国内外碳纤维生产现状及发展趋势

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碳纤维的发展及其应用现状

碳纤维的发展及其应用现状

碳纤维的发展及其应用现状目前,碳纤维工业化产品主要包括PAN基和沥青基,世界上消费高性能碳纤维主要是美国,而生产高性能碳纤维主要是日本,碳纤维已广泛应用于各行各业中。

碳纤维大多应用于复合材料的生产,且广泛应用于各行各业。

论文主要分析了国内外碳纤维发展现状,着重介绍了碳纤维在宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域的应用。

标签:碳纤维;复合材料;领域;应用一、碳纤维的发展现状研究1.国外发展现状1959年日本进藤博士采用PAN奥纶为原材料研究开发基碳纤维,日本大谷教授利用煤焦、石油炼制过程中的副产品(沥青)研究成功开发了沥青基碳纤维。

1965年,粘胶纤维基碳纤维是由美国的UCC公司开发成功的,主要材料是粘胶纤维。

于20世纪70年代初就开始生产碳纤维,主要应用于火箭喷嘴,其能有效防止热气流传。

1971年至1983年,日本东邦人造丝公司、东丽公司等对碳纤维研究比较早,在此期间已经能进行大批量的生产,主要用于体育器具,欧美则用于航空和航天工业。

1980年前,波音公司首次将碳纤维使用在757飞机上,1985年-1990年,欧美主要对复合材料产品性能和深加工技术进行了研究。

国外利用电磁辐射等离子技术由碳纤维原丝来生产碳纤维;并把纳米技术应用于碳纤维上,研制出纳米碳纤维,超高模量的沥青碳纤维长丝发展迅速。

2.国内发展状况20世纪70年代中期,我国开始研究碳纤维,经过多年的发展,碳纤维在研发领域上取得了很大的成就,但总的来说,国内碳纤维的研制与生产水平还较低。

吉林省长春应用化学研究所于1960年代初,开始对PAN基碳纤维进行研究,并先后完成了连续化中试装置。

上海合成纤维研究所等单位也开始研究,于1980年通过了中试。

总之,我国在碳纤维领域的研究方面起步晚、发展也缓慢。

二、碳纤维的应用状况研究1.宇航领域碳纤维重量很轻,但其尺寸稳定性,刚性和导热性能均很好,最初的高模量碳纤维广泛在人造卫星技术当中使用。

国际碳纤维现状分析报告

国际碳纤维现状分析报告

国际碳纤维现状分析报告概述碳纤维是一种高性能纤维材料,具有轻质、高强度、高模量等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。

