碳纤维的研究现状与发展
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。
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。
我国碳纤维发展现状研究

技术 , 其 中, 日本东丽独家掌握着世
界 最高端的生产技术 ; 全 球 碳 纤 维 的 制造 商 大都 有 日本 公司 的 技术 和 资 本 背景 ; 国 际碳纤 维 市场 为 日、 美
最 好 的商业 级 碳纤 维 。
一
国外碳纤 维产业发展现状
2 1 3 0 8 年世界碳纤维产能为6 8 9 5 0 t ,
目前世界各 国发展 的主要是PAN
基碳 纤维和 沥青基 碳纤 维。 世界P A N 基碳纤 维生产厂商 主要有 日本东丽公
其 中小 丝 束 为 5 2 8 5 0 t ; 到2 0 0 9 年 增 加至 8 0 9 1 5 t , 其 中小 丝 束 为 5 6 4 1 5 t 。 目前碳 纤 维工 业 化 产 品 以PAN基碳 纤维为代表 , 其力学性能最好 , 应用 领域 最广 , 占全 球 碳 纤 维 总 产 量 的
用碳 纤 复合 材料 可 以减轻 质量 , 节约 能源, 增 加 可靠 性 ; 风力 发 电是 能源 领 域增 长最 快 的 , 其 叶片使 用碳 纤维 量可观 ; 用碳 纤 维 加 固、 修 复 混 凝 土 基 础设 施 已经 是一 项新 技 术 , 市 场 前 景 十分广 阔。
P A N 碳化生产 , 形 成2 4 3 1 0 t / 年生 产能
力, 3 家企 业正 在建 设 。 其 中大 陆有 1 1
闲 占绝 大 多数 , 在 航 天航 空及 工业 应
用领域 , 产品 刚刚起 步 。
家生 产 单位 , 年 生产 能力 为 2 9 2 5 t , 在 建产 能 5 1 0 0 t / 年; 台湾省有 台湾塑胶
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J H S I G H T I  ̄
我国碳纤维发展现状研究
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。
碳纤维制备工艺的研究与发展

碳纤维制备工艺的研究与发展第一章碳纤维的背景和概念碳纤维是一种具有高强度、高模量、高耐腐蚀等多种出色性能的先进材料。
由于其优异的力学性能和化学稳定性,碳纤维被广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材、建筑、电子等领域。
碳纤维的制备是世界范围内的研究热点之一,各国都对碳纤维的研究和开发进行持续不断的探索和努力。
第二章碳纤维的制备工艺2.1炭化制备法炭化制备法是一种传统的碳纤维制备工艺,其主要原理是将有机高分子材料炭化制成炭纤维,进而得到碳纤维。
炭化制备法所使用的原材料主要为聚丙烯腈纤维、碳素纤维等。
其生产过程可分为前处理、炭化和高温热处理三个阶段。
炭化制备法具有工艺简单、成本较低等优点,但其碳纤维的力学性能仍待提高。
2.2聚丙烯腈纤维热解制备法聚丙烯腈纤维热解制备法是一种目前被广泛采用的碳纤维制备工艺。
其生产过程主要包括前处理、热解和高温热处理三个阶段。
其中热解阶段是关键步骤,通过高温热处理使得聚丙烯腈纤维发生热解反应,产生大量的氮气和氢气,使得纤维内部形成了孔洞结构,从而形成了具有高强度、高模量等性能的碳纤维。
2.3气相制备法气相制备法是一种将有机高分子材料在高温下裂解为碳和气体,系统中的气体将碳沉积在网格上形成碳纤维的制备工艺。
它通过选择不同的碳源,气源、不同反应温度和压力,可以制备出具有不同性能和结构的碳纤维。
该方法具有生产效率较高、纤维强度高、韧性好等优点,但生产成本较高,不易实现大规模生产。
第三章碳纤维制备工艺的发展趋势3.1 碳纤维的新材料在碳纤维制备工艺方面,一些新的材料正在被开发和研究。
例如纳米碳管、高强度质子交换膜等材料可以用于制备高性能碳纤维。
新材料的研究和开发将有助于提高碳纤维的力学性能和导电性能。
3.2碳纤维的自动化生产碳纤维制备的过程中,需要进行很多复杂的控制,包括温度、压力、流量等参数的控制。
新的生产方式将会采用自动化生产线,以控制这些参数,从而提高碳纤维的质量,并实现大规模生产。
2024年碳基材料市场发展现状

