纖維用于拉擠工藝的玻璃纖維主要有無堿、中堿和高強玻璃纖維。玻璃纖維制品的品種有：

①無捻粗紗

無捻粗紗有并股紗和直接紗，線密度為1100（1200）號到4400（4800）號。

要求：成帶性好；退解性好；張力均勻；線密度均勻；浸透性好。

②玻璃纖維氈片

短切氈要求：面積質量均勻；短切原絲、粘結劑分布均勻；適中的干氈強度；優良浸透性。用于強度要求不太高的制品。

連續氈增強效果較短切氈好。要求同上。

表面氈起到表面修飾作用和耐酸性。

縫合氈不含粘結劑，浸透性能好，價格較低。

③玻璃纖維縫編織物

玻璃纖維縫編織物可以增加制品的抗張強度及抗彎強度；減輕制品的重量；制品表面平整光滑。組合玻璃纖維增強材料，可調整制品的橫向和縱向強度。

3、輔助材料

（1）、引發劑

引發劑的特性通常用活性氧含量、臨界溫度、半衰期來表示。

目前常用的引發劑有：MEKP(過氧化甲乙酮）、TBPB（過氧化苯甲酸叔丁酯）、TRIGonOX C BPO（過氧化苯甲酰）、PERKADOX CH-50、PERKADOX CH-50X、PERKADOX CH-50L、TBPO（過氧化異辛酸叔丁酯）、TRIGonOX 21S BPPD(過氧化二碳酸二苯氧乙基酯）、PERKADOX 16[過氧化二碳酸雙（4—叔丁基環已酯]等。

實際應用中很少有用單組分的，通常都是雙組分或三組分按不同的臨界溫度搭配使用。

（2）、環氧樹脂固化劑

環氧樹脂固化劑常用的有酸酐類、叔胺、咪唑類固化劑。

（3）、著色劑

拉擠中的著色劑一般以顏料糊的形式出現。

4、填料

填料可以降低制品的收縮率，提高制品的尺寸穩定性、表面光潔度、平滑性以及平光性或無光性等；

有效的調節樹脂粘度；

可滿足不同性能要求，提高耐磨性、改善導電性及導熱性等；

大多數填料能提高材料沖擊強度及壓縮強度，但不能提高拉伸強度；

可提高顏料的著色效果；

某些填料具有極好的光穩定性和耐化學腐蝕性；

可降低成本。

選擇填料的粒度最好要有個梯度，以達到最佳，的使用效果?，F在也有對填料進行表面處理來加大用量。

5、脫模劑

脫模劑具有極低的表面自由能，能均勻浸濕模具表面，達到脫模效果。優良的脫模效果是保證拉擠成型工藝順利進行的主要條件。早期的拉擠成型工藝是用外脫模劑，常用的有硅油等。但用量很大且制品表面質量不理想，現已采用內脫模劑。內脫模劑是將其直接加入到樹脂中，在一定加工溫度條件下，從樹脂基體滲出擴散到固化制品表面，在模具和制品之間形成一層隔離膜，起到脫模作用。

內脫模劑一般有磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸鹽類、三乙醇胺油等。其中以硬脂酸鋅的脫模效果較好。