本报告将对国际碳纤维产业进行现状分析,以期提供参考和指导。

1. 碳纤维产业总体情况碳纤维产业在全球范围内呈现快速增长的趋势。

根据市场调研机构的数据,碳纤维市场规模从2015年的100亿美元增长到2020年的150亿美元。

这一增长主要源于航空航天、汽车制造和体育器材等行业对碳纤维的需求不断增加。

2. 主要碳纤维生产国家和企业目前,日本、美国、德国和中国等国家是全球碳纤维生产的主要国家。

其中,日本的碳纤维产业发展最早,具有雄厚的技术实力和丰富的经验,市场份额占据全球的30%以上。

美国和德国的碳纤维产业也相对发达,技术水平和产品质量在国际上处于领先地位。

中国作为世界制造大国,在碳纤维产业的发展中起到了重要作用。

目前,中国的碳纤维企业数量众多且规模不断扩大,技术水平和产品质量也在逐步提高。

中国的碳纤维市场份额逐年增加,已成为全球碳纤维产业的重要参与者。

3. 市场应用情况碳纤维在航空航天、汽车制造和体育器材等领域具有广泛的应用。

在航空航天领域,碳纤维被用于制造飞机机体、机翼和推进器等部件,以提高飞行器的强度和耐久性,同时减轻自身重量,提高燃油效率。

在汽车制造领域,碳纤维被应用于汽车车身和底盘等部件的制造,以实现轻量化,提高汽车性能和燃油经济性。

在体育器材领域,碳纤维被广泛用于制造高尔夫球杆、网球拍和自行车等器材,以提高产品的强度和稳定性,提升运动员的表现水平。

4. 挑战与机遇碳纤维产业面临一些挑战和机遇。

挑战方面,碳纤维的生产成本较高,技术门槛也较高,限制了其在一些领域的广泛应用。

此外,碳纤维的回收利用和环境影响等问题也需要关注和解决。

机遇方面,碳纤维在新兴领域的应用潜力巨大。

例如,新能源汽车领域的发展推动了碳纤维复合材料在汽车制造中的应用。

随着技术的不断进步和成本的降低,碳纤维有望在更多领域替代传统材料,促进产业的进一步发展。

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要碳纤维复合材料是一种具有很高强度和轻质化特性的新型材料。

它由碳纤维和树脂等基质材料组成,具有优异的力学性能和低密度,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。

本文将对国内外碳纤维复合材料的现状以及研究开发方向进行概述。

首先,国内外碳纤维复合材料的现状可以概括为以下几个方面。

一是碳纤维复合材料在航空航天领域的应用。

由于碳纤维复合材料具有高强度、低密度和热稳定性等特点,被广泛应用于航空航天领域,如飞机机体、发动机和燃气涡轮等部件。

二是碳纤维复合材料在汽车领域的应用。

汽车制造商越来越倾向于采用碳纤维复合材料制作汽车车身和结构件,以提高汽车的燃油效率和减轻车重,提高车辆的性能。

三是碳纤维复合材料在体育器材领域的应用。

碳纤维复合材料制作的高级运动器材,如高尔夫球杆、网球拍和自行车等,具有很高的刚性和强度,能够提高运动员的表现水平。

四是碳纤维复合材料在船舶领域的应用。

船舶结构件的重量和强度对于船舶的性能至关重要。

碳纤维复合材料具有高强度和轻质化特性,因此被广泛应用于船舶制造,可以提高船舶的性能和节能减排。

接下来,本文将重点讨论国内外碳纤维复合材料的研究开发方向。

一是开发新型碳纤维原料。

目前,市场上主要使用的碳纤维原料是聚丙烯腈纤维。

研究人员正在开发新型纤维原料,如石墨烯、纳米碳纤维等,以提高碳纤维的力学性能和热稳定性。

二是改善碳纤维与基质材料的界面粘结性能。

碳纤维与树脂等基质材料的界面粘结性能对复合材料的力学性能和耐久性影响很大。

研究人员正在探索提高界面粘结性能的方法,如表面改性和介入增韧等。

三是提高碳纤维复合材料的制备工艺。

制备工艺是影响碳纤维复合材料质量的关键因素之一、研究人员正在开发新的制备工艺,如预浸法、纺丝法和层合法等,以提高复合材料的力学性能和制造效率。

四是研究碳纤维复合材料的寿命与损伤机理。

碳纤维复合材料容易受到外界环境和应力加载的影响,会出现疲劳和损伤现象。

碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势

碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势

国内外碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势自上世纪60年代碳纤维首次商业化以来,产业规模不断扩大,产品品质不断提高,2014年全球碳纤维产能(365天连续生产12K/24K 碳纤维丝束计算)已达到12.6万吨。

尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比,但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点,具有玻璃纤维所不能比拟的优势,已成为发展先进武器装备的关键材料,并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。

当前,国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势,据估计,未来5年,先进复合材料将以每年5%的增速发展,而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展,全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%,亚太地区将会有更高的增长率,即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。

因此,在目前碳纤维产业快速发展的关键时期,我们更应该认清国际碳纤维产业的发展形势、对照国外先进企业找差距找问题,通过理性思考寻求解决途径,适时把握发展机遇,落实行动、注重实效,努力推进国内碳纤维及其复合材料产业的健康快速发展。

1、国外碳纤维产业现状及发展趋势1)产业方面根据前躯体原料的不同,碳纤维可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基和粘胶基碳纤维等。

由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒性物质二硫化碳,且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高,因此目前,国际碳纤维产业领域,前两种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。

