“黑色黄金”碳纤维前景可期 未来发展如何突破_常见问题-泰安天成复合材料有限公司

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“黑色黄金”碳纤维前景可期 未来发展如何突破
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   数据显示,2015年,碳纤维复合材料市场规模290亿美元,超千亿元人民币。预计在2020年,碳纤维的产业链预计总规模将突破600亿美元。或许很多读者都会这样问我:什么是碳纤维?碳纤维在中国的市场前景可期吗?碳纤维的未来发展又该如何突破?别急,且听笔者细细道来!

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  什么是碳纤维?
  碳纤维(carbon fiber,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。
  众所周知,碳纤维具有许多优良性能,例如轴向强度和模量高,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。   碳纤维性能优异,技术难度大,具有极高的产业链附加值。碳纤维广泛应用于国防、交通运输、风电、运动以及土木等领域,被誉为“黑色黄金”。
  碳纤维在中国的市场前景如何?
  碳纤维作为战略性新兴材料,在“十三五”期间将迎来重要的战略发展机遇。数据显示,中国2015年占全球18.6%市场份额,对应54.1亿美元的产业链规模。一方面,国内新能源汽车及商用飞机的轻量化趋势推动产业发展;另一方面,《中国制造2025》等政策持续加码。预计中国市场将实现近19%的年复合增速,2020年将达到128亿美元市场规模,碳纤维需求量将达到2.6万吨,毫无疑问,碳纤维将成为中国化工领域新的增长极。
  目前,我国已经冲破国外技术的封锁,碳纤维的生产技术日益成熟,具备大规模市场化的条件。虽然,国内碳纤维生产技术与国外差不多,但是成本稍高些。专家表示,随着需求越来越迫切,碳纤维的应用领域会越来越多、越来越快。未来大丝束低成本的碳纤维在民用领域的应用将是发展趋势。另外,从国际化、市场化上看,国内在碳纤维的研究、设计、应用上还需突破。
  另外,碳纤维正由成长期进入到快速应用期,未来主要应用领域在航空航天、风电叶片、交通等领域,预计在工业领域应用占70%,在休闲娱乐等领域的应用占15%至30%。像大家所熟稔的的宝马A3、长安汽车等汽车,碳纤维都发挥了重要的作用。
  未来碳纤维发展趋势
  一、全球产能继续提高
  伴随着碳纤维应用领域的广泛拓展,国际主要碳纤维企业正在继续提高产能。中国复合材料集团有限公司董事长张定金表示,帝人集团将在美国南卡罗莱纳州投资300亿日元建立新的碳纤维工厂,是该集团近十年来最大的一笔设备投资。据了解,新工厂的最大年产能为3000吨,此次增产将使该集团碳纤维年产能增加约30%。
  此外,东丽也宣布至2020年计划投资1000亿日元,在美国打造一条全新高效能碳纤维生产线,初期年产2000吨。三菱丽阳近来也声明,将向旗下大竹事业所追加设备投资,将大丝束碳纤维的年产能从目前的2700吨增加到3900吨。新设备预计将于2017年第三季度投产运作。到2017年,三菱丽阳的总产能将从目前的10100吨提升至13300吨,提高约三成。
  二、民用和工业领域的需求强劲
  相关数据表明,2015年全球PAN基碳纤维的总用量约为6万吨,航空、工业和运动/休闲三大行业分别占据22%、62%和16%。“对碳纤维需求量增幅较大的行业有风力发电、模塑料、压力容器及汽车。”张定金预计,到2020年,碳纤维需求量将达到10万吨,其中72%将会应用于汽车行业和风电行业。
