碳纤维行业研究

一、碳纤维行业简介

碳纤维(carbonfiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。碳纤维属于技术密集型的关键材料,随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究,使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐普及。在当今世界高速工业化的大背景下,碳纤维用途正趋向多样化。中国已经有使用长纤作为高性能纤维的一种,在要求高温,物理稳定性高的场合,碳纤维复合材料具备不可替代的优势。材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,正是由于兼具优异性能,碳纤维在国防和民用领域均有广泛的应用前景。

碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。球棒等体育领域。碳纤维是典型的高科技领域中的新型工业材料。

二、碳纤维行业上下游

三、碳纤维行业规模

四、碳纤维行业主要公司介绍

1.国外主要公司

(1)东丽株式会社

东丽株式会社创立于年,是全球最大碳纤维生产商,前身是东洋人造丝公司。东丽主要生产和销售的产品分三大类:纤维类、化工产品类和新事业产品类,其中碳纤维和复合材料是东丽公司的“新事业产品”中的重要组成部分。

(2)东邦公司

东邦公司隶属帝人集团,是全球领先的碳纤维产品制造商之一。其针对不同应用和行业,提供各种创新解决方案和高性能产品。其中帝人(Teijin)成立于年,主要经营领域包括复合成形材料、芳纶纤维、碳纤维、薄膜、树脂、纤维产品等材料业务,以及医药医疗业务和IT业务。

(3)三菱丽阳株式会

三菱丽阳株式会社成立于年(创立于年),主营化成品、合成树脂、合成纤维、碳纤维复合材料、功能性薄膜等产品的制造及销售。拥有PAN基和沥青基碳纤维,以及使用了碳纤维的中间材料及成型加工制品,实现了世界首屈一指的完整产业链。

年4月1日起,三菱化学株式会社、三菱树脂株式会社及三菱丽阳株式会社进行吸收合并,组建新三菱化学株式会社。

2.国内主要公司

(1)台塑公司

台塑是台塑企业第一间创立的公司,在石化产业、纤维纺织及电子材料产品都是全球领导厂商之一。台塑是全球少数能生产聚丙烯腈原丝的碳纤维供货商,而且是全球唯一拥有从原油到碳纤维垂直整合生产链优势之公司。

(2)康得集团公司

康得集团创立于年,集团旗下全资子公司“康得复合材料有限责任公司”,致力于新能源企业碳纤维复合材料项目。年11月28日,由上市公司康得新参股、康得集团控股的康得碳谷科技有限公司(下简称康得碳谷)6.6万吨/年高性能碳纤维项目在山东荣成奠基开工。

(3)光威复材

威海光威复合材料股份有限公司成立于年,专业从事碳纤维及其复合材料的研发生产,主要产品包括碳纤维及织物、碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、碳纤维复合材料制品等产品,并具备碳纤维及碳纤维复合材料生产设备制造及生产线建设能力。

五、碳纤维行业特点

(1)多数碳纤维企业产品处于低端领域,且行业集中度不高

从全球碳纤维产业的发展可以看出,航空航天和国防工业是碳纤维最重要的应用领域,消费量约占世界总消费量30%,但却贡献了全球50%的碳纤维产值;与国外的发展相比,我国碳纤维市场主要围绕体育休闲产业发展,占比超过65%,然而该细分市场属于低端领域,面临非常大的价格竞争压力。目前我国从事碳纤维复合材料研制及生产的单位近百家,但能够生产符合航空航天标准的高性能碳纤维企业屈指可数,大量企业集中在体育休闲领域,绝大多数碳纤维厂家仍处在亏损状态。随着市场经济的优胜劣汰,碳纤维行业将面临洗牌,拥有自主知识产权和持续创新能力的企业必将在未来竞争中占得先机。

(2)国内碳纤维厂家缺乏核心技术和人才积累,难以满足航空航天和高端民用领域对高性能碳纤维的需求

高性能碳纤维的生产技术复杂,工艺流程长、环节多,涉及的学科较多,与设备制造能力息息相关。与国外碳纤维巨头几十年的连续技术积累相比,我国多数碳纤维生产企业缺乏掌握核心技术的研发及生产人员,研发产业化团队不稳定,前期技术和数据的积累不足,缺少从实验室技术研发、中试技术放大、工程产业化建设的全技术历练,因此在质量、成本和设备等制备技术方面与国外还有较大差距。缺乏长期稳定的科研技术团队成为碳纤维产业核心竞争力和可持续发展能力的重要制约。

(3)我国碳纤维的产业链需要进一步完善

目前,国外已经形成设计、制造、分析及验证、应用牵引系统化的碳纤维复合材料体系。如日本东丽和美国赫克塞尔都有预浸料、织物、短切纤维、夹层材料等中间成型物,同时,直接为客户提供量身定制的复合材料解决方案和产品,方便了客户的使用,也解决了碳纤维产品与树脂匹配性问题。

由于国内大部分碳纤维复合材料企业技术尚不成熟,缺乏相应的研发及工艺支持,未能形成体系化、系列化的碳纤维产业链发展模式。

六、国内碳纤维行业发展的趋势

碳纤维行业发展空间巨大,不仅体现在国防工业对碳纤维战略新兴产业的迫切需求,而且体现在迅速扩展国民经济各个领域的应用。

(1)航空航天产业快速发展及军民深度融合政策的不断深入实施,为以碳纤维为代表的新材料行业提供了发展良机

长期以来,我国国防建设落后于经济建设,与我国日益提升的大国地位不匹配,不利于稳定周边复杂环境。当前,建设同我国国际地位相称的国防力量,将国防和军队改革融入国家全面深化改革的大局已经上升为国家层面的战略举措。近年来,军民融合已成为统筹经济建设和国防建设的大战略、是今后一段时期内实现强国梦、强军梦的重要战略部署。

作为新一代国防装备的物质基础,加速发展新材料技术是保持军事领先地位的重要前提,碳纤维复合材料近年来应用领域不断拓宽,发展极为迅猛,其用量已经成为衡量军用装备先进性的重要标志。未来随着我国国防新装备的列装及现有装备的更新,碳纤维材料服务国防建设的领域将不断拓宽。

在航空领域,我军战斗机以三、四代机为主体,五代机尚未服役,老式战机占比较高。根据飞行国际的数据,我国约60%的军用飞机面临退役,换成以第四、五代战斗机为标志的新一代空战力量,这将在很大程度上推动军用飞机的需求,为我国军用飞机制造业提供了难得的发展机遇,将拉动对高端碳纤维复合材料的需求。

在常规武器装备领域,我国武器的更新换代也迫切需要采用轻质高强、耐腐蚀的碳纤维复合材料,已受到相关客户的







































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