其中,PAN基碳纤维又占据绝对优势,国际市场占有率超过90%。

PAN基碳纤维的九大生产商包括:日本东丽、东邦、三菱丽阳、美国赫氏(Hexcel)、氰特(Cytec)、卓尔泰克(Zoltek,已被东丽收购)、台塑、土耳其阿克萨(AKSA)和德国西格里(SGL)。

沥青基碳纤维的生产和应用居其次,主要生产企业三家,分别是Cytec、三菱塑料和日本碳素纤维。

PAN基碳纤维分为小丝束(1-24K)和大丝束(36K及以上)两类。

2024年碳纤维加固市场发展现状

2024年碳纤维加固市场发展现状

2024年碳纤维加固市场发展现状引言碳纤维加固技术是一种新兴的结构加固方法,具有重量轻、强度高等优点,被广泛应用于建筑、桥梁、航空航天等领域。

本文将介绍碳纤维加固市场的现状,包括市场规模、应用领域、发展趋势等。

市场规模碳纤维加固市场在过去几年内呈现出快速增长的趋势。

根据市场调研机构的数据显示,碳纤维加固市场规模从2015年的10亿美元增长到了2020年的30亿美元,年复合增长率达到了20%。

预计在未来几年内,市场规模还将继续增长。

应用领域建筑行业碳纤维加固技术在建筑行业中被广泛应用,主要用于加固混凝土结构、钢结构和木结构。

由于碳纤维加固材料具有高强度、轻质、抗腐蚀等特点,能够有效地提高结构的抗震、抗风等性能,因此受到了建筑行业的青睐。

桥梁行业桥梁是碳纤维加固的重要应用领域之一。

随着交通运输的发展,很多老旧桥梁需要进行加固维修,而传统的加固方法存在一些缺点,如施工周期长、造成交通阻塞等。

碳纤维加固技术通过悬挂式加固和包裹式加固等方法,可以快速、有效地对桥梁进行加固,提高其承载能力和使用寿命。

航空航天行业碳纤维材料具有轻质高强度的特点,因此在航空航天行业中有广泛的应用。

碳纤维加固技术可以用于加固飞机、火箭等航空器的结构部件,从而提高其性能和安全性。

发展趋势技术创新随着碳纤维加固技术的应用不断扩大,厂商们开始注重技术创新,推出更加高效、环保的加固材料和工艺。

例如,一些厂商正在研发具有自愈功能的碳纤维材料,以应对结构受损后的修复问题。

市场竞争随着市场规模的扩大,碳纤维加固领域的竞争也越来越激烈。

现有的厂商不断提升产品质量和性能,同时新的竞争者也在不断涌现。

因此,市场竞争将促使碳纤维加固技术不断创新和进步。

法规支持为了推动结构加固技术的发展,许多国家和地区都制定了相关的法规和标准,以规范碳纤维加固工程的施工和质量要求。

这些法规的出台将进一步推动碳纤维加固市场的发展。

结论碳纤维加固市场在过去几年内实现了快速增长,未来仍具有较大的发展潜力。

国内外碳纤维产业现状及发展建议

国内外碳纤维产业现状及发展建议

国内外碳纤维产业现状及发展建议碳纤维是一种具有轻质、高强度、高刚度等优良性能的纤维材料,被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域。

