【正文】 水平碳纖維的 PAN 原 絲指標(biāo)。 東麗公司則研制一種三葉形斷面的 PAN 原絲及碳纖維，可改進(jìn)與樹脂的粘合性、壓縮強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。 (2) 研究發(fā)展新的預(yù)氧化技術(shù)。 (3) 研究發(fā)展新的碳化和石墨化技術(shù)。 (1) 碳纖維性能的提高 為了適應(yīng)用途方面的性能提高，謀求強(qiáng)度、彈性模量及成本的平衡： PAN基碳纖維的抗壓縮強(qiáng)度提高 — 通過把硼離子在高電壓下進(jìn)行加速照射，使結(jié)晶結(jié)構(gòu)微細(xì)化，抗壓縮強(qiáng)度可提高 倍； 高彈性模量化 — PAN 基碳纖維彈性模量達(dá)到 690 GPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到 GPa；碳纖維的界面控制 — 為了提高耐沖擊性，使碳纖維和基體樹脂的粘接平衡，對碳纖維界面進(jìn)行表面處理；碳纖維價格降低。 帶有數(shù)字控制 (NC)的自動鋪層法：在航空飛機(jī)部件的高壓釜成型中，為了優(yōu)先使曲面形預(yù)浸料鋪層合理化和高速化，引入了帶 NC 的自動鋪層機(jī)。另外，因?yàn)檠a(bǔ)強(qiáng)材料、夾層芯材和嵌件一體成型的可行性，使船身等大型構(gòu)件的成型成為可能。 目前，碳纖維的市場需求在北美、歐洲、亞洲基本上呈鼎足之勢。 一般產(chǎn)業(yè) 對碳纖維材料的應(yīng)用發(fā)展比較迅速，包括基礎(chǔ)設(shè)施的修復(fù)、更新和加固 ； 新能源開發(fā)如沿海油氣田、深海油田的鉆井平臺、管道和纜繩等，以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的螺旋槳和風(fēng)葉；汽車的剎車系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動軸、車身以及環(huán)保汽車用的壓縮天然氣氣瓶；電子領(lǐng)域的應(yīng)用主要有通信、廣播、地球觀測、空間探測以及各種飛行器的高 精度天線。 由于日本三菱人造絲公司和東麗公司的擴(kuò)能計(jì)劃， 20xx20xx年，世界 PAN基碳纖維總產(chǎn)能 從 1996年的 kt/a增加到 kt/a。 表 21 20xx20xx 年世界碳纖維總生產(chǎn)能力 統(tǒng)計(jì)及預(yù)測 (t/a) 年份 20xx 20xx 20xx 20xx 生產(chǎn)能力 33700 41600 53100 61900 對 20xx 年的增幅 /% 0 從 20xx 年開始 全球碳纖維行業(yè)將加快發(fā)展，碳纖維生產(chǎn)將加大力度，不少生產(chǎn)線會上馬，碳纖維的生產(chǎn)能力將以空前的速度增長。 他還表示 ，目前全球大絲束 碳 纖維實(shí)際生產(chǎn)能力為 14500 噸，到 20xx 年，會增長到 30000 噸左右。 世界小絲束碳纖維生產(chǎn)能力 世界小絲束碳纖維生產(chǎn)基本上被日本碳纖維生產(chǎn)廠家控制，主要是 東麗(Toray)集團(tuán)、東邦 (Toho)集團(tuán)和三菱 (Mitsubishi)集團(tuán) 三大碳纖維生產(chǎn)企業(yè) 。 這是由于 部分新建碳纖維項(xiàng)目沒有順利達(dá)產(chǎn) 。 20xx20xx年世界小絲束碳纖維生產(chǎn) 能力 按地區(qū) 的比例 分布情況見表 25。 美國卓爾泰克 (ZOLTEK)公司是全球大絲束碳纖維著名生產(chǎn)企業(yè)。 世界碳纖維生產(chǎn)能力主要企業(yè)分布 表 29 199720xx 年世界碳纖維生產(chǎn)能力分布 (按企業(yè) ) (t/a) 企業(yè) 1997 年 1998 年 1999 年 20xx 年 東麗集團(tuán) (日 ) 3700 5500 7300 7300 東邦集團(tuán) (日 ) 3700 5100 5100 5100 三菱人造絲集團(tuán) 1900 3400 3400 3400 阿莫科 (Amoco，美 ) 1200 1900 1900 1900 ?？巳麪?(Hexcel，美 ) 1700 1800 1800 1800 臺灣塑料集團(tuán) 1000 20xx 3400 3400 卓爾泰爾 (Zoltek，美 )* 3600 8600 14600 18500 阿克蘇 (Akzo，荷 )* 2100 2100 3500 3500 SGL(德 )* 2400 2700 2700 2700 Alidla(美 )* 0 400 1000 1000 合計(jì) 8100 13800 21800 25700 *用大絲束 PAN 原絲 世界碳纖維的生產(chǎn)主要集中在日本、英國、美國、法國、韓國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家和我國的臺灣省，主要生產(chǎn)商為日本的東麗、東邦人造絲、三菱人造絲三大集團(tuán)和美國的 的卓爾泰克 (ZOLTEK)、阿克蘇 (AKZO)、阿爾迪拉 (ALDILI)和德車的SGL 公司等。 