2017年中國(guó)石英玻璃行業(yè)發(fā)展概況 承德人和礦業(yè)
石英玻璃具有耐高溫、低膨脹系數(shù)、耐熱震性、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性好、透光性好等優(yōu)點(diǎn)，具有“玻璃王“的稱號(hào)。由于其特殊的物理化學(xué)特性，石英玻璃材料被廣泛運(yùn)用于航空航天、軍事、半導(dǎo)體、光通訊、太陽(yáng)能等領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中具有不可替代的作用。
石英玻璃應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用形式
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1、發(fā)展概況
石英玻璃的應(yīng)用始于1839年，法國(guó)人率先利用石英制造石英玻璃；到五十年代，隨著半導(dǎo)體和新型光源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，石英玻璃需求迅速增加，進(jìn)而帶動(dòng)石英玻璃產(chǎn)業(yè)開始快速發(fā)展。半導(dǎo)體是石英玻璃應(yīng)用的主要領(lǐng)域，占整個(gè)適應(yīng)材料的市場(chǎng)份額約為 65%。
石英玻璃行業(yè)具有較高的門檻，是氣煉熔制技術(shù)、真空電熔技術(shù)、連熔連拉熔制技術(shù)等多種技術(shù)交叉的綜合學(xué)科，對(duì)技術(shù)有較高的要求，目前也僅有美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、英國(guó)、中國(guó)等少數(shù)國(guó)家能夠大量生產(chǎn)石英玻璃。石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)的高技術(shù)門檻使得整個(gè)石英玻璃材料市場(chǎng)被邁圖、賀利氏、超精石英等少數(shù)幾家企業(yè)所主導(dǎo)。
我國(guó)石英玻璃產(chǎn)業(yè)起步于 1957 年，基于國(guó)防建設(shè)的需要，石英玻璃被列入 12年科技發(fā)展規(guī)劃中；1957 年至 1966 年，我國(guó)石英玻璃產(chǎn)業(yè)以生產(chǎn)工藝研究為主；1967 年至 1977 年，各個(gè)品種相繼形成規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模；1978年改革開放以后，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、自主創(chuàng)新等方式，我國(guó)石英玻璃產(chǎn)業(yè)開始快速發(fā)展，部分產(chǎn)品和技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
但與國(guó)際先進(jìn)的石英廠家相比，我國(guó)企業(yè)還存在材料純度不夠高、產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定等缺點(diǎn)，與國(guó)際先進(jìn)水平還存在一定的差距。尤其是在半導(dǎo)體領(lǐng)域，我國(guó)產(chǎn)品的使用有限。向半導(dǎo)體和高端應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)張將會(huì)是我國(guó)石英玻璃企業(yè)發(fā)展的重要方向。
2、下游重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域景氣度高，石英玻璃材料需求旺盛
在航空領(lǐng)域，石英玻璃材料主要用于制作透波增強(qiáng)材料，包括機(jī)載雷達(dá)罩、導(dǎo)彈雷達(dá)罩、干擾電磁發(fā)射窗口等。
戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)罩
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雷達(dá)罩是隨著雷達(dá)行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的，其主要功能有：1）保證機(jī)載雷達(dá)天線系統(tǒng)工作不受環(huán)境干擾，避免雷達(dá)天線在惡劣飛行環(huán)境中受到損壞；2）機(jī)載雷達(dá)天線罩具有透過(guò)電磁波的作用，是雷達(dá)天線系統(tǒng)的電磁窗口；3）機(jī)載雷達(dá)天線罩通常設(shè)計(jì)成流線型或卵形，具有改善飛機(jī)氣動(dòng)外形的作用。雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展使其天線罩對(duì)力學(xué)性能和透波性能要求越來(lái)越高，而材料是雷達(dá)罩性能的關(guān)鍵決定性因素，力學(xué)性能和介電性能是雷達(dá)罩材料的關(guān)鍵參數(shù)。常用的雷達(dá)罩增強(qiáng)纖維材料主要有玻璃纖維、高硅氧玻璃纖維、石英玻璃纖維、凱夫拉以及 Spectra等。
