【正文】 .......................... 5 中國(guó)碳 纖維生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用 .................................................................. 6 中國(guó)碳纖維消費(fèi)結(jié)構(gòu)分析 .............................................................................. 7 中國(guó)碳纖維需求狀況 ...................................................................................... 8 價(jià)格分析 ........................................................................................................ 11 我國(guó)碳纖維行業(yè)未來(lái)走向 ............................................................................ 12 碳纖維制備技術(shù)方面 .......................................................................... 12 碳纖維應(yīng)用方面 .................................................................................. 12 中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)調(diào)研報(bào)告 第 1 章 碳纖維介紹 1 第 1 章 碳纖維 介紹 國(guó)外 碳纖維 產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況 目前世界各國(guó)發(fā)展的主要是 PAN 基碳纖維和瀝青基碳纖維。大絲束碳纖維對(duì)前驅(qū)體要求較低，產(chǎn)品成本低，較適合于一般民用產(chǎn)品 T700 及以下系列產(chǎn)品開發(fā) 。 PAN 基大 絲束 碳纖維由美國(guó) Fortail 和美國(guó) Zoltek 公司商品化。 PAN 原絲 K 數(shù)愈大，價(jià)格愈低。 碳纖維的生產(chǎn)工藝 聚丙烯腈基碳纖維是目前 碳纖維發(fā)展 的主流，占據(jù)主要 市場(chǎng) 份 額，世界上幾條著名的 PAN 基碳纖維生產(chǎn)線大多是從原絲開始，直到碳纖維以及中、下游產(chǎn)品開發(fā)。 布料是指由碳纖維制成的織品；預(yù)浸料坯是將碳纖維按照一個(gè)方向一致排列，并將 碳纖維或布料經(jīng)樹脂浸泡使其轉(zhuǎn)化成片狀；短切纖維指的是短絲。 表 13 碳纖維的主要用途及應(yīng)用形態(tài)、種類 種類 用途 有關(guān)產(chǎn)業(yè) 絲束 高溫隔熱材料 電子、汽車、飛機(jī)、原子能 復(fù) 合 材 料 C F R CF 增強(qiáng)樹脂 (CFRP) 密封材料 化學(xué)、石油工業(yè)、石油、汽車 功能材料 (滑動(dòng)、導(dǎo)電、耐腐蝕材料等 ) 電子、電工、機(jī)械、宇航、飛機(jī)、化學(xué) CF 增強(qiáng)碳 (CFRC) 結(jié)構(gòu)材料 (重要較高模量的一次，二次結(jié)構(gòu)用才 ) 運(yùn)動(dòng)器材、飛機(jī)、宇航、電工、醫(yī)療 燒蝕材料 宇航 CF 增強(qiáng)金屬 (CFRM) 摩擦材料 汽車、鐵道、飛機(jī)、機(jī)械 炭、石墨材料 鋼鐵、電工 CF 增強(qiáng)水泥 (CFRC) 有關(guān)電池的基材 電力、汽車 建筑、土木材料 船舶、住宅建設(shè) (3) 碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度和比模量，高的韌性和耐沖擊性能。 碳纖維 技術(shù)進(jìn)展 及 發(fā)展趨勢(shì) 技術(shù)進(jìn)展 當(dāng)前， PAN 基碳纖維向兩個(gè)方面發(fā)展：一是提高，二是普及。三菱人造絲發(fā)明的新型碳化爐，可抑制碳化反應(yīng)生產(chǎn)的分解物附著和堆積于爐壁和纖維上，從而穩(wěn)定高效地生產(chǎn)高強(qiáng)度 高 模 量 的碳 纖維 。目前在預(yù)氧化方面的新思路是采用等離子技術(shù)。這些技術(shù)包括： 高速成型技術(shù)：樹脂灌注成型、樹脂膜灌注成型 (RFI)、 RTM 成型、擠拉成型、高速纏繞 (FW)成型、 SMC/BMC 成型等技術(shù)并進(jìn)行積累。特別是隨著大絲束碳纖維的大規(guī)模生產(chǎn)，其價(jià)格將不斷降低，民用工業(yè)用量將繼續(xù)保持大幅度增加的趨勢(shì)。 19981999年底，世界小絲束和大絲束 PAN基碳纖維的生產(chǎn)能力均有一定程度的提升，其增幅分別為 8%和 %。