在当前全球温室气体排放限制的背景下,碳纤维产业的发展具有重要意义。

本文将就国内外碳纤维产业的现状进行分析,并提出相应的发展建议。

首先,从国内碳纤维产业现状来看,我国碳纤维产业起步较晚,与国际先进水平仍有一定差距。

目前,国内碳纤维产业主要集中在碳纤维预浸料生产和产品加工环节,而碳纤维纤丝的制备技术仍然面临一定的挑战。

同时,国内碳纤维产业的产品主要集中在低端市场,高端市场份额较小。

其次,国际碳纤维产业的发展较为迅速,主要集中在美国、日本和欧洲等国家。

这些国家在碳纤维纤丝制备、加工技术和产品创新方面具有较大优势,能够生产出高性能、高质量的碳纤维产品。

此外,国际碳纤维产业还在努力提高碳纤维的可持续性,研发出更环保的碳纤维材料。

为了促进国内碳纤维产业的发展,以下是一些建议:首先,加强碳纤维纤丝制备技术研发。

碳纤维纤丝的制备技术是碳纤维产业的核心关键技术,目前我们国内的碳纤维纤丝制备技术相对滞后,需要加大研发投入,提升核心竞争力。

此外,还应加强与高校、科研机构等的合作,共同攻克关键技术难题。

其次,加强碳纤维应用领域的研发和创新。

目前,我国碳纤维产品主要集中在低端市场,需要加大对高端市场的开拓力度。

应鼓励企业加大科研投入,推动碳纤维在航空航天、新能源汽车等领域的应用,提高产品附加值和市场竞争力。

第三,加强碳纤维产业的标准化建设。

碳纤维产业的发展需要建立健全的产业标准体系,确保产品质量和技术水平的一致性,同时也有助于提升行业整体竞争力。

应加强国内外产业标准的学习借鉴,积极参与国际标准的制定。

第四,加强碳纤维产业链的协同发展。

碳纤维产业是一个复杂的产业链,需要各个环节的协同发展。

政府应加强对碳纤维产业链的整体规划和统筹,促进供需双方的合作,形成产业协同效应,提升整体竞争力。

最后,加强碳纤维产业的国际合作。

国内外碳纤维产业现状及发展趋势

国内外碳纤维产业现状及发展趋势

国内外碳纤维产业现状及发展趋势碳纤维是一种具有轻质、高强度和优异的耐热性能的新材料,被广泛应用于航空航天、汽车工业、体育用品、建筑材料等领域。

随着全球对环境保护和高性能材料需求的不断增长,碳纤维产业正面临着巨大的发展机遇。

国内碳纤维产业起步较晚,但在过去的几年里取得了快速的发展。

目前,中国已成为全球最大的碳纤维生产国之一。

根据中国碳纤维工业协会的数据,截至2019年,中国碳纤维年产量已经超过2.5万吨。

其中,航空航天、汽车工业、体育用品和建筑材料是中国碳纤维的主要应用领域。

在国际市场上,碳纤维产业被认为是高附加值产业,一直以来都受到欧美等发达国家的关注和投资。

目前,日本、美国和欧洲国家是全球碳纤维产业的主要力量。

这些国家在碳纤维研发、生产和应用方面积累了丰富的经验,并在航空航天、汽车工业和高端体育用品等领域占据着重要地位。

在碳纤维产业的发展中,技术创新一直是重要的推动力。

目前,炭纤维的制备技术主要包括气相沉积法、湿纺工艺和改性牛仔的方法。

其中,气相沉积法是目前炭纤维制备的主要方法,具有制备工艺成熟、质量稳定等优点。

此外,碳纤维复合材料的加工技术也在不断进步,如预浸料和自动化生产线的应用,使得碳纤维的生产成本得到了一定程度的降低。

未来碳纤维产业的发展趋势主要包括以下几个方面:1.应用拓展:碳纤维具有轻质、高强度等特点,在航空航天、汽车工业和体育用品等领域有着广阔的应用前景。

随着人们对轻量化和高性能材料的需求不断增加,碳纤维的应用领域将会进一步扩大。

2.技术创新:在碳纤维的制备和加工方面,还存在一些挑战,如生产工艺复杂、成本高昂等问题。

因此,技术创新将是碳纤维产业发展的关键。

研发新的碳纤维制备技术和加工工艺,提高碳纤维的质量和生产效率,将推动碳纤维产业迈向新的发展阶段。

3.产业协同:碳纤维产业涉及到多个领域的合作,需要各个环节的协同发展。

例如,碳纤维的原材料、设备和应用领域之间的合作,可以促进碳纤维产业的发展和成熟。

中国碳纤维行业发展现状分析

中国碳纤维行业发展现状分析

中国碳纤维行业发展现状分析一、碳纤维行业概况碳纤维(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。

碳纤维主要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈(PAN)基三大种类,各有不同的使用场景和生产方法。

