【正文】 還將繼續(xù)呈增長趨勢。表25 20042008年世界小絲束碳纖維生產(chǎn)能力的比例分布/% (按地區(qū)) 地區(qū)20042005200620072008亞洲美洲歐洲 世界大絲束碳纖維生產(chǎn)能力世界大絲束碳纖維生產(chǎn)主要集中在美國、德國和日本，其產(chǎn)量大約是小絲束碳纖維產(chǎn)量的33%。2005年，三家生產(chǎn)能力分別為9100 t/a，6300 t/a和4700 t/a，%，%%，%。他還表示，目前全球大絲束碳纖維實際生產(chǎn)能力為14500 噸，到2014年，會增長到30000 噸左右。由于日本三菱人造絲公司和東麗公司的擴能計劃，20022005年， kt/ kt/a。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。帶有數(shù)字控制(NC)的自動鋪層法：在航空飛機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。(3) 研究發(fā)展新的碳化和石墨化技術(shù)。東麗公司則研制一種三葉形斷面的PAN原絲及碳纖維，可改進與樹脂的粘合性、壓縮強度和抗彎強度。提高是指小絲束碳纖維(1～24K)的質(zhì)量提高，普及是指大絲束碳纖維(48~540K)的產(chǎn)量大幅度增加，價格日趨下降。目前碳纖維增強鋁、鎂基復(fù)合材料的制備技術(shù)比較成熟。碳纖維產(chǎn)品形式及加工制品如上表12所示。目前PAN基碳纖維的主要生產(chǎn)方法有硝酸法、硫氰酸鈉法、DMF法和二甲基亞砜(DMSO)法等。對于PAN基碳纖維生產(chǎn)線來說，原絲占成本價格的56—65%左右，原絲價格低必然使碳纖維價格隨之而下降。值得注意的是日本東麗公司、三菱公司也開始大量生產(chǎn)24K及以上級別大絲束碳纖維。對于高性能PAN基碳纖維，美、日等發(fā)達(dá)國家均極為重視，在研發(fā)、生產(chǎn)方面給予經(jīng)費、人力上的大力支持，并獲得成功。世界PAN 基碳纖維生產(chǎn)廠商主要有日本Toray(東麗)、Toho(東邦)、Mitsubishi Rayon(三菱人造絲)，美國Hexcel(赫克塞爾)、Amoco(阿莫科)和Zoltek(卓爾泰克)等公司?，F(xiàn)已發(fā)展成為大絲束碳纖維和小絲束碳纖維兩大種類。美國是繼日本之后掌握碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的少數(shù)幾個發(fā)達(dá)國家之一，其碳纖維主要廠商為Hexcel、Amoco公司，它們與日本東麗、東邦及三菱人造絲公司為當(dāng)今世界碳纖維的5大生產(chǎn)商。(2)可大量生產(chǎn)，碳纖維原料成本較低。此外，碳纖維還兼有其它多種優(yōu)良性能，如低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞、震動衰減性高、電及熱導(dǎo)性高、熱膨脹系數(shù)低、X光穿透性高，非磁體但有電磁屏蔽性等。表11 國外PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)工藝研制單位溶劑工藝路線紡絲方法日本東麗日本東邦美國BASF日本三菱人造絲二甲基亞砜氯化鋅水溶液二甲基乙酰胺二甲基甲酰胺一步法一步法二步法一步法濕紡濕紡熔紡濕紡濕紡日本愛克綸英國考特爾茲日本旭化成NaSCN二甲基甲酰胺NaSCN二甲基壓砜二步法二步法一步法二步法濕紡濕紡濕紡干噴濕紡 碳纖維的產(chǎn)品形式 碳纖維編織材料表12 碳纖維和深加工制品及其應(yīng)用概況碳纖維長絲預(yù)浸料單項預(yù)浸料(無緯布)雙向預(yù)浸料(帶、布)束絲預(yù)浸料織物二維織物三維織物多維織物短切纖維碳纖維紙粒料微纖(研磨)鍍、噴金屬各種浸漬物短切復(fù)合纖維這種材料除具備高強度、高剛性、尺寸穩(wěn)定、抗氧化和耐磨損等特性外，還具有較高的斷裂韌性和假塑性。碳纖維增強熱固性塑料是以熱固性塑料為基體，以碳纖維及其織物為分散質(zhì)的纖維增強塑料。美國wilkinson公司也在研制PAN原絲，而英國國防安全部在研制中空碳纖維原絲及碳纖維。預(yù)氧化工序在高性能碳纖維成本中所占的比例約為1520%，而且預(yù)氧化工序的時間也比較長。(2) 基體樹脂技術(shù)低溫固化的耐熱性樹脂；熱熔融樹脂；不燃樹脂；碳納米纖維配合碳纖維樹脂預(yù)浸料，提高層間抗剝離強度和耐壓縮強度。ACM熱成型體系：由連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂基體的ACM片材的成型法。一般產(chǎn)業(yè)的需求增長較快，將成為碳纖維新的主要應(yīng)用領(lǐng)域。