在上述材料中，石英纖維是高性能機(jī)載天線罩最常用的增強(qiáng)纖維，它電絕緣性和隔熱性能優(yōu)良，與酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂都有很好的兼容性，并且具有彈性模量隨溫度升高而 增加的罕見特性；介電性能十分優(yōu)異，ε值和ｔａｎδ 值在玻璃纖維中最低，并且在較寬的頻帶范圍內(nèi)基本不變化；再加上低密度、不吸濕性和優(yōu)秀的機(jī)械性能，使得石英纖維在實(shí)際中得到大量應(yīng)用，如美國(guó) F-15 戰(zhàn)斗機(jī)鼻椎天線罩都采用了石英纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂復(fù)合材料作為夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮，F(xiàn)-22等最新型戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)罩也都選用了寬頻性能極佳的石英玻璃纖維。
機(jī)載雷達(dá)天線罩常用透波纖維及性能
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當(dāng)前，我國(guó)軍機(jī)規(guī)模與美國(guó)相比還存在較大差距，我國(guó)全部軍機(jī)數(shù)量約為其1/4；運(yùn)輸機(jī)數(shù)量約為其 1/9；武裝直升機(jī)數(shù)量不到其 1/10；教練機(jī)數(shù)量約為其 1/6；戰(zhàn)斗機(jī)總量約為其 3/4，但其中含有超過(guò) 500 架二代戰(zhàn)機(jī)。在數(shù)量和結(jié)構(gòu)方面與美軍差距明顯，僅戰(zhàn)斗機(jī)數(shù)量提升和老舊裝備更新?lián)Q代需求就超過(guò)千架。隨著世界一流軍隊(duì)建設(shè)目標(biāo)的提出，以及 J-20、Y-20 等新一代軍機(jī)列裝進(jìn)度加快，航空裝備產(chǎn)業(yè)鏈景氣度有望進(jìn)一步提升。雷達(dá)罩作為軍機(jī)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其需要將隨著軍機(jī)需求的增長(zhǎng)而快速增長(zhǎng)。
中美全部軍機(jī)數(shù)量對(duì)比
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固網(wǎng)疊加 5G ，通信領(lǐng)域需求高速增長(zhǎng)
在光通訊領(lǐng)域，石英玻璃材料主要用于生產(chǎn)制作光纖預(yù)制棒、預(yù)制棒生產(chǎn)支撐材料以及光纖拉絲用支撐材料等。石英玻璃材料產(chǎn)品主要用作預(yù)制棒生產(chǎn)支撐材料和光纖拉絲用支撐材料，客戶主要為下游光纖制造企業(yè)。
光纖棒制作 MCVD 工藝流程圖
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受寬帶中國(guó)、光纖入戶等相關(guān)政策的推動(dòng)，我國(guó)光通信領(lǐng)域處于高景氣的狀態(tài)。2017 年前三季度，我國(guó)新增光纜長(zhǎng)度 564 萬(wàn)公里，同比增速達(dá)到 42%。在需求量增長(zhǎng)的同時(shí)，光纖價(jià)格也開始上漲，中國(guó)聯(lián)通 2017 年集采價(jià)格增幅接近 20%。2016 年，我國(guó)發(fā)布了國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱，指出了到 2020 年光纖入戶用戶占總寬帶用戶的比率提升至 80%，固定寬帶家庭普及率提升到 70%，移動(dòng)寬帶用戶普及率提升至 85%，在上述規(guī)劃指引下，我國(guó)光纖產(chǎn)業(yè)有望在十三五期間將保持持續(xù)、高速增長(zhǎng)。
我國(guó)光纖光纜長(zhǎng)度
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隨著 5G 發(fā)展的不斷推進(jìn)，5G 建設(shè)將進(jìn)一步拉動(dòng)對(duì)光纖的需求。由于 5G 網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸量、傳輸速度要遠(yuǎn)高于 4G 網(wǎng)絡(luò)，5G 承載網(wǎng)全光網(wǎng)絡(luò)化勢(shì)在必行。5G 全網(wǎng)覆蓋需要基站數(shù)量約為 4G 時(shí)代 1.5-2 倍，共需約 900 萬(wàn)基站。在前傳環(huán)節(jié) 50%場(chǎng)景將會(huì)采用光纖直連方案、中傳、回傳全面采用 OTN 技術(shù)組網(wǎng)，光纖需求量將大幅增長(zhǎng)。電信集團(tuán)科技委主任韋樂(lè)平任在 2017 全球光纖光纜大會(huì)強(qiáng)調(diào)，5G 時(shí)代基站規(guī)模估計(jì)是 4G 基站的 2-3 倍，5G 基站建設(shè)需要光纖互聯(lián)，光纖將是光通信產(chǎn)業(yè)鏈的第一受益者。5G 時(shí)代的光纖用量將是 4G 時(shí)代的數(shù)十倍。
根據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)五年，全球光纖需求量有望持續(xù)保持增長(zhǎng)，2018年，有望達(dá)到 5.62 億芯公里。我國(guó)作為全球光纖的主要生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，光纖需求和增速有望超過(guò)全球增速。石英材料有充分受益于光纖產(chǎn)業(yè)的高景氣度。
2017-2022 年全球光纖光纜供貨量與需求量預(yù)測(cè)
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