其中沥青基碳纤维碳收率最高,可达80%-90%,但由于生产成本高,而难以应用于大批量工业应用制造。

PAN基碳纤维综合性能最好、生产工艺成熟简单、应用最广、产量最高、品种最多,是目前全球碳纤维市场的主流碳纤维产品,产量占全球碳纤维总产量的90%以上。

完整的碳纤维产业链包含从能源获取到成品制造的全过程。

碳纤维行业上游是制备聚丙烯晴(PAN)原丝过程,由于在原材料中原油制丙烯成本最低,故而此过程首先从原油中制出丙烯,再将丙烯经氨氧化后得到丙烯腈,再经聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈(PAN)原丝。

产业链中游是利用原丝经过预氧化、低温和高温碳化后就得到碳纤维,以及制备碳纤维织物和碳纤维预浸料,碳纤维预浸料可根据不同需求制成各类复合材料成品。

产业链下游是以航空航天、体育休闲、风电叶片、工业领域为主的相关应用领域。

二、全球碳纤维行业发展现状分析近年来,随着碳纤维行业产业链下游应用领域的不断发展,直接拉动了全球碳纤维需求的增长。

全球碳纤维总需求已从2013年5.01万吨,增长到了2019年的10.37万吨,复合增速为11.89%,预计2020年全球总需求将达到11.24万吨。

碳纤维行业下游产业中,风电叶片、航空航天、体育休闲的碳纤维需求量分别为2.55万吨、2.35万吨、1.50万吨,占据需求构成的前三位,占比分别为24.59%、22.66%、14.46%。

2019年,航空航天产业对碳纤维需求量仅占总需求量的22.66%,但其销售金额价值却达到了14.1亿美元,占碳纤维总销售金额的49.13%,占比将近一半;体育休闲、风电叶片、汽车领域的碳纤维市场需求价值分别为3.45亿美元、3.57亿美元、2.12亿美元,除航天航空的其他领域市场需求合计占比50.87%。

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国内外碳纤维生产现状及发展趋势碳纤维, 国内外, 趋势, 生产, 发展碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量在90%以上。

它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。

碳纤维具有十分优异的力学性能,是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维,特别是在2000℃以上的高温惰性环境中,碳材料是唯一强度不下降的物质,是其他主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。

除了优异的力学性能外,碳纤维还兼具其他多种优良性能,如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、X光穿透性高,非磁体但有电磁屏蔽性等。

作为高性能纤维的一种,碳纤维既有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强材料,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。

因此,碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表,为世人所瞩目。

碳纤维产业在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面,发挥着非常重要的作用,对我国产业结构的调整和传统材料的更新换代也有重要意义,对国防军工和国民经济有举足轻重的影响。

我国自20世纪60年代开始碳纤维研究开发至今已有近40年的历史,但进展缓慢,同时由于发达国家对我国几十年的技术封锁,至今没能实现大规模工业化生产,工业及民用领域的需求长期依赖进口,严重影响了我国高技术的发展,尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展,与我国的经济社会发展进程极不相称。

所以,研制生产高性能、高质量的碳纤维,以满足军工和民用产品的需求,扭转大量进口的局面,是当前我国碳纤维工业发展的迫切任务。

1生产方法目前,工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。

从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化,碳化收率低,技术难度大、设备复杂,成本较高,产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用;由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制复杂、产品性能较低,亦未得到大规模发展;由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维,其生产工艺较其它方法简单,而且产品的力学性能优良,用途广泛,因而自20世纪60年代问世以来,取得了长足的发展,成为当今碳纤维工业生产的主流。

聚丙烯腈基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。

原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。

碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。

根据产品规格的不同,碳纤维目前被划分为宇航级(aerospace—grade)和工业级(commercial—grade)两类,亦称为小丝束(small—strand tow或small tow)和大丝束(large—strand tow或large tow)。

通常把48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维,包括48K、60K、120K、360K和480K等。

宇航级碳纤维初期以1K、3K、6K为主,逐渐发展为12K和24K,主要应用于国防军工和高技术,以及体育休闲用品,像飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等。