資深金融專家安東尼 (單位：噸)按地區(qū)生產(chǎn)能力來看，2005年以前世界PAN基碳纖維小絲束碳纖維生產(chǎn)主要集中在亞洲地區(qū)，2006年以后美洲和歐洲的小絲束碳纖維生產(chǎn)能力大幅度提升，成為新的小絲束碳纖維生產(chǎn)中心。表26 2002世界大絲束碳纖維產(chǎn)能情況 (按企業(yè)) t/a從表29可以發(fā)現(xiàn)，19972000這段時期世界小絲束生產(chǎn)企業(yè)除了東麗集團產(chǎn)能增長比較快外，增加了近1倍，其它企業(yè)擴產(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，2000年原絲產(chǎn)能相當(dāng)于1997年的5倍多。生產(chǎn)公司生產(chǎn)能力日本Toray9100(小絲束)日本Toho5600(小絲束)日本Mitsubishirayon4700(小絲束)美國Hexcel2000(小絲束)英國Amoco1900(小絲束)中國臺灣臺灣工程塑料公司1750(小絲束)美國AKZOFortafil3500(大絲束)美國Zoltek1800(大絲束)美國Aldila1000(大絲束)德國SGL1900(大絲束)表213 2002—2004年世界瀝青基碳纖維的生產(chǎn)廠家及產(chǎn)能品種國家或公司產(chǎn)能/(t485502730012250小絲束﹢大絲束總計 353502007年和2008年，世界大絲束碳纖維生產(chǎn)能力分別達(dá)到53100 t/a和61900 t/a，與2006年的41600 t/%%。日本東邦特納克斯公司對2003年所做的調(diào)查報告作了全面修正，按其新的統(tǒng)計和預(yù)測修正數(shù)據(jù)， kt， kt， kt。2002年美國的碳纖維消費量占全球總供應(yīng)量的30%，其中包括美國自己生產(chǎn)的亦有一部份進口。從世界范圍看，1998年碳纖維是生產(chǎn)大于消耗，亦即供過于求。圖4 為21世紀(jì)前十年碳纖維需求量的統(tǒng)計預(yù)測情況，圖7為世界碳纖維供需對比情況。根據(jù)表223得到表225和表226，進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。表228 克律絲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)。公司預(yù)計整個碳纖維和PAN擴能項目將投資7730萬美元，項目建成后，東麗工業(yè)公司的碳纖維生產(chǎn)能力將達(dá)到9200噸/年，繼續(xù)保持全球領(lǐng)先地位。日本三菱人造絲SGL公司與具有PAN生產(chǎn)經(jīng)驗的奧地利Lenzing公司合作，計劃建設(shè)3條碳纖維生產(chǎn)線。cm3)/(1092002年，在宇航領(lǐng)域中碳纖維的需求量大約是4000 t，其應(yīng)用分布：北美為2500 t， %；歐洲和亞洲分別為1260 t和240 t， % %。2005年波音公司飛機合同650架，空中客車公司417架，2005年底兩大飛機公司交付飛機620架，復(fù)合材料用量約1700 t，CFRP約1020 t。由圖可知，新型飛機中復(fù)合材料材料的比例逐年增加，波音787客機達(dá)到全機結(jié)構(gòu)質(zhì)量比的50%，空中客車A350客機也達(dá)到了全機機構(gòu)質(zhì)量比的40%。(見表238)表238 20012010年世界碳纖維在航空航天領(lǐng)域的需求與預(yù)測 t年份2001200220032004200520062007200820092010需求量2690214024572741321537754170474152015389增幅/%0 體育休閑用品文體用品領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求，20032006年的年均增長率為42%，至2009年以后三年中，預(yù)計年均增速為46%。據(jù)估計，全球每年的高爾夫球棒的產(chǎn)量為3400萬付，主要產(chǎn)自美國、中國、日本和中國臺灣?。蝗蛱祭w維釣魚竿的產(chǎn)量每年約2000萬付；網(wǎng)球拍框架的市場容量約為每年600萬付。表239 日本東麗(TORAYCA)對全球自行車領(lǐng)域的碳纖維用量統(tǒng)計與預(yù)測年份20062007200820092010201120122015預(yù)測用量(噸)75585996610771183129714081686實際用量(噸)691819該公司用量(噸)113869(2) 游艇CFRP材料已進入商用船只制造業(yè)，在救生艇、巡邏艇及休閑游艇等方面吸引了眾多消費者的注意。汽車輕量化使得汽車油耗降低，大大降低了汽車的使用成本，也使總的能耗大大降低了。