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碳纤维产业调查报告战略企划部2008年5月30日-内容-产业综述碳纤维及其应用碳纤维市场分析碳纤维制程工艺国内外主要制造企业碳纤维技术发展趋势国内主要研究机构产业综述碳纤维（carbonfiber，简称cf）是当代高科技领域中新型工业材料的典型代表，在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，是一种重要的战略性材料。碳纤维的生产属于精细炭素工业，是一个多学科、多交叉的系统工程。目前日本东丽、东邦、三菱和美国卓尔泰克等少数企业掌握着碳纤维从研制到生产的核心技术和垄断产能，对外采取严格的技术封锁，形成很高的进入壁垒。国内自20世纪60年代开始碳纤维的研发与生产，国家863、973计划也将高性能碳纤维列入重点科技攻关项目，并取得了一定成绩（如，上海东华大学采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功，自主研发的T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平）。但总体而言，国内碳纤维的研制与生产水平仍比较落后，存在原丝质量差、生产规模小、质量低、价格高、产业化能力薄弱等问题。2005年世界碳纤维需求量约22000吨，预计2010年需求量约45000吨，年均增长率约15%，2005年世界碳纤维总生产能力约24000吨，预计2010年总生产能力约48600吨，年均增长率约15%。由于受核心技术和产能垄断的限制，世界碳纤维的实际产能并不饱满。自2005年起，世界碳纤维供需关系日趋紧张，碳纤维价格持续上涨，从2004年的5美元/磅，上涨到2007年的20美元/磅，涨幅达到4倍。产业综述（续）2005年国内碳纤维需求量超过3000吨，预计2010年需求量将超过8000吨，年均增长率约20%，是碳纤维需求增长最快的国家之一。2006年国内有12家PAN基碳纤维生产厂家，总生产能力约1310吨，但实际总产量只有40吨左右，供需差距悬殊。国内下游1000多家民品和军工企业95%以上的碳纤维需求量依赖进口，受制于人。目前，国内碳纤维主要消耗在民用品特别是文体器材上，未来10-15年，随着大飞机项目的深入展开和风机发电项目的推广应用，国内碳纤维在航空航天、新能源领域的用量将保持年均20%以上的增长幅度。目前，国内碳纤维项目投资进展不大。如果有可靠的技术来源或合适的技术引进，以年产聚丙烯腈基碳纤维200吨、原丝500吨的生产规模进行测算，投资金额约2.6亿元（包含设备和技术转让费），建设周期约1.5年，毛利率在50%以上，投资前景非常乐观。-内容-产业综述碳纤维及其应用碳纤维市场分析碳纤维制程工艺国内外主要制造企业碳纤维技术发展趋势国内主要研究机构碳纤维的定义和特点定义：碳纤维是指含碳量在90%以上的纤维材料，它是以化纤和石油产品在高温下经特殊工艺碳化制取的高强度、高模量纤维。特点：碳纤维既有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，又有不同一般碳素材料的特性，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维的分类按照用途不同，碳纤维可分为两类：24K以下的为宇航级小丝束碳纤维（1K的含义为一条碳纤维丝束含1000根单丝）48K以上为工业级大丝束碳纤维根据基础原料不同，碳纤维可以分为三类：PAN基碳纤维——以聚丙烯腈（PAN）为原料高温碳化形成的碳纤维；沥青基碳纤维——以沥青为原料高温碳化形成的碳纤维；粘胶基碳纤维——以粘胶丝为原料高温碳化形成的碳纤维；【说明】：由于PAN基的碳纤维的力学性能优良，在全世界的碳纤维生产中占有90%的比例，具有绝对性的压倒优势，因此我们下边所讨论的碳纤维行业均是指PAN基碳纤维。