工业级碳纤维应用于不同民用工业,包括:纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。

2聚丙烯腈基碳纤维发展现况2.1世界总况1959年日本的进藤昭男发明了用聚丙烯腈(PAN)原丝生产碳纤维的方法。

1962年,日本东丽公司开始生产,之后又积极研制用于生产碳纤维的专用优质原丝,并于1967年成功生产T300PAN—CF。

同时,英国皇家航空研究所的Watt等人,对PAN纤维生产进行技术改进,随后英国考陶尔公司(Courtaulds)利用这项技术开始生产高强度、高模量PAN基碳纤维。

1969年,日本东丽公司研究成功特殊的单体共聚PAN基碳纤维,结合美国联合碳化物公司(Union Carbide)的碳化技术,生产出高强度、高模量碳纤维。

此后,美国、法国、德国也都引进或开发了PAN原丝及碳纤维的生产。

原苏联开始主要研究以人造丝为原料制造碳纤维,后转向PAN基碳纤维。

另外,印度、南斯拉夫、以色列、韩国也在以PAN原丝制取碳纤维方面开展了大量的研制工作。

日本东丽公司的碳纤维研发与生产一直处于世界领先水平。

20世纪70年代末以来,国外许多以PAN纤维为原料制造碳纤维的厂家在原料供应及碳纤维的生产、供销方面进行广泛合作与竞争,促进了PAN基碳纤维工业的长足发展。

特别是进入90年代以后,由于PAN基碳纤维性能优越,应用领域日益扩展。

目前世界PAN基碳纤维已进入发展旺盛的成熟期,主要表现为。

(1)PAN基碳纤维产量急剧提高,生产规模大型化,产品价格下降。

(2)PAN基碳纤维生产工艺、设备、技术不断改进,碳纤维性能不断提高。

如:日本东丽公司已开发出高强型T1000系列碳纤维,其抗拉模量为295GPa,拉伸强度达7.05GPa,而其高强高模MSJ型抗拉模量达640GPa,抗拉强度为3.62GPa。

(3)应用范围从少数高科技领域、军事部门扩展到整个工业民用的各个部门。

目前,聚丙烯腈基碳纤维产量约占全球碳纤维总产量的90%,生产能力约为31565t/a,其中小丝束碳纤维约为23165t/a,占73.4%,大丝束碳纤维约为8400t/a,占26.6%(表1)。

由表1可见,日本东丽、东邦和三菱三家公司的高性能小丝束碳纤维生产能力合计为17500t/a,占世界高性能小丝束碳纤维总能力的75.5%,基本控制了世界高性能小丝束碳纤维的生产。

在聚丙烯腈基大丝束碳纤维的生产方面,世界总生产能力为8400t/a,福塔菲尔(Fort-afil)、卓尔泰克(Zohek)、阿尔迪拉(Aldila)、爱斯奇爱尔(SGL)等四家公司垄断了世界聚丙烯腈基大丝束碳纤维的生产。

其中福塔菲尔公司为3500t/a,占世界聚丙烯腈基大丝束碳纤维总生产能力的41.7%,居世界的首位。

2.2国内我国从20世纪60年代后期开始研制碳纤维,历经近40年的漫长历程。

在此期间,由于国外把碳纤维生产技术列入禁运之列,严格控制封锁,制约了我国碳纤维工业的发展。

我国科技工作者发扬自力更生的精神,从无到有,逐步建成了碳纤维的工业雏型。

20世纪70年代初突破连续化工艺,1976年在中科院山西煤炭化学研究所建成我国第一条PAN基碳纤维扩大试验生产线,生产能力为2t/a;20世纪80年代开展了高强型碳纤维的研究,于1998年建成一条新的中试生产线,规模为40t/a。

我国主要研究单位有中科院山西煤化所、上海合纤所、北京化工大学、山东工业大学、东华大学、安徽大学、浙江大学、长春工业大学等。

面对国外在技术、设备、品种和性能等方面激烈竞争、迅速发展的局面,我国碳纤维生产处于起步阶段,与国外相比有很大差距,无论产量、质量均不能满足市场发展需求。

目前国内小规模PAN基碳纤维生产企业和科研院所共十余家,最大生产企业为吉化公司,生产能力100t/a;现有装置生产总能力号称300t/a,实际年产量不足100t;且产品质量不稳定,达不到T300的水平。

