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“黑色黃金”碳纖維前景可期 未來發(fā)展如何突破？

2016-08-16 15:37:02 來源：中國塑料機械網(wǎng) 作者：張蕾 閱讀量：22981 評論
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     【中國塑料機械網(wǎng) 本站原創(chuàng)】數(shù)據(jù)顯示，2015年，碳纖維復合材料市場規(guī)模290億美元，超千億元人民幣。預計在2020年，碳纖維的產(chǎn)業(yè)鏈預計總規(guī)模將突破600億美元。或許很多讀者都會這樣問我：什么是碳纖維？碳纖維在中國的市場前景可期嗎？碳纖維的未來發(fā)展又該如何突破？別急，且聽筆者細細道來！

 
　　什么是碳纖維？
　　
　　碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。
　　
　　*，碳纖維具有許多優(yōu)良性能，例如軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。   碳纖維性能優(yōu)異，技術難度大，具有極高的產(chǎn)業(yè)鏈附加值。碳纖維廣泛應用于國防、交通運輸、風電、運動以及土木等領域，被譽為“黑色黃金”。
　　
　　碳纖維在中國的市場前景如何？
　　
　　碳纖維作為戰(zhàn)略性新興材料，在“十三五”期間將迎來重要的戰(zhàn)略發(fā)展機遇。數(shù)據(jù)顯示，中國2015年占18.6%市場份額，對應54.1億美元的產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模。一方面，國內(nèi)新能源汽車及商用飛機的輕量化趨勢推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展；另一方面，《中國制造2025》等政策持續(xù)加碼。預計中國市場將實現(xiàn)近19%的年復合增速，2020年將達到128億美元市場規(guī)模，碳纖維需求量將達到2.6萬噸，毫無疑問，碳纖維將成為中國化工領域新的增長極。
　　
　　目前，我國已經(jīng)沖破國外技術的封鎖，碳纖維的生產(chǎn)技術日益成熟，具備大規(guī)模市場化的條件。雖然，國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)技術與國外差不多，但是成本稍高些。專家表示，隨著需求越來越迫切，碳纖維的應用領域會越來越多、越來越快。未來大絲束低成本的碳纖維在民用領域的應用將是發(fā)展趨勢。另外，從化、市場化上看，國內(nèi)在碳纖維的研究、設計、應用上還需突破。
　　
　　另外，碳纖維正由成長期進入到快速應用期，未來主要應用領域在航空航天、風電葉片、交通等領域，預計在工業(yè)領域應用占70%，在休閑娛樂等領域的應用占15%至30%。像大家所熟稔的的寶馬A3、長安汽車等汽車，碳纖維都發(fā)揮了重要的作用。
 