一艘用鋁作為結(jié)構(gòu)材料、質(zhì)量為18噸的游艇，改用碳纖維復(fù)合材料可減輕9噸，再加上動力系統(tǒng)質(zhì)量的減輕，與鋁材相比整體可減重11噸，這可大大提高航海項目的安全性和可操作性。 (1) 自行車自行車是人們?nèi)粘Ｉ畹谋仨氂闷?。體育用品使用碳纖維絕對數(shù)量仍在增加，根據(jù)美國體育用品制造商協(xié)會的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，美國市場體育用品設(shè)備銷售在2006 年總額約250 億美元，這還不包括鞋子、機動車輛和舉重器材。根據(jù)20012005年總的統(tǒng)計，美國國防空軍對碳纖維需求量詳細(xì)見表237。波音公司還報導(dǎo)，到2020年中國需要1764架商用飛機，是美國本土以外最大的市場。在飛機制造方面，小型商務(wù)機和直升飛機的復(fù)合材料用量已占70%一80%，軍用機30%一40%，大型客機15%一20%。cm)IM65200276美國IM75379276美國IM85447303美國IM96343290美國P304000210日本T7004800230日本T8005490294日本T10007060表232 三菱集團碳纖維擴產(chǎn)計劃 t/a地區(qū)20042005200620072008日本3200320032003200+22005400美國(Grafil)150015001500+50020002000歐洲(SGL)500700500700500700總計47004700550057007900810079008100(4) 美國Hexcel公司擁有2000 t/a的生產(chǎn)能力，項目建成后約增產(chǎn)70%，碳纖維總產(chǎn)量將達(dá)到7270 t/a。關(guān)于24K以上大絲束CF的生產(chǎn)，日本東邦Tenax公司將兩條80K的生產(chǎn)線改造后用于生產(chǎn)24K小絲束；TohoTenax計劃在德國Wup鄄pertal新建一條1700噸/年碳纖維生產(chǎn)線，預(yù)計在2009年8月建成投產(chǎn)。在24K以上大絲束CF的產(chǎn)能中，美國占66%，歐洲占34%。全球碳纖維需求預(yù)測蘭德日本東麗公司日本東邦公司法國索費卡公司200421900220002068020052407625000208202192020062650224050241902007292073000026780262702008322243400030390277402009345102951020103772031910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)。2006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)合材料市場報告主編Chris Red對未來幾年全球碳纖維的供/需情況進行多方面的預(yù)測，結(jié)果見表227。表223為20012010年世界碳纖維按地區(qū)的需求和預(yù)測，表224為20012010年世界碳纖維按應(yīng)用領(lǐng)域的需求和預(yù)測。 世界碳纖維需求分析從2004年起，碳纖維市場突然緊缺，出現(xiàn)了供不應(yīng)求局面，價格隨之急劇上漲。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20042008年P(guān)AN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)用擴展到航天航空，體育用品和一般工業(yè)領(lǐng)域的各個方面。由表210可知，日本東麗、東邦和三菱三家公司的高性能小絲束碳纖維生產(chǎn)能力合計為17500 t/a，%，基本控制了世界高性能小絲束碳纖維的生產(chǎn)。8500100表27 ZOLTEK公司20052008年大絲束碳纖維生產(chǎn)能力統(tǒng)計及預(yù)測 t/a年份200520072008大絲束生產(chǎn)能力3300650011600所占比例/%由于碳纖維在民用客機領(lǐng)域和風(fēng)電領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，從2005年開始，世界大絲束碳纖維生產(chǎn)能力呈快速增長趨勢，20052008年世界大絲束碳纖維生產(chǎn)能力見表28：表28 20052008年世界大絲束碳纖維生產(chǎn)能力統(tǒng)計及預(yù)測 t/a年份2005200620072008大絲束生產(chǎn)能力7800110001560015600對2005年的增幅/%041100100綜合表27和28的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，2005年以后，世界大絲束碳纖維生產(chǎn)能力大幅