從表 29 可以發(fā)現(xiàn)， 199720xx 這段時期世界小絲束生產(chǎn)企業(yè)除了東麗集團(tuán)產(chǎn)能增長比較快外，增加了近 1 倍，其它企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)比較緩慢；在大絲束生產(chǎn)方面，美國 Zoltek 公司大幅增加大絲束 PAN 原絲的產(chǎn)能，20xx 年原絲產(chǎn)能相當(dāng)于 1997 年的 5 倍多。國外 PAN 基碳纖維主要生產(chǎn)廠商生產(chǎn)能力分布見中國碳纖維產(chǎn)業(yè)調(diào)研報(bào)告 第 2 章 世界碳纖維供需分析 13 表 211。 表 214 20xx20xx 年世界碳纖維生產(chǎn)能力 t 生產(chǎn)廠家 20xx 年 20xx 年 宇航級 工業(yè)級 宇航級 工業(yè)級 東麗 9000 300 10800 300 東邦 6260 1300 7740 1300 三菱 4640 4640 赫克塞爾 1980 1980 蘇泰克 1800 1800 卓爾泰克 4460 4460 愛思奇愛爾 1900 1900 阿爾迪拉 1000 1000 臺塑 1800 1800 總計(jì) 25480 8960 28760 8960 20xx20xx 年期間，世界碳纖維產(chǎn)業(yè)進(jìn)入 一段穩(wěn)定 發(fā)展 時期 ， 從表 214。 特別是空中客車公司的 A380 和波音公司的 B787 客機(jī)對碳纖維的巨大需求 。 20xx 年以后，碳纖維應(yīng)用擴(kuò)展到民用領(lǐng)域， 大絲束的需求迅速增加，從而帶動了碳纖維生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大大絲束碳纖維生產(chǎn)能力。從表中可以看出，亞洲小絲束碳纖維生產(chǎn)在 20xx 年后出現(xiàn)增長趨勢，較 20xx年分別增長了 %和 %；而亞洲大絲束碳纖維生產(chǎn)沒有明顯的變化。 20xx 年全球 CF 市場需求在 萬 t 左右，世界碳纖維的消費(fèi)中國碳纖維產(chǎn)業(yè)調(diào)研報(bào)告 第 2 章 世界碳纖維供需分析 18 結(jié)構(gòu)仍然集中在工業(yè)應(yīng)用、航天航空和體育休閑三個方面，工業(yè)應(yīng)用約占總消費(fèi)量的 58%；航空航天方面應(yīng) 用約占 23%，體育運(yùn)動器材應(yīng)用約占 19%。 20xx 年國外 PAN 基碳纖維的消費(fèi)結(jié)構(gòu)見表 219。 美國是世界碳纖維 的最大用戶，緊跟其后的是西歐。剩下的 14%大部分為其它亞洲國家用于不同的最終用途。 表 220 1993～ 20xx 年世界 PAN基碳纖維的消費(fèi)量 (噸 )(按地區(qū) ) 年份 國 家 1993 1997 20xx 20xx 平均年增長率 (%) 199720xx 20xx20xx 美國 3646 6262 5670 7952 7 西歐 1220 2260 5200 8660 日本 1974 2582 2862 3550 中國 1450 1800 2700 4200 其它 1291 1383 2513 3266 總計(jì) 9581 14287 18945 27577 表 221 世界碳纖維生產(chǎn)與消耗 t/a 年份 產(chǎn)量 消耗 備注 1998 17000 16900 供略大于求 20xx 19900 19900 供求平衡 20xx 25100 30900 供不應(yīng)求 199820xx 增長率 /% 20xx20xx 增長率 /% 表 222 世界碳纖維按應(yīng)用領(lǐng)域的消耗 % 年份 各領(lǐng)域碳纖維消耗占總消耗的百分比 總的碳纖維消耗 工業(yè)應(yīng)用 航空航天 體育用品 1998 31 25 44 20xx 42 23 35 20xx 51 23 26 199820xx 增長率 /% 20xx20xx 增長率 /% 綜合表 221 和表 222 的數(shù)據(jù)，我們可以得出結(jié)論： 199820xx 年，碳纖維在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的消耗是持續(xù)增長的， 航空航天領(lǐng)域基本保持平衡，而體育用品在碳纖維應(yīng)用的比例將持續(xù)下降 。 北美及歐洲是碳纖維的主要需求地，兩地的需求量約占全球總需求量的 2/3。圖 4 為 21 世紀(jì)前十年碳纖維需求量的統(tǒng)計(jì)預(yù)測情況 ，圖 7 為世界碳纖維供需對比情況。以 20xx年的需求量為基準(zhǔn)，北美年需求平均增長率為 %，歐洲年需求平均增長率為 %，亞洲年需求平均增長率為 %，日本年需求平均增長率為 %。 根據(jù)表 223得到表 225和表 226， 進(jìn)步直觀地觀察世界碳纖維需求量的變化及各個地區(qū)所占的需求比例。 