【正文】 爾泰克 (Zoltek) 1800 阿爾迪拉 (Aldila) 1000 愛斯奇愛爾 (Sgl) 1800 東麗 (Toray) 300 合計 8400 總計 31565 20xx 年 ，國外 PAN 基碳纖維的生產(chǎn)能力約為 30250 t/a，其中小絲束 18800t/a，大絲束碳纖維 11450 t/a。預計隨著碳纖維低成本化趨勢和向民用領域和一般工業(yè)領域的發(fā)展，大絲束的生產(chǎn)能力還將繼續(xù)呈增長趨勢。 近似地說，目前世界 PAN 基 小絲束 碳纖維按地區(qū)的生產(chǎn)能力亞洲約占 5/10，美洲約占 3/10，歐洲則占 2/10。 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)調(diào)研報告 第 2 章 世界碳纖維供需分析 9 表 22 全球碳纖維生產(chǎn)能力預測 (單位：噸 ) 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 小絲束纖維宣布的產(chǎn) 能 42950 49850 56200 59200 59200 59700 60700 小絲束纖維實際產(chǎn)能 27958 36390 42150 44400 44475 45150 45525 大絲束纖維宣布的產(chǎn)能 20500 23750 25750 25750 31750 32250 32750 大絲束纖維實際產(chǎn)能 18860 21850 20850 23690 29210 29670 10130 宣布的總產(chǎn)能 63450 73600 79950 84200 91450 92450 93450 實 際產(chǎn)能力 46818 58240 64000 68090 73685 74820 75655 上述數(shù)字包括新組建公司的產(chǎn)品數(shù)量，如中國、加拿大、印度和沙特阿拉伯的一些新成立公司的產(chǎn)品數(shù)量。 20xx20xx年世界碳纖維總生產(chǎn)能力統(tǒng)計及預測見表 21，由表可知20xx年后三年內(nèi)世界碳纖維生產(chǎn)能力 將 大幅增加，與 20xx年產(chǎn)能相比分別增長了%， %和 %。其中高爾夫球桿、 網(wǎng)球拍和釣魚竿是體育用品用碳纖維復合材料的三大支柱產(chǎn)品 、 約占該類產(chǎn)品的 80%。 RTM 成型技術的進化：把批量生產(chǎn)、低壓、低溫、強化纖維體積分數(shù)、方向、位置設定自由等特征為研發(fā)的意向。 最新碳纖維技術動向 PAN 基碳纖 維技術開發(fā) 新 方向包括：碳纖維性能的提高；基體樹脂技術；成型技術三個方面。在高性能碳纖維成本 中 原絲所占比例約為 4060%，國外從兩方面降低原絲的成本，一是試探采用聚丙烯腈外的其 它 材料 作為 制備高性能碳纖維 的原絲，包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯等其 它 聚烯類高分子材料以及木質(zhì)素等；二是改進現(xiàn)有工藝聚丙烯腈原絲的 技術，達到降低成本的目的 ，包括采用紡織用的 聚丙烯腈、化學改性、輻照穩(wěn)定化處理等。日本東麗公司已開發(fā)出高強型 T1000 系列碳纖維，其抗拉模量為 295 GPa，拉伸強度達 GPa，而高強高模 MSJ 型抗拉模量達 640 GPa，抗拉強度為 GPa。 碳纖維增強熱塑性塑料是指碳纖維為分散質(zhì)，熱塑性塑料為基體的纖維增強塑料。目前國內(nèi)外比較成熟的碳纖維增強陶瓷材料是碳纖維增強碳化硅材料，在航空發(fā)動機、可重復使用航天飛行器 等領域廣泛應用。 硫氰酸鈉法由于反應介質(zhì)中含有大量的堿金屬離子，對碳纖維原絲的質(zhì)量影響較大，難以做出 T300以上的更高強度的碳纖維產(chǎn)品。對于同一條碳纖維生產(chǎn)設備來說 K 數(shù)大的原絲，產(chǎn)量愈高，越有利于碳纖維 價 格的下降。九十年代前，航天航空需要高性能小絲束碳纖維，即使價格高也可用輕量化效果來解決。日本東麗、東邦及三菱人造絲三家公司是 PAN 基碳纖維 (小絲束 )的著名 生產(chǎn) 廠家。 PAN 基碳纖維是當今世界碳纖維發(fā)展的主流，占世界碳纖維市場的 90%以上 。 國際上 PAN 基碳纖維的生產(chǎn)，從 20 世紀 60 年代起步，經(jīng)過 70～ 80 年代的穩(wěn)定， 90 年代的飛速發(fā)展，到 21 世紀初其生產(chǎn)工藝技術已經(jīng)成熟。這 三家 公司依靠其多年來 對紡絲工藝理論的精通和紡絲新技術的 基礎研究、應用研究和開發(fā)研究方面的豐碩成果，大量生產(chǎn)出高性能碳纖維，使日本迅速成為世界碳纖維強國，無論質(zhì)量還是數(shù)量上均處于世界領先地位。但九十年代以后對于航天航空工業(yè)來說，高價碳纖維限制它的應用，需開發(fā)價格較低的大 K 束碳纖維。如對 1 條 100 t/a 碳纖維生產(chǎn)線 而言 (以 12K 計算 )，如果生產(chǎn) 1K、 3K 和 6K 碳纖維，年產(chǎn)量分別是 15 t、35 t 和 62 t。 DMF法可以做出很好的碳纖維產(chǎn)品，日本、臺灣的企業(yè)，都有采用該工藝的成功經(jīng)驗，但由于 DMF毒性較大，已經(jīng)被限制使用。 (2) C/C 復合材料 它是由碳纖維或織物、編織物等增強碳基復合材料構(gòu)成，主要由各類碳組成，即纖維碳、樹脂碳和沉積碳 。用碳纖維增強熱塑性塑料近年來發(fā)展較快，其特點是：強度與剛 性高，蠕變小，熱穩(wěn)定性高，線膨脹系數(shù)?。簻p摩耐磨，不損傷磨件，阻尼特性優(yōu)良。 在新工藝和新技術方面，日本三大公司和韓國 cheil 合成工業(yè)公司繼承發(fā) 明了 PAN 原絲至碳化等 系統(tǒng) 的新技術，其中三菱人造絲公司提出相當于 T700 性能水平碳纖維的 PAN 原 絲指標。 (2) 研究發(fā)展新的預氧化技術。 (1) 碳纖維性能的提高 為了適應用途方面的性能提高，謀求強度、彈性模量及成本的平衡： PAN基碳纖維的抗壓縮強度提高 — 通過把硼離子在高電壓下進行加速照射，使結(jié)晶結(jié)構(gòu)微細化，抗壓縮強度可提高 倍； 高彈性模量化 — PAN 基碳纖維彈性模量達到 690 GPa，抗拉強度達到 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，對碳纖維界面進行表面處理；碳纖維價格降低。另外，因為補強材料、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。 一般產(chǎn)業(yè) 對碳纖維材料的應用發(fā)展比較迅速，包括基礎設施的修復、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，以及風力發(fā)電機的螺旋槳和風葉；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；電子領域的應用主要有通信、廣播、地球觀測、空間探測以及各種飛行器的高 精度天線。 表 21 20xx20xx 年世界碳纖維總生產(chǎn)能力 統(tǒng)計及預測 (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。 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、東邦 (Toho)集團和三菱 (Mitsubishi)集團 三大碳纖維生產(chǎn)企業(yè) 。 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。 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 (日 ) 3700 5500 7300 7300 東邦集團 (日 ) 3700 5100 5100 5100 三菱人造絲集團 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 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 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。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)研報告 第 2 章 世界碳纖維供需分析 13 表 211。 特別是空中客車公司的 A380 和波音公司的 B787 客機對碳纖維的巨大需求 。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 年國外 PAN 基碳纖維的消費結(jié)構(gòu)見表 219。剩下的 14%大部分為其它亞洲國家用于不同的最終用途。 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。以 20xx年的需求量為基準，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 %。 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)調(diào)研報告 第 2 章 世界碳纖維供需分析 23 表 227 世界 PAN基碳纖維的供 /需預測 t 年份 世界碳纖維產(chǎn)能預測 (供 ) 世界碳纖維需求預測 名義產(chǎn)能 實際產(chǎn)能 Chirs Red 預測 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 東麗預測 東邦預測 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)能和需求的預測分析可看出， 20xx年全球碳纖維供小于求，按 Chris Red的預測缺口為 20xx t， Toray預測缺口近 3000 t，這就是 20xx年碳纖維緊張的說明。如果他的預期屬實，那么未來 7 年碳纖維生產(chǎn)擴張將滿足需求。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)。 在 24K以上大絲束 CF的產(chǎn)能中，美國占 66%，歐洲占 34%。不過，碳纖維的主要應用領域為航空、工業(yè)和體育行業(yè)。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行了預測 (見表 228)，結(jié)果表明 20xx20xx年世界碳纖維市場持續(xù)保持供不應求的局面，市場潛力巨大。 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)調(diào)研報告 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)計和預測 t 年份 按地區(qū)對碳 纖維的需求 北美 歐洲 亞洲 日本 總計 20xx 6430 5100 3570 2800 17900 20xx 6080 5230 3960 3030 18300 20xx 6230 5430 4070 3480 19210 20xx 6550 6260 4280 3590 20680 20xx 6650 6800 4500 3970 21920 20xx 7580 7380 4780 4470 24190 20xx 8350 7900 5080 4940 26270 20xx 9000 8100 5190 5450 27740 20xx 9850 8300 5410 5950 29510 20xx 11390 8500 5720 6300 31910 表 224 世界碳纖維按應用領域需求的統(tǒng)計和預測 t 年份 按應用領域?qū)μ祭w維的需求 航空航天 運動休閑 工業(yè)應用 總計 20xx 2690 4690 10520 17900 20xx 2140 4670 11490 18300 20xx 2457 5012 11741 19210 20xx 2741 5081 12858 20680 20xx 3215 5101 13604 21920 20xx 3775 5135 15280 24190 20xx 4170 5097 17003 26270 20xx 4741 5107 17892 27740 20xx 5201 5104 19205 29510