在叶片大型化的趋势下，要求风电叶片需具备外形复杂、精度高、质量分布均匀、耐候性好等特点，相应地，推动核心材料的供给端发生变革，也提升了对材料性能的要求。
目前，风电叶片制造的部分关键材料有较高的进口依赖，但国内企业已在加速布局，国产替代渐行渐近。
大叶片需要好材料风电叶片经历了由木质材料到金属材料再到复合材料的演变过程。
相比金属材料，复合材料制作的叶片质量轻、比强度高、刚性好、成型工艺简单、抗震性好、抗疲劳性能好、耐腐蚀性和耐气候性好、易于修补等。
当前，复合材料已成为制造风电叶片的主流材料。
材料与工艺是复合材料的两个最重要因素。
玻璃纤维是目前生产风电叶片的主要复合材料，同时，碳纤维的使用量也在上升。
风电叶片由蒙皮和腹板组成，蒙皮采用夹芯结构，中间层是轻木或泡沫芯材，上下面层为玻璃纤维复合材料。
玻璃纤维的突出性能是抗拉强度大，其受力特点是在玻璃纤维方向能承受很高的拉应力，而其他方向承受的力相对较小。
面层铺设玻璃纤维，以承受离心力和气动弯矩产生的轴向应力，两种作用力的方向沿叶片指向转轴，恰好是玻璃纤维的拉伸方向。
腹板与蒙皮结合的梁帽位置需要承受较大应力，则使用实心玻璃纤维增强结构。
工艺方面，真空灌注成型工艺（VARTM）被广泛运用，适用于该工艺的树脂体系将决定风电叶片的生产效率。
真空灌注成型工艺对基体树脂的要求为：①低粘度( 一般低于300mPa·s)，流动性好且生产效率高；②允许足够长的可操作时间（一般控制在2～5小时之间），在树脂流动期间系统粘度增长缓慢，有利于纤维增强材料的浸润；③适当的放热峰温度，在纤维层较厚部位不容易产生树脂放热聚集缺陷，芯材部位不易产生过热烧焦；⑤固化收缩率低，产品变形小；⑥与增强纤维浸润性好；⑦较好的耐疲劳性能；⑧快速建立 Tg 能力，减少占模时间，提升生产效率。
目前，用于生产风电叶片的三种主要基体材料为环氧树脂、乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂。
总体上，玻纤增强材料用于提供叶片足够的刚度与强度，环氧树脂、乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂等基体材料则用于提供韧性和耐久性。
基体材料环氧树脂是风电叶片生产过程中最为核心的原材料之一，其在风电叶片中的作用十分关键。
环氧树脂是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物，其优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能以及使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。
玻璃纤维或碳纤维通过浸渍环氧树脂实现材料的增强，满足叶片机械性能。
环氧树脂浸渍增强材料后在模具内高温固化制成风电叶片。
同时，树脂材料与芯材表面进行粘合提高强度。
我国环氧树脂的产能利用率在50%-60%之间，然而，进口依存度却达到20%左右。
从市场份额来看，瀚森化工和欧林占据主导地位，国内生产企业主要有道生天合、上纬新材、惠柏新材料等。
环氧树脂在固化前是一种线性热塑性低聚物，其从热塑性线性结构转变为网状结构的过程称为固化，固化后的树脂才具有使用价值。
固化剂对固化成型起着十分重要的作用。
胺类化合物是环氧树脂重要的固化剂。
聚醚胺将含有醚键的胺类化合物应用于环氧树脂固化剂中, 不但能提高固化物的柔韧性, 还克服了简单多胺固化剂毒性大的缺点。
此外，聚醚胺还能改善环氧树脂的耐酸碱性、耐水性和电性能。
聚醚胺行业的技术门槛高。
相关企业一般具有较强的研发能力、独有的生产技术和多年积累的丰富经验，以确保其产品质量，新进入者难以在短时间内研发出强大的生产技术。
聚醚胺下游主要为大型化学品制造商及贸易公司，对聚醚胺产品有特定质量要求且需求量庞大，比如风电行业。
因此，下游客户多与大型聚醚胺企业建立稳定的关系，行业整体的客户黏性较高。
聚醚胺的合成工艺包括间歇法和连续法。
整体而言，连续法生产成本较高，但生产效率也高，工艺更具优势，目前国内仅有部分企业采用。
随着聚醚胺行业加速发展，规模效应逐步显现，连续法的优势将增强。
2020年聚醚胺下游前三大行业分别是风电（62%）、建筑（25%）及胶粘剂（4.5%），合计需求10.1万吨。
中国2016年至2020年的聚醚胺销量由4.2万吨增长至10.1万吨，复合增长率为24.5%。
其中，风电是行业增长的重要驱动力，风电行业聚醚胺销量由1.7万吨增长至6.3万吨，复合增长率为38.4%。
弗若斯特沙利文预测，2021-2025年中国聚醚胺需求有望保持15.7%的复合增速。