由于新的生 產(chǎn)線上馬，更專注于生產(chǎn)單一的產(chǎn)品，生產(chǎn)效率會(huì)更高，實(shí)際生產(chǎn)能力會(huì)進(jìn)一步提高，可能達(dá)到 45500 噸左右。 表 23 20xx20xx 年世界小絲束碳纖維生產(chǎn)能力 (t/a) 年份 20xx 20xx 20xx 20xx 生產(chǎn)能力 25900 30600 37500 46300 對(duì) 20xx 年的增幅 /% 0 表 24 20xx 年日本三家碳纖維生產(chǎn)集團(tuán)小絲束生產(chǎn)能力 (t/a) 企業(yè) 小絲束生產(chǎn)能力 所占比例 /% Toray 9100 Toho 6300 Mitsubishi 4700 合計(jì) 20xx0 中國(guó)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 10 綜合表 21 和表 23 可知， 20xx20xx 年世界碳纖維產(chǎn)能確實(shí)大幅增長(zhǎng)，但是增長(zhǎng)幅度小于預(yù)測(cè)值。 世界大絲束碳纖維主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能分布情況見表 26。據(jù) 20xx 年 統(tǒng)計(jì)， 199720xx 年世界碳纖維生產(chǎn)能力按企業(yè)分布 如上 表 29 所示 。a1) 強(qiáng)度 /MPa 模量 /GPa 通用型碳纖維 中國(guó) 450 686 41 Donac 300 686 34 Kureha 900 590~980 30~33 Niffobo 開發(fā)中 657~980 40~49 Noppon 開發(fā)中 784~980 39~49 高性能碳纖維 Amoco 140~230 1300~2400 170~960 Mitsubishi Chem 500 1800~3300 176~735 Nippon Sekiyu 50 3230~3300 392~686 Donac 開發(fā)中 1800~3000 140~600 Kureha 開發(fā)中 1800~4000 150~400 綜合表 212 和表 213 可以得出結(jié)論， 到 20xx 年為止， 世界 PAN 基碳纖維生產(chǎn)企業(yè)在大絲束和小絲束碳纖維生產(chǎn)上技術(shù)已經(jīng)十分成熟，生產(chǎn)規(guī)模逐步壯大，已經(jīng)形成了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模 ；而世界瀝青基碳纖維生產(chǎn)企業(yè)還處在技術(shù)開發(fā)和儲(chǔ)備的階段，只有少數(shù)幾家公司有一定的瀝青基碳纖維生產(chǎn)能力，但是生產(chǎn)能力都較小，沒有形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。 表 216 世界 PAN基碳纖維生產(chǎn)能力 t 類別 單位 工廠 所在國(guó) 年份 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 小絲束碳纖維 東麗集團(tuán) 日本 4700 4700 4700 6900 6900 美國(guó) 1800 1800 3600 3600 5400 法國(guó) 2600 2600 2600 3400 5200 小計(jì) 9100 9100 10900 13900 17500 東邦集團(tuán) 日本 3700 3700 3700 3700 6400 德國(guó) 1900 1900 3400 3400 3400 美國(guó) 0 700 700 700 700 小計(jì) 5600 6300 7800 7800 10500 三菱集團(tuán) 日本 3200 3200 3200 5400 5400 美國(guó) 1500 1500 20xx 20xx 20xx 歐洲 0 0 600 600 600 小計(jì) 4700 4700 5800 8000 8000 CYTEC 美國(guó) 1800 1800 1800 1800 3800 HEXCEL 美國(guó) 20xx 20xx 2300 2800 3300 臺(tái)塑 中國(guó)臺(tái)灣 20xx 20xx 20xx 3200 3200 小計(jì) 5800 5800 6100 7800 10300 共計(jì) 25200 25900 30600 37500 46300 大絲束碳纖維 FotafilTOHO 美國(guó) /日本 3500 1300 1300 1300 1300 ZOLTEK 美國(guó) /匈牙利 2500 3300 6500 11100 11100 SGL 德國(guó) /英國(guó) 1900 1900 1900 1900 1900 CF Technology 美國(guó) 1000 1000 1000 1000 1000 Toray 日本 300 300 300 300 300 共計(jì) 9200 7800 11000 15600 15600 PAN 基碳纖維 總計(jì) 34400 33700 41600 53100 61900 表 216 綜合了 20xx20xx 年世界主要碳纖維生產(chǎn)廠家 生產(chǎn)能力的變化情況，數(shù)據(jù)表明，在 20xx20xx年世界碳纖維生產(chǎn)能力僅小絲束碳纖維有小幅度的增長(zhǎng)，從 25200 t/a 增加到 25900 t/a，增長(zhǎng)了 %；大絲束產(chǎn)能反而下降了 %，這可中國(guó)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 17 能是由于航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芴祭w維需求的增加的緣故。 