  当前,我国汽车保有量约为1.5亿辆,70%的成品油用于机动车燃料,预计到2025年汽车保有量为3亿辆,国家能源发展战略难以满足这一增长需求,汽车排放造成雾霾等环境恶化亟待解决。轻量化技术是汽车降低油耗、减少排放、提高电动车续航里程最有效的工程途径之一,也是《中国制造2025》提出的核心技术和核心竞争力之一,而高性能纤维复合材料是轻量化技术最有效的工程材料。东华大学教授余木火介绍,全球几乎所有汽车企业都在开展碳纤维汽车研发,同时零部件企业、碳纤维企业、树脂基体、复合材料等企业也都在研发碳纤维汽车零部件。
  与此同时,建筑领域的碳纤维布呈现需求、价格双降趋势,复合板材用量、预浸料需求逐渐增加,模压成型产品需求呈上升趋势。未来碳纤维应用领域前景广阔。全国特种合成纤维信息中心主任罗益锋表示,碳纤维与碳纤维复合材料的研发和产业化已进入重大创新期,在未来5~10年间,将迎来大发展的鼎盛时期。同时,随着生产成本的不断下降和低成本回收再生技术的发展,其市场应用将逐步趋于普及,成为新型大宗产品。
  三、高效率和低成本发展考验国内企业
  国产碳纤维虽然解决了“从无到有”的问题,但还处于较低水平,与美、日等碳纤维强国相比,国产碳纤维目前的技术水平、制造水平和质量稳定性等还有较大差距。终端制造业在做成本核算时,按照现有中间体市场价格测算得出的结论是成本太高,直接否定使用碳纤维零部件的计划。现阶段最重要的是,碳纤维行业应该明确告诉制造业规模应用的真实成本,不要用不合理的报价,吓退一大批想用碳纤维的制造业。
  目前,国际碳纤维生产企业不断致力于研发低成本化生产技术。例如,东京大学联合日本产业技术综合研究所、东丽、帝人、东邦特耐克丝(帝人集团)、三菱丽阳共同开发了一种新的碳纤维制造技术。该技术省去了纤维在空气中长时间加热的工序,与现有的技术相比,可把制造碳纤维所必需的能量及二氧化碳排放量减少约一半。采用新技术可使目前每条生产线年均1000吨的碳纤维最大生产量增加9倍。可喜的是,东华大学也正在开发碳纤维低成本化生产新技术,其研究的“PAN芳环化 熔体或干喷湿纺 快速氧化”技术,已获美国授权发明专利2件、日本授权发明专利5件、中国申请发明专利3件。目前,该技术正处于中试阶段。
  当前,我国碳纤维企业约有30多家,规模整体较小,与年产3万吨的国际龙头企业无法竞争。我国急需建立工业用大丝束碳纤维技术及其产业链,同时支持小丝束碳纤维、大丝束碳纤维制造技术的研发,以工业应用带动提升碳纤维整体产业链科技水平。未来应建立若干“高性能纤维与轻量化产业链示范工程”,形成产业链各环节具有合理开工率、连续稳定运行、合理企业利润的完整示范工程;培育行业龙头企业,提高规模效益,参与国际竞争;设立“高性能纤维与轻量化”重点科技专项,加大科技攻关力度;建立我国高性能纤维与轻量化技术科技与人才培养体系;制定我国高性能纤维及轻量化复合材料产业发展政策,优化发展环境。
  四、碳纤维概念股显现
  国产碳纤维产业面向资本市场已经走出了第一步,虽然暂时还没有以碳纤维为主营业务的A股上市公司,但是以碳纤维作为延伸业务的上市公司已经有多家,初步形成了碳纤维概念股。
  业内专家表示,我们应该学习借鉴日本东丽、美国赫氏和德国SGL这些全球碳纤维领军企业的产业发展经验,并鼓励碳纤维生产企业与下游行业,如知名汽车、航空等企业建立包括资本或战略层面的深度利益捆绑合作模式。我们也建议国家有关部门开展以完善碳纤维产业化技术、提高工艺技术成熟度为目标的新一轮产业扶持,促进国产碳纤维从‘有’到‘强’。同时出台相关政策,鼓励碳纤维企业更多地走向资本市场,借助资本的力量整合碳纤维产业。只要我们团结一心,国产碳纤维定会突破瓶颈,迎来属于它的诗和远方!”目前全球几乎所有汽车企业都在开展碳纤维汽车研发。
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