【正文】 航空航天、體育休閑和工業(yè)應(yīng)用對碳纖維的需求大幅度增加，全球碳纖維市場正以平均每年兩位數(shù)的速度快速增長。表223 世界碳纖維按地區(qū)需求的統(tǒng)計和預(yù)測 t年份按地區(qū)對碳纖維的需求北美歐洲亞洲日本總計20016430510035702800179002002608052303960303018300200362305430407034801921020046550626042803590206802005665068004500397021920200675807380478044702419020078350790050804940262702008900081005190545027740200998508300541059502951020101139085005720630031910表224世界碳纖維按應(yīng)用領(lǐng)域需求的統(tǒng)計和預(yù)測 t年份按應(yīng)用領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求航空航天運動休閑工業(yè)應(yīng)用總計2001269046901052017900200221404670114901830020032457501211741192102004274150811285820680200532155101136042192020063775513515280241902007417050971700326270200847415107178922774020095201510419205295102010538951182140831910 (“2004碳纖維前景會議”會議資料：東麗集團(tuán)法國Soficar公司報告)表224表明在20012010年期間，工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的需求為首位，次之是航天航空領(lǐng)域，最后是運動休閑領(lǐng)域。蘭德等幾大世界著名碳纖維生產(chǎn)企業(yè)也對2003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20042010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。不過，碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域為航空、工業(yè)和體育行業(yè)。2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年航空725091201070011375122301287013580工業(yè)21275242552727030690342503840542445體育7025748579708085868090159400合計35490408604594050350551606029065425 碳纖維生產(chǎn)分析日本是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國，2002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%。 kt/a碳纖維裝置， kt/a； kt/ kt/a；在法國亞畢達(dá)斯的碳纖維擴(kuò)能工作，正在新建一條4000噸/年的聚丙烯腈(PAN)生產(chǎn)線。 kt/a， kt/a。表234幾種碳纖維材料性能比較日本 航天航空在宇航領(lǐng)域，由于碳纖維重量輕，剛性、尺寸穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性好，高模量碳纖維很早便應(yīng)用于人造衛(wèi)星中。中等尺寸規(guī)格的A350飛機中占總質(zhì)量52%的結(jié)構(gòu)組件將采用復(fù)合材料來制造，主要是碳纖維增強塑料材料，B787每架需碳纖維23 t。據(jù)2006年聯(lián)合證券研究所調(diào)研數(shù)據(jù)表明，20052010年大型運輸機碳纖維使用情況見表236:表236 2005～2010年歐美投入使用運輸機復(fù)合材料應(yīng)用情況機型首飛復(fù)合材料結(jié)構(gòu)重量比(%)單機碳纖維用量(KG)乘員/人訂貨數(shù)(架)碳纖維年用量(T)復(fù)合材料主要應(yīng)用部位A380253600055580001541000機尾A400M3440—3人有效載荷37 t190—機身、機翼A35020103917000245(A350800)285(A350900)125155—機翼B7872007中50350002202902663291500機身、機翼B74782009—————波音公司和空中客車公司為了搶占世界飛機制造市場，投入大量人力和資金開發(fā)新型客運飛機，大量使用高性能復(fù)合材料。表237 20012005年美國空軍對碳纖維的需求量機型碳纖維需求量/kg合計200020012002200320042005B12252252252252252251350B22252252252252252251350C1792,00092,00099,000106,00071,00057,000517,000JASSM008,72011,48028,69041,31090,200UCAV002,45003,6703,6709,790F16(US)530530007907902,640F16(FMS)3,1603,1606,3206,3205,5205,52030,000F2221,42030,60039,78070,38082,62097,920342,720F117454545454545270合計117,605126,785156,765194,675192,785206,705995,320據(jù)統(tǒng)計，2001年航空航天領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求為2690 t，200年和2003年對碳纖維的需求量有所減少，2002年約減少20%，2003年則減少約9 %。但是，同過去相比，體育用品的碳纖維使用量占全球使用量的比例在逐漸降低，2004 年體育用品碳纖維用量占了大約31%。Trek公司的一款SSL型自行車采用克重為55g/m2的碳纖維制品制成的車架重量僅為950g；法國Salomen SA 采用100%CFRP材料加工自行車輪，生產(chǎn)周期短，制造成本低。自1996年以來，已經(jīng)交付了近100根碳纖維軸用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)，絕大多數(shù)都用在高速渡輪上，但有些也用于軍船、巡邏艇、豪華游艇、賽艇、挖泥船和泵站上。