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)調(diào)研報(bào)告 第 2 章 世界碳纖維供需分析 23 表 227 世界 PAN基碳纖維的供 /需預(yù)測 t 年份 世界碳纖維產(chǎn)能預(yù)測 (供 ) 世界碳纖維需求預(yù)測 名義產(chǎn)能 實(shí)際產(chǎn)能 Chirs Red 預(yù)測 1按 75%名義產(chǎn)能 2按 65%名義產(chǎn)能 需求 按實(shí)際產(chǎn)能 1供 /需差額 按實(shí)際產(chǎn)能2供 /需差額 東麗預(yù)測 東邦預(yù)測 20xx 34050 25537 22132 21900 3637 232 220xx 20xx 34050 25537 22132 24076 1461 1944 25000 20820 20xx 41350 31012 26877 26502 4510 375 24050 20xx 52750 39562 34287 29207 10355 5080 30000 26780 20xx 61500 46125 39975 32224 13901 7751 34000 30390 20xx 34510 20xx 37720 根據(jù) 表 227對碳纖維產(chǎn)能和需求的預(yù)測分析可看出， 20xx年全球碳纖維供小于求，按 Chris Red的預(yù)測缺口為 20xx t， Toray預(yù)測缺口近 3000 t，這就是 20xx年碳纖維緊張的說明。 表 228 克律絲 如果他的預(yù)期屬實(shí)，那么未來 7 年碳纖維生產(chǎn)擴(kuò)張將滿足需求。 表 229 全球碳纖維需求預(yù)測 (單位：噸 ) 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 航空 7250 9120 10700 11375 12230 12870 13580 工業(yè) 21275 24255 27270 30690 34250 38405 42445 體育 7025 7485 7970 8085 8680 9015 9400 合計(jì) 35490 40860 45940 50350 55160 60290 65425 據(jù)愛爾蘭都柏林消息，有研究報(bào)告《 20xx～ 20xx 年全球碳纖維市場增長機(jī)會》稱，預(yù)計(jì) 20xx 年全 球碳纖維市場將增至 9 億美元，碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料部件市場將增至 99 億美元；預(yù)計(jì)到 20xx 年碳纖維的總需求量將達(dá)到 320xx 噸。在聚丙烯腈基大絲束碳纖維的生產(chǎn)方面，世界總生產(chǎn)能力為 8400 t/a，福塔菲爾(Fortafil)、卓爾泰克 (Zohek)、阿爾迪拉 (Aldila)、愛斯奇愛爾 (SGL)等四家公司壟斷了世界聚丙烯腈基大絲束碳纖維的生產(chǎn)。 soficar公司正在使法國亞畢達(dá)斯的碳纖維生產(chǎn)線增加 20xx 噸 /年。 在 24K以上大絲束 CF的產(chǎn)能中，美國占 66%，歐洲占 34%。 碳纖維生產(chǎn)分析 日本是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國， 20xx年日本東麗 (Toray)公司碳纖維生產(chǎn)能力達(dá) 7300噸 /年，東邦公司 (TohoTenax)擁有 5600噸 /年的生產(chǎn)能力，三菱人造絲(Rayon)有 4700噸的年產(chǎn)量，這 3家公司碳纖維的總銷售份額約占全球小絲束市場的 75%。不過，碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇?、工業(yè)和體育行業(yè)。蘭德 日本東麗公司 日本東邦公司 法國索費(fèi)卡公司 20xx 21900 220xx 20680 20xx 24076 25000 20820 21920 20xx 26502 24050 24190 20xx 29207 30000 26780 26270 20xx 32224 34000 30390 27740 20xx 34510 29510 20xx 37720 31910 羅伯茨廣泛研究了碳纖維生產(chǎn)問 題，包括聚丙烯腈 (PAN)的前體供應(yīng)，小絲束纖維，大絲束纖維等，然后得到了一組數(shù)據(jù)。蘭德等幾大世界著名碳纖維生產(chǎn)企業(yè)也對 20xx年后世界碳纖維市場需求量進(jìn)行了預(yù)測 (見表 228)，結(jié)果表明 20xx20xx年世界碳纖維市場持續(xù)保持供不應(yīng)求的局面，市場潛力巨大。 20xx年，世界碳纖維主要生產(chǎn)廠家東麗、東邦和中國 臺灣臺塑及美國復(fù)合 材料市場報(bào)告主編 Chris Red對未來幾年全球碳纖維的供 /需情況進(jìn)行多方面的預(yù)測，結(jié)果見表 227。 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)調(diào)研報(bào)告 第 2 章 世界碳纖維供需分析 21 表 223 世界碳纖維按地區(qū)需求的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測