碳纤维的种类长丝碳纤维长丝碳纤维可用于缠绕压缩天然气瓶，油田抽油杆，碳纤维电热线、碳纤维增强板材，碳纤维加固补强布、带、预应力筋，模型骨架材料，摇篮、帐篷支架，海上石油钻井平台支架，隧道、地铁工程，桥梁修复补强，风力发电机叶片等。短切碳纤维短切碳纤维是由碳纤维长丝短切而成，其基本性能主要取决于其原料——碳纤维长丝的性能。由于其表观行态为一定长度的绒须，较长丝而言，短纤维具有分散均匀，喂料方式多样，工艺简单的优点，所以可以应用于长丝所不能适合的领域。研磨纤维研磨碳纤维一般用于塑料填充，包括抗静电、电磁屏蔽、复合材料富树脂表面的增强、低成本聚氨酯摩擦材料。碳纤维的种类（续）碳布碳布是一种碳纤维布材，用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，如果与配套胶粘共同使用，可构成完整的性能卓越的同固碳纤维布材增强体系，碳布具有质量轻、高强度、高模量耐腐蚀以及抗疲劳性能强等特点。其优异的物理和化学性能，使其的用途相当广泛。碳毡碳毡具有热容量小，导热系数低，保温绝热性能好，重量轻，质地柔软，可快速升温、降温、急冷、急热、不变形，特别在高温条件下性能稳定、抗化学腐蚀强、抗震性能好，易于加工成任何形状，便于在各种设备安装使用，在真空或惰性气氛下最高使用温度1800℃--2700℃是各种真空炉理想的隔热保温材料。应用领域种类航天航空飞机一次结构材料：主翼、尾翼、机体。二次结构材料：辅翼、方向舵、升降舵。内装饰材料：舵底板、行李架、厕所、座椅、制动刹车盘、刹车片。隐身材料宇宙飞行器卫星：抛物面天线、太阳能电池梁、壳体结构材料，航天飞机：机翼、头锥、刹车盘导弹、火箭喷管、发动机罩、防热材料、仪器舱、导弹发射筒其他宇宙空间站、卫星发电站、太空望远镜文体器材钓具网拍高尔夫球类其他钓竿、滑轮网球拍、羽毛球拍高尔夫球杆、棒头冰球棒、滑雪板、自行车、赛车、赛艇、游艇、划艇、水上划艇、弓箭、乒乓球拍、冰球鞋碳纤维的应用碳纤维在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用：应用领域种类医用器材Ｘ衍射仪的床板、头托、密着板、暗合、ＣＴ板、假肢、假手、假眼、人造骨、人造关节、人造假牙、人造韧带、肌腱、医疗电极、医疗热袋新能源分离油用超级离心机转筒、核反映堆第一壁材、发动汽车构件及储能飞轮、风力发动叶片、太阳能发电板、抛物面激光器、太阳能热水器、燃料电池的电极材料、铅电池的栅极、锂电池电极材料、海上油田勘探和开采器材以及平台、油、气储罐及管道土木建筑高层建筑的幕墙、绝热板、圆顶建筑的横梁、薄材、自动门地板、防静电地板、采暖地板、增强混凝土，建筑物的结构补强、修补、维修、加固、增强木材复合材料、超长铁路桥、公路桥和人行桥的桥墩、隧道的加固及超强件，基础设施建设、建筑结料，碳纤维绳索汽车与火车传动轴、片簧、发动机罩、车轮、底盘、保险杆、制动器压缩天然气罐（ＣＮＧ）、消声壁（隔音墙）赛车底盘、气体及制动器、线性发动机、牵引机车、超导列车的支撑件、集装箱、高速列车车厢及制动器、转向架构件、自动转动轴碳纤维的应用（续）应用领域种类电子电器及仪器电视天线、抛物面天线、非磁性导线、面状发热体、大型电波望远镜、光学仪器、摄象机、半导体支架、计算机和传真机等的电磁屏蔽材料、舰船通讯室设施、拾音臂、扬声器喇叭、滑动班、磁头罩、车器构件、静电消除刷、柔性刷、电刷机械纺织机械的框架、箭杆、梭、模具材料、大型造纸机、印刷机的滚筒、导辊、搬运机械的升降机箱、电梯构件、大吊车车壁、空压机轴、离心分离转子、密封填料、压力容器碳纤维的应用（续）-内容-产业综述碳纤维及其应用碳纤维市场分析碳纤维制程工艺国内外主要制造企业碳纤维技术发展趋势国内主要研究机构碳纤维市场发展现状（国外）近年来，世界碳纤维市场平稳增长，年增长率保持在两位数资料来源：碳纤维复合材料在航空航天领域的应用碳纤维市场发展现状（国外）近年国际碳纤维价格走势图5915200