表 217 世界 PAN基碳纖維按地區(qū)的生產(chǎn)能力 t 碳纖維種類 地區(qū) 年份 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx PAN 基小絲束碳纖維 亞洲 13600 13600 13600 19200 21900 美洲 7100 7800 10400 10900 15200 歐洲 4500 4500 6600 7400 9200 小計(jì) 25200 25900 30600 37500 46300 PAN 基大絲束碳纖維 亞洲 300 300 300 300 300 美洲 7000 5600 8800 13400 13400 歐洲 1900 1900 1900 1900 1900 小計(jì) 9200 7800 11000 15600 15600 PAN 基碳纖維 亞洲 13900 13900 13900 19500 22200 美洲 14100 13400 19200 24300 28600 歐洲 6400 6400 8500 9300 11100 總計(jì) 34400 33700 41600 53100 61900 世界碳纖維 消費(fèi)狀況 及結(jié)構(gòu) 美國(guó)、歐洲和日本是碳纖維復(fù)合材料的主要消費(fèi)地區(qū)，未來(lái)幾年亞洲地區(qū)的需求將快速增長(zhǎng)。 20xx年全球碳纖維產(chǎn)能約，其中小絲束 (1K～ 24K)約 ，約占總量的 %；大絲束約 萬(wàn)噸，約占總量的 %。 20xx 年，世界碳纖維消費(fèi)量按地區(qū)分布為：歐洲 30%、北美 35%、日本 15%、世界其他地區(qū) 20%。 綜合產(chǎn)能和需求變化，全球碳纖維行業(yè)在未來(lái)幾年中仍可維持兩位數(shù)的增長(zhǎng)，且供小于求。 以 20xx年的需求量為基準(zhǔn)，航天航空領(lǐng)域年需求平均增長(zhǎng)率為 10%，運(yùn)動(dòng)休閑領(lǐng)域年需求平均增長(zhǎng)率為 %，工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域年需求平均增長(zhǎng)率為 %。 20xx年之后，航空航天，風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求快速增長(zhǎng)，全球碳纖維市場(chǎng)出現(xiàn)供給緊張局面。羅伯茨對(duì)這些行業(yè)碳纖維需求的預(yù)測(cè)是樂觀的 (見表 229)。 (1) 日本東麗公司是碳纖維市場(chǎng) 領(lǐng)先的生產(chǎn)商，擁有 7400 噸 /年能 力，包括soficar 公司 (東麗工業(yè)公司和阿托菲納公司 70/30 的合資企業(yè) )中的份額。美國(guó)碳纖維總產(chǎn)量居于世界第二 (以大絲束為主 )，年產(chǎn)量超過 1萬(wàn) 噸，主要制造商有卓爾塔克 (ZOLTEK)、阿克蘇 (AKZO)、阿爾迪力 (ALDILA)等公司。羅伯茨對(duì)現(xiàn)有的和宣布的碳纖維生產(chǎn)計(jì)劃、終端市場(chǎng)生產(chǎn)趨勢(shì)加以分析。通常認(rèn)為小絲束碳纖維生產(chǎn)線的實(shí)際產(chǎn)量較產(chǎn)能低 20%35%，大絲束碳纖維實(shí)際產(chǎn)量比產(chǎn)能低大約 10%。 表 223數(shù)據(jù)表明，世界碳纖維的主要消費(fèi)地在 20xx20xx年這十年來(lái)，對(duì)碳纖維的需求呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，北美的需求最大，次之是歐洲。 世界碳纖維 需求 分析 從 20xx年起，碳纖維市場(chǎng)突然緊缺，出現(xiàn)了供不應(yīng)求局面，價(jià)格隨之急劇上漲。西歐則占 27%。有專家分析認(rèn)為，東邦的數(shù)據(jù)是指 12K 以下小絲束數(shù)據(jù) (詳見表 218)。表 217 總結(jié)了 20xx20xx 年 PAN 基碳纖維生產(chǎn)能力在三大生產(chǎn)地的分布情況。 隨著 碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用擴(kuò)展到航天航空，體育用品和一般工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)方面。 表 210 20xx 年 世界聚丙烯腈基碳纖維主要生產(chǎn)商 t/a 生產(chǎn)商 生產(chǎn)能力 小絲束 東麗 (Toray) 7300 東邦 (Toho) 5500 三菱 (MRC) 4700 赫克賽爾 (Hexcel) 1980 阿莫科 (Amoco) 1890 臺(tái)塑 1750 其它 45 合計(jì) 23165 大絲束 福塔菲爾 (Fortafil) 3500 卓