德國CENTA Antriebe kirschey 公司采用由碳纖維管材料制成的軸系聯(lián)軸器驅(qū)動軸驅(qū)動軸，能夠輕而易舉地達(dá)到減輕傳動部件重量的目的，其主要優(yōu)點：明顯地減輕了驅(qū)動軸的重量—與堅硬的鋼質(zhì)軸相比較，碳纖維軸的重量明顯地減輕了約70%，這其中包括復(fù)合管端部必要的金屬部件，其實僅碳纖維管本身的重量的確很輕；臨界速度高，由于轉(zhuǎn)速是設(shè)定的，故使用碳纖維軸的優(yōu)點體現(xiàn)在長的推進(jìn)軸系上。高級自行車的車構(gòu)架、前叉部件、車輪、曲軸、以及座位支架等均可使用CFRP材料，比例可達(dá)30%～40%。生產(chǎn)上述7 種產(chǎn)品，制造商在2006 年的復(fù)合產(chǎn)品消費量估計為6710 噸左右。洛克希德馬丁公司戰(zhàn)勝波音被選為聯(lián)合戰(zhàn)斗機的制造商，3000架戰(zhàn)斗機總值為2000億美元。表235為東麗公司用于大型客機的CF性能。(1) 在民用大型客機方面，波音和空中客車公司兩大飛機制造商大量采用復(fù)合材料。主要用于制備先進(jìn)復(fù)合材料(ACM)，已廣泛應(yīng)用于宇航、體育用品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、交通運輸領(lǐng)域及土木建筑領(lǐng)域。此外，TohoTenax目前正在日本新建一條2700噸/年碳纖維生產(chǎn)線，預(yù)計2008年4月建成投產(chǎn)，屆時公司在三島的碳纖維年產(chǎn)能將達(dá)到6400噸。soficar公司正在使法國亞畢達(dá)斯的碳纖維生產(chǎn)線增加2000噸/年能力，使其能力增加三倍，項目投資4500萬歐元(3940萬美元)，2006年完成。據(jù)愛爾蘭都柏林消息，有研究報告《2004～2010 年全球碳纖維市場增長機會》稱，預(yù)計2010年全球碳纖維市場將增至9 億美元，碳纖維加強復(fù)合材料部件市場將增至99 億美元；預(yù)計到2010年碳纖維的總需求量將達(dá)到32000 噸。如果他的預(yù)期屬實，那么未來7 年碳纖維生產(chǎn)擴(kuò)張將滿足需求。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)能需求按實際產(chǎn)能1供/需差額按實際產(chǎn)能2供/需差額東麗預(yù)測東邦預(yù)測20043405025537221322190036372322200020053405025537221322407614611944250002082020064135031012268772650245103752405020075275039562342872920710355508030000267802008615004612539975322241390177513400030390200934510201037720根據(jù)表227對碳纖維產(chǎn)能和需求的預(yù)測分析可看出，2005年全球碳纖維供小于求，按Chris Red的預(yù)測缺口為2000 t，Toray預(yù)測缺口近3000 t，這就是2005年碳纖維緊張的說明。以2001年的需求量為基準(zhǔn)，%，%，%，%。碳纖維需求擴(kuò)大的背景包括兩個方面：一是越來越的民用飛機制造商將碳纖維作為機體材料；二是碳纖維在風(fēng)力發(fā)電、液化氣罐、自行車、體育用品等領(lǐng)域的用途正在逐漸擴(kuò)大。2003年初步估計碳纖維的生產(chǎn)量和消費量比2002年的水平提高45%，由于碳纖維消費量繼續(xù)快速增長，會造成2004年供應(yīng)緊張。表218 日本東邦tenax對世界碳纖維總用量的統(tǒng)計 (按用途) (t/a)用 途年 代航空航天體育休閑工業(yè)產(chǎn)業(yè)合 計20003830371041701171020013100471059501376020023040456066901429020033220458075701537020043550464092001739020053950468011140199702006442047001259021710注：上表數(shù)據(jù)來自日本東邦特納克斯公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；另據(jù)報道。美洲小絲束碳纖維的產(chǎn)能保持持續(xù)增長的趨勢，增長主要出現(xiàn)在2002007和2008年，%，%和114%；大絲束碳纖維產(chǎn)能的增長出現(xiàn)在06和07年，%%。另外，碳纖維在一般工業(yè)領(lǐng)域新興用途的開發(fā)，如基礎(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，世界碳纖維市場趨于緊張。美Zoltek歐洲2000600085002000800010500美0250002500美Carbon Fiber TechAldila/010001000010001000歐洲SGL020002000400060006000小計 臺灣地區(qū)110029502950220051505150美Hexcel美65032503250032503900西班牙00650650美Cytec可以發(fā)現(xiàn)世界各大碳纖維生產(chǎn)企業(yè)大絲束和小絲束碳纖維生產(chǎn)能力變化不大，僅東麗公司小絲束碳纖維產(chǎn)能有較大的增長，其它企業(yè)處于穩(wěn)定生產(chǎn)之中。國外PAN基碳纖維主要生產(chǎn)廠商生產(chǎn)能力分布見表211。 世界碳纖維生產(chǎn)能力主要企業(yè)分布表29 19972000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2000年東麗集團(tuán)(日)3700550073007300東邦集團(tuán)(日)3700510051005100三菱人造絲集團(tuán)1900340034003400阿莫科(Amoco，美)1200190019001900?？巳麪?Hexcel，美)1700180018001800臺灣塑料集團(tuán)1000200034003400卓爾泰爾(Zoltek，美)*360086001460018500阿克蘇(Akzo，荷)*2100210035003500SGL(德)*2400270027002700Alidla(美)*040010001000合計8100138002180025700*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