目前制约我国碳纤维发展的首要原因是PAN原丝质量不过关,其它原因还有生产技术及设备等。

随着我国经济的快速发展,碳纤维需求与日俱增,虽然国际上一些公司T300级原丝和碳纤维产品对我国开始解冻,但碳纤维及其复合材料的生产是关系到国防建设的高科技技术,必须立足国内。

所以,研制生产高性能、高质量的碳纤维,以满足军工和民用产品的需求,扭转大量进口的局面,是我国碳纤维工业发展亟待解决的问题。

碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品。

近期国内有多家企业拟建或正在建设碳纤维生产装置,如安徽蚌埠灯芯绒集团与华源集团合作建设安徽华皖碳纤维有限公司一期500t/aPAN原丝和200t/a碳纤维工程,总投资超过2亿元,PAN原丝采用亚砜一步法,技术由国外引进,产品以12K 的T300级碳纤维为主导产品,并准备引进成熟的预浸料生产线。

华皖碳纤维公司二期建设规模将使碳纤维产量翻一番达到400t/a,下游产品亦列入规划。

目前该项目一期工程正在进行设备安装,将于2005年初建成投产。

此外,山东、浙江、广西等地也有拟建碳纤维生产线的计划。

3消费与需求状况3.1国外自从碳纤维工业化生产以来,世界各国都特别重视其应用开发。

随着价格不断降低,其应用范围从满足性能要求高的航空、航天领域逐步向文体和民用领域推广。

目前,碳纤维的市场需求在北美、欧洲、亚洲基本上呈鼎足之势。

按应用领域划分,世界聚丙烯腈基碳纤维主要用于宇航、文体休闲用品、其它工业等领域,其总体消费比例分别为25.2%、31.4%和43.4%,不同地区各有侧重。

由于碳纤维复合材料具有高比强度、设计性好、结构尺寸稳定性好、抗疲劳断裂性好和可大面积整体成型,以及特殊的电磁性能和吸波隐身的特点,目前已大量用于生产军用、民用飞机以及战略导弹和运载火箭上,需求量稳步增长。

文体用品方面,目前碳纤维材料已从钓鱼竿和高尔夫球棒推广到网球拍、羽毛球拍、高尔夫球杆、冰雪运动器材、水上运动器材等方面,需求量稳步、较快增长。

其中高尔夫球杆、网球拍和钓鱼竿是体育用品用碳纤维复合材料的三大支柱产品,约占该类产品的80%。

一般产业对碳纤维材料的应用发展比较迅速,包括基础设施的修复、更新和加固;新能源开发如沿海油气田、深海油田的钻井平台、管道和缆绳等,以及风力发电机的螺旋桨和风叶;汽车的刹车系统、转动轴、车身以及环保汽车用的压缩天然气气瓶;电子领域的应用主要有通信、广播、地球观测、空间探测以及各种飞行器的高精度天线。

一般产业的需求增长较快,将成为碳纤维新的主要应用领域。

碳纤维是一种性能优越的结构材料,具有极高的附加值,自商品化以来,应用范围已从最初的航空航天、军事部门逐渐向民用领域渗透,目前已扩展到整个工业民用的多种领域。

随着应用研究的不断深入,特别是在民用方面仍将继续拓宽应用领域,扩大使用量。

国外预测碳纤维除了在航空航天以及体育用品进一步应用外,近年内包括土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。

由此可见,当前世界碳纤维有如下发展趋势:产品性能趋向于高性能化;价格将大幅度降低;航天航空和文体用品领域用量稳定增加,民用工业用量增幅较大,已超过前两者。

特别是随着大丝束碳纤维的大规模生产,其价格将不断降低,民用工业用量将继续保持大幅度增加的趋势。

据分析,1996—2000年世界碳纤维的需求年均增长率约9%;而2001—2003年碳纤维的需求年均增长率超过12%。

预计今后10年世界碳纤维市场需求年均增长率约为6%。

3.2国内尽管我国碳纤维生产发展缓慢,但消费量却与日俱增,市场需求旺盛,主要集中在文体用品和航空航天方面,一般产业需求增长也比较迅速。

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