      未來碳纖維發(fā)展趨勢
　　
　　一、產(chǎn)能繼續(xù)提高
　　
　　伴隨著碳纖維應用領域的廣泛拓展，主要碳纖維企業(yè)正在繼續(xù)提高產(chǎn)能。中國復合材料集團有限公司董事長張定金表示，帝人集團將在美國南卡羅萊納州投資300億日元建立新的碳纖維工廠，是該集團近十年來大的一筆設備投資。據(jù)了解，新工廠的大年產(chǎn)能為3000噸，此次增產(chǎn)將使該集團碳纖維年產(chǎn)能增加約30%。
　　
　　此外，東麗也宣布至2020年計劃投資1000億日元，在美國打造一條全新能碳纖維生產(chǎn)線，初期年產(chǎn)2000噸。三菱麗陽近來也聲明，將向旗下大竹事業(yè)所追加設備投資，將大絲束碳纖維的年產(chǎn)能從目前的2700噸增加到3900噸。新設備預計將于2017年第三季度投產(chǎn)運作。到2017年，三菱麗陽的總產(chǎn)能將從目前的10100噸提升至13300噸，提高約三成。
　　
　　二、民用和工業(yè)領域的需求強勁
　　
　　相關數(shù)據(jù)表明，2015年PAN基碳纖維的總用量約為6萬噸，航空、工業(yè)和運動/休閑三大行業(yè)分別占據(jù)22%、62%和16%。“對碳纖維需求量增幅較大的行業(yè)有風力發(fā)電、模塑料、壓力容器及汽車。”張定金預計，到2020年，碳纖維需求量將達到10萬噸，其中72%將會應用于汽車行業(yè)和風電行業(yè)。
　　
　　當前，我國汽車保有量約為1.5億輛，70%的成品油用于機動車燃料，預計到2025年汽車保有量為3億輛，國家能源發(fā)展戰(zhàn)略難以滿足這一增長需求，汽車排放造成霧霾等環(huán)境惡化亟待解決。輕量化技術是汽車降低油耗、減少排放、提高電動車續(xù)航里程有效的工程途徑之一，也是《中國制造2025》提出的核心技術和核心競爭力之一，而高性能纖維復合材料是輕量化技術有效的工程材料。東華大學教授余木火介紹，幾乎所有汽車企業(yè)都在開展碳纖維汽車研發(fā)，同時零部件企業(yè)、碳纖維企業(yè)、樹脂基體、復合材料等企業(yè)也都在研發(fā)碳纖維汽車零部件。
　　
　　與此同時，建筑領域的碳纖維布呈現(xiàn)需求、價格雙降趨勢，復合板材用量、預浸料需求逐漸增加，模壓成型產(chǎn)品需求呈上升趨勢。未來碳纖維應用領域前景廣闊。全國特種合成纖維信息中心主任羅益鋒表示，碳纖維與碳纖維復合材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化已進入重大創(chuàng)新期，在未來5～10年間，將迎來大發(fā)展的鼎盛時期。同時，隨著生產(chǎn)成本的不斷下降和低成本回收再生技術的發(fā)展，其市場應用將逐步趨于普及，成為新型大宗產(chǎn)品。
　　
　　三、率和低成本發(fā)展考驗國內(nèi)企業(yè)
　　
　　國產(chǎn)碳纖維雖然解決了“從無到有”的問題，但還處于較低水平，與美、日等碳纖維強國相比，國產(chǎn)碳纖維目前的技術水平、制造水平和質(zhì)量穩(wěn)定性等還有較大差距。終端制造業(yè)在做成本核算時，按照現(xiàn)有中間體市場價格測算得出的結論是成本太高，直接否定使用碳纖維零部件的計劃?，F(xiàn)階段重要的是，碳纖維行業(yè)應該明確告訴制造業(yè)規(guī)模應用的真實成本，不要用不合理的報價，嚇退一大批想用碳纖維的制造業(yè)。
　　
　　目前，碳纖維生產(chǎn)企業(yè)不斷致力于研發(fā)低成本化生產(chǎn)技術。例如，東京大學聯(lián)合日本產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所、東麗、帝人、東邦特耐克絲(帝人集團)、三菱麗陽共同開發(fā)了一種新的碳纖維制造技術。該技術省去了纖維在空氣中長時間加熱的工序，與現(xiàn)有的技術相比，可把制造碳纖維所必需的能量及二氧化碳排放量減少約一半。采用新技術可使目前每條生產(chǎn)線年均1000噸的碳纖維大生產(chǎn)量增加9倍。可喜的是，東華大學也正在開發(fā)碳纖維低成本化生產(chǎn)新技術，其研究的“PAN芳環(huán)化 熔體或干噴濕紡 快速氧化”技術，已獲美國授權發(fā)明2件、日本授權發(fā)明5件、中國申請發(fā)明3件。目前，該技術正處于中試階段。
　　
　　當前，我國碳纖維企業(yè)約有30多家，規(guī)模整體較小，與年產(chǎn)3萬噸的無法競爭。我國急需建立工業(yè)用大絲束碳纖維技術及其產(chǎn)業(yè)鏈，同時支持小絲束碳纖維、大絲束碳纖維制造技術的研發(fā)，以工業(yè)應用帶動提升碳纖維整體產(chǎn)業(yè)鏈科技水平。未來應建立若干“高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈示范工程”，形成產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)具有合理開工率、連續(xù)穩(wěn)定運行、合理企業(yè)利潤的完整示范工程;培育行業(yè)，提高規(guī)模效益，參與競爭;設立“高性能纖維與輕量化”重點科技專項，加大科技攻關力度;建立我國高性能纖維與輕量化技術科技與人才培養(yǎng)體系;制定我國高性能纖維及輕量化復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，優(yōu)化發(fā)展環(huán)境。
　　
　　四、碳纖維概念股顯現(xiàn)
　　
　　國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)面向資本市場已經(jīng)走出了步，雖然暫時還沒有以碳纖維為主營業(yè)務的A股上市公司，但是以碳纖維作為延伸業(yè)務的上市公司已經(jīng)有多家，初步形成了碳纖維概念股。
　　
　　業(yè)內(nèi)專家表示，我們應該學習借鑒日本東麗、美國赫氏和德國SGL這些碳纖維企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗，并鼓勵碳纖維生產(chǎn)企業(yè)與下游行業(yè)，如汽車、航空等企業(yè)建立包括資本或戰(zhàn)略層面的深度利益捆綁合作模式。我們也建議國家有關部門開展以完善碳纖維產(chǎn)業(yè)化技術、提高工藝技術成熟度為目標的新一輪產(chǎn)業(yè)扶持，促進國產(chǎn)碳纖維從‘有’到‘強’。同時出臺相關政策，鼓勵碳纖維企業(yè)更多地走向資本市場，借助資本的力量整合碳纖維產(chǎn)業(yè)。只要我們團結一心，國產(chǎn)碳纖維定會突破瓶頸，迎來屬于它的詩和遠方!”目前幾乎所有汽車企業(yè)都在開展碳纖維汽車研發(fā)。

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