在拉擠生產中，人們通常更愿意使用在常溫下為液體狀的內脫模劑。

目前市售的內脫模劑多為伯胺、仲胺和有機磷酸酯與酯肪酸的共聚體的混合物。

6、其它在拉擠生產中還須根據制品的特殊要求和工藝需要添加一些其它輔助材料

大致有：

偶聯劑——可以增加增強材料與樹脂之間粘合強度，提高玻璃鋼的性能，改善界面狀態，有利于制品的耐老化、耐應力及電絕緣性能。常用的有硅烷偶聯劑。

阻聚劑——在夏天的生產中膠料常會發生自聚，可以適當添加，以延長適用期。常用的阻聚劑有：a-甲基苯乙烯、對苯二酚、叔丁基鄰苯二酚。

增韌劑——具有降低玻璃鋼脆性和提高玻璃鋼抗沖擊性能。常用的增韌劑有苯乙烯類、聚烯烴類和苯二甲酸酯類。一般用于環氧樹脂的拉擠生產中。

稀釋劑——可以降低樹脂粘度，改善樹脂對增強材料、填料等的浸潤性；控制固化時的反應熱；延長樹脂固化體系的適用期；填料用量增加，降低成本。

不飽和聚酯用的稀釋劑主要是苯乙烯、a-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸單體等。

酚醛樹脂用稀釋劑主要是酒精、丙酮等溶劑。

環氧樹脂用稀釋劑有鄰苯二甲酸二丁酯、含有環氧基團的低分子化合物等。

抗氧劑——能抑制或減緩高分子材料自動氧化反應速度。主要有二芳基仲胺、對苯二胺、酮胺、醛胺、單酚、烷基化多酚及硫代雙酚等。

光穩定劑——能夠抑制或減弱光降解作用，提高聚合物和復合材料耐光性能的物質，由于大多數光穩定劑都吸收紫外光，所以習慣上把這類物質稱為紫外線吸收劑。主要有水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三唑類、受阻胺類及有機鎳絡合物等。

熱穩定劑——能防止和減少聚合物在加工和使用過程中受熱而發生降解或交聯，延長玻璃鋼使用壽命。常用的有鹽基類、脂肪酸皂類、有機錫化合物、復合型熱穩定劑。

阻燃劑——能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰傳插。最常用的和最重要的是阻燃劑是磷、溴、氯、銻和鋁的化合物。

 

普通環氧樹脂和聚氨酯的比較

聚氨酯和普通環氧樹脂優缺點：

聚氨酯、環氧樹脂，都是雙組份的，使用設備、操作方法基本相同。但是，聚氨酯與環氧樹脂之間仍然存在一定的區別。

聚氨酯（PU），是多苯二異氰酸酯、聚醚多元醇，在催化劑三乙烯二胺存在的情況下交聯固化，形成高聚物。聚氨酯具有較好的粘結性、絕緣性、耐候性等特點，硬度可以調整二異氰酸酯和聚醚多元醇的含量而改變，能夠運用到各種電子電器設備的封裝上。與環氧樹脂相比，毒性大。

而環氧樹脂一般由雙酚A環氧樹脂、固化劑（胺類或酸酐）、助劑、填料等組成，室溫固化時間較長，可以加熱固化，固化后粘接強度大，而且硬度一般也比較大，可以做成透明的，用于封裝電器模塊和二極管等。但聚氨酯具有更好的耐候性能，高低溫下不開裂，價格稍貴。

環氧樹脂涂料一種高強度、耐磨損、美觀的地板，具有無接縫、質地堅實、耐藥品性佳、防腐、防塵、保養方便、維護費用低廉等優點。可根據客戶的要求設計多種方案，如薄層涂裝、1～5mm厚的自流平地面、防滑耐磨地板、砂漿型地板、防靜電。防腐蝕地板等。產品適用于各種場地，如廠房、機房、倉庫、實驗室、病房、手術室、車間等。簡要說明：

聚氨酯和普通環氧樹脂產品用途：

兩者產品用途要求加強抗壓拉力的水泥地面或防強酸、強堿化學溶劑腐蝕的地面及排水溝.如化工、冶金廠、電鍍廠、發電廠、制藥廠、PCB線路板廠、造紙廠、五金廠、印染廠等產品特性：

1、兩者都具有抗拉伸性好，不龜裂、不脫落等性能；

2、兩者都具有耐強酸、堿、鹽及各種油類物質腐蝕等性能；

3、兩者都具有防塵、防水、表面耐磨損、耐重壓、抗沖擊等性能；

4、前者面漆適用于室外，后者適用于室內；而后者最大的弱點或缺點是怕強紫外線照射，在強的紫外線照射下會發生黃變，即褪色，但不會分解也影響使用；不過前者較后者在耐候性方面改良了很多，尤其黃變的時間前者比后者長了許多，因此前者常常被用于室外的施工要求。（來源：CPIA、復材殿堂、德毅隆、富金、艾邦、復材先生等）