目前，全球聚醚胺行业的最大供应商是亨斯迈（产能约12万吨）和巴斯夫（产能约6万吨），合计产能占比69%。
国内有四家企业拥有聚醚胺产能，分别是正大新材料（3.5万吨）、阿科力（2万吨）、晨化股份（1.8万吨）和皇马科技（0.4万吨）。
万华化学已建成聚醚胺中试生产线，预计在2023年实现产业化生产。
各企业在国内的产能情况如下：高市场集中度下聚醚胺企业的议价能力较高，同时，由于聚醚胺在风电中成本占比不高，下游对聚醚胺产品的价格也不敏感，行业整体的经营格局较好。
芯材风电叶片中壳体、剪切腹板等重要部件一般采用夹芯结构，通过此结构将叶片所受的剪切力从表层向内部传递，提高叶片的载荷能力。
三明治结构的夹芯复合材料结合工字梁的结构设计特点，是材料和结构共同优化的一种设计。
这种结构受到弯曲载荷时，其整体刚性主要取决于面板层的性能和两面板间的距离，距离越大其弯曲刚性越大，而芯材主要承受剪切作用，支持面板不失去稳定性。
传统芯材采用巴沙木。
巴沙木主要产自南美，近年因供求关系紧张推高了风电行业的采购价格。
因此，风电叶片制造商采用合成材料作为芯材，以减轻巴沙木供应紧张的局面。
合成材料芯材主要有PVC结构泡沫材料和PET结构泡沫材料。
其中，PVC结构泡沫材料由于应用比较成熟，是当前使用量最大的结构泡沫材料。
PVC泡沫质量轻、强度高，是一种热固性材料。
其阻燃隔热性能好，水汽透过率低，但制作工艺复杂，成本较高，并且耐高温性能较差，成型工艺中存在烧焦可能。
PVC泡沫的主要供应商为DIAB（戴铂）、Gurit（固瑞特）、3A（思瑞安）、JSB（杰思比）等。
国内有天晟新材、维赛新材料、洛阳科博思新材料（隆华科技子公司）。
PET泡沫是一种热塑性材料，强度高，质量轻，电绝缘性优越，综合性能优于PVC泡沫，可避免PVC泡沫耐高温性能差的问题。
同时，经封孔处理的PET泡沫平板的吸胶量低于PVC泡沫。
废旧的风电叶片大多会被送到垃圾填埋场进行处理，而采用热塑性PET发泡材料制造的风电叶片非常容易进行循环回收，符合当前的环保方向。
此外，PET发泡材料还具有供应稳定、性价比高、材料特性一致等多种优势。
国外PET泡沫企业主要有3A、Armacell、Gurit、DIAB、Nida-core、BASF、米德等。
我国PET发泡技术刚起步，理论和工艺实践均不成熟，供应格局仍由国外公司主导。
增强材料增强材料在叶片制作过程中，用于与树脂基体紧密结合，提高叶片的机械性能与力学性能。
主要为玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和碳纤维增强复合材料(CFRP)，二者之和占全球复合材料市场规模的90%左右。
2020年中国玻璃纤维产量超过540万吨，占据全球玻璃纤维产量的60%以上。
我国玻璃纤维行业较集中，中国巨石、泰山玻纤（中材科技子公司）、重庆国际合计占玻纤行业产能的60%以上。
碳纤维具有耐高温、耐腐蚀、超高强度、高模量和比重小等优点，能够有效提高叶片刚度，降低重量，从而降低机组载荷，使得整机部件轻量化。
碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%、强度大40%，尤其是模量高3~8倍。
大型叶片采用碳纤维增强材料可充分发挥其高弹、轻质的优点，但其价格昂贵，为控制成本，当前只在风电叶片的关键部位使用。
国外企业在碳纤维材料中有先发优势， 2020年全球碳纤维产能17.17万吨，中国大陆产能仅3.62万吨，占比较低。
中国大陆碳纤维及原丝产能集中度较高，主要有吉林碳谷、中复神鹰、恒神股份、光威复材等。
其中，吉林碳谷主要研发低成本大丝束碳纤维原丝，产能位居我国首位。
涂层风电场的气候恶劣且风电设备至少要使用20年，为了避免设备受强光、风沙、腐蚀以及高低温侵袭而影响机组的安全运行，必须用涂层保护，提升叶片质量和使用寿命。
我国环氧类防腐涂料占比最高，在30%以上，其次是聚氨酯类涂料，两者所占比重约为60%。
其中，风电叶片使用较多的是聚氨酯类涂料。
聚氨酯涂层的保护寿命一般不超过8年，风电机组使用期间需3次以上的重涂和维修，维护成本相对较高。
此外，氟碳涂料的保护年限可达20年，在风电机组的使用寿命期，至多只需一次维护。
同时，氟碳涂料的漆膜年损失量低，涂装过程中VOC排放相对少，比较符合环保理念。
风电叶片用涂料基本由国外公司主导，如德国美凯威奇、美国PPG、德国巴斯夫等。
我国企业主要有海隆涂料、麦加芯彩、渝三峡、飞鹿股份等。
——————————————上游材料部分到此结束，因受篇幅所限，未能完全展开，后面有机会再对部分子板块单独展开交流。