510152025美元/磅系列159152004年05年06年07年资料来源：中金在线世界碳纤维价格起伏较大，近年呈持续增长趋势，涨幅很大碳纤维市场发展现状（国外）资料来源：互联网信息整理*世界碳纤维产业已进入发展稳定的成熟期，产业趋向规模化、集中化2006年世界PAN基碳纤维生产情况生产商生产能力（吨）日本东丽（Toray)10500日本东邦（Toho)7100日本三菱（MRC)4800美国卓尔泰克3200美国赫克赛尔（Hexcel)美国阿莫科4800大陆、台湾1300其他300合计32000东邦22%日本东丽33%三菱15%Hecel、Amoco15%卓尔泰克10%其他地区1%大中国区4%世界碳纤维生产能力分布图碳纤维消费与需求（国外）2005年后，随着世界碳纤维需求的增长，碳纤维的供给与需求出现紧张局面资料来源：中国碳纤维网•据预测，2008年，全球碳纤维的消耗量将达到31000吨，2010年将达到45000吨，年增长率达到12-15%，市场供应紧张。•2007年第一波士顿信贷银行(CSFB)分析，未来几年，全球碳纤维需求将以年均两位数的增幅快速增长，市场供应短缺将延续到2012年左右。碳纤维消费与需求（国外）欧洲30%北美35%其他6%中国大陆14%日本15%资料来源：互联网信息整理*世界碳纤维消费需求分布图目前，美国、欧洲和日本是碳纤维主要的消费地区，但在一些国家和地区（如中国大陆）需求增长速度很快国家或地区2006年需求（吨）北美8500欧洲7600日本3800中国大陆3600其他1500合计25000碳纤维消费与需求（国外）资料来源：互联网信息整理*世界碳纤维的需求在各用途领域都不断增长，主要集中在在工业应用、文体休闲用品、航天航空等方面，不同地区各有侧重由于历来缺乏详细的统计分析，中国碳纤维的需求量鲜有准确的评估和报导，但可以确定的是，近5年中国碳纤维需求的增长速度很快碳纤维市场发展现状（国内）•世界上50%以上的复合材料高尔夫球杆、球拍、钓鱼杆和自行车均产自中国大陆。（如，威海光威集团是世界上最大的复合材料钓鱼杆厂，2005年销售额约11亿元，其中约63%是碳纤维相关产品的销售所得，仅该公司耗碳纤维达500t/a以上）。•中国仅建筑结构加固补强一项耗碳纤维也在300t/a以上。•目前中国玻纤及玻璃钢制品的产量均已达到世界总产量的25%以上，占世界1/4的产耗量。资料来源：中国碳纤维需求及市场，目前生产及今后发展•据业内人士预计，2005年，国内碳纤维的需求量已超过3000吨，2007年将超过4000吨，2010年将突破7000吨。•国际上有资料分析指出，2007年中国大陆的碳纤维需求量为4500t/a现状推论碳纤维市场发展现状（国内）资料来源：中金在线近年来，国内碳纤维价格走势呈持续增长趋势，涨幅很大国内碳纤维价格走势图2020306080020406080100万元/吨系列1202030608003年04年05年06年07年碳纤维消费与需求（国内）国内的碳纤维主要消耗在民用品上，特别是运动休闲用品上。预计未来在航天航空和一般产业的用量将增加较快，文体器材的用量基本稳定。资料来源：互联网信息整理*中国纺织网、2002年国内碳纤维消耗如下：运动休闲领域需求量为1935t，占87%；一般产业需求量为250t，占11%；军工领域需求量为50t，仅占2%；2、据调查，全球风力发电装机容量年增长率在25％以上，2004—2008年共需要碳纤维59000吨，年平均需求量15000吨/年。3、据调查，国内碳纤维在航空航天领域的应用量远低于世界水平，2005年为120吨。随着大飞机项目的深入，需求量将剧增。-内容-产业综述碳纤维及其应用碳纤维市场分析碳纤维制程工艺国内外主要制造企业碳纤维技术发展趋势国内主要研究机构碳纤维制程工艺原料纤维→氧化（空气200－400度）→预氧化、碳化（氮气1000－1500度）→普通碳纤维→石磨纤维（氮气或氩气气氛2000－3000度）→表面处理→上胶→卷绕资料