2024年碳基材料市场发展现状概述碳基材料是指以碳为主要成分的材料,具有轻质、高强度、高导热性等特点,广泛应用于电子、能源、航空航天等领域。
随着科技的不断进步和对环境友好材料需求的增加,碳基材料市场正迎来快速发展。
1. 市场规模和市场趋势碳基材料市场在过去几年中持续增长,预计在未来几年内将保持良好的增长势头。
根据市场研究机构的数据显示,碳基材料市场在近几年内年均增长率超过10%。
碳纤维是碳基材料市场的主要产品之一,其在航空航天和汽车工业中的应用需求不断增加。
此外,碳纳米管等新型碳基材料也逐渐得到应用和推广,推动了碳基材料市场的进一步发展。
2. 主要应用领域2.1 电子行业碳基材料在电子行业中应用广泛。
碳纳米管在半导体制造中具有重要作用,被称为下一代半导体材料。
此外,碳纤维在电池、电容器等电子元件中也有应用。
2.2 能源行业碳基材料在能源行业中具有重要意义。
碳纳米管在储能技术中有广泛应用,可以制备高性能的超级电容器和锂离子电池。
此外,碳纤维增强复合材料也被广泛应用于风力发电和太阳能产业。
2.3 航空航天行业碳基材料在航空航天行业中是不可或缺的。
碳纤维复合材料具有轻量化、高强度的特点,被广泛应用于飞机的结构件和发动机部件中,大大减轻了飞机的重量,提高了飞行性能。
2.4 汽车工业碳基材料在汽车工业中的应用也呈现增长态势。
碳纤维材料可以制造轻量化的汽车部件,降低燃料消耗,提高燃油效率。
此外,碳基材料在电动汽车中的应用也逐渐受到重视。
3. 市场竞争格局碳基材料市场竞争激烈,主要的竞争者包括国内外的大型企业和研究机构。
国外企业在碳基材料技术和产品开发上具有较大优势,但国内企业在成本控制和市场开拓上有一定优势。
近年来,国内碳基材料行业加大了研发力度,提高了技术水平和产品质量。
同时,政府对碳基材料产业的支持也在不断增加,为市场发展提供了良好的政策环境。
4. 市场挑战和发展机遇碳基材料市场面临着一些挑战,如高成本制约了规模化应用、技术研发难度大等。
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碳纤维的研究现状与发展摘要:碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,分子结构界于石墨和金刚石之间,含碳体积分数随品种而异,一般在0.9以上。
关键词:碳纤维复合材料性能与应用正文一、碳纤维的性能1.1分类根据原丝类型分类可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基和粘胶基3种碳纤维,将原丝纤维加热至高温后除杂获得。
目前,PAN碳纤维市场用量最大;按力学性能可分为高模量、超高模量、高强度和超高强度4种碳纤维;按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维,其中小丝束初期以1K、3K、6K(1K为1000根长丝)为主,逐渐发展为12K和24K,大丝束为48K以上,包括60K、120K、360K和480K等。
1.2性能碳纤维的主要性能:(1)密度小、质量轻,密度为1.5~2克/立方厘米,相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2;(2)强度、弹性模量高,其强度比钢大4-5倍,弹性回复l00%;(3)具有各向异性,热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂;(4)导电性好,25。
C时高模量纤维为775μΩ/cm,高强度纤维为1500μΩ/cm;(5)耐高温和低温性好,在3000。
C非氧化气氛下不融化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;(6)耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。
此外,还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。
通常,碳纤维不单独使用,而与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料,该复合材料也具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质,已在现代工业领域得到了广泛应用。
1.3应用领域由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性,因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。
此外,碳纤维在电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用,主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极,在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。
碳纤维复合材料片。
碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂(通常是环氧树脂)将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。
把这种薄片按照设计要求,贴在结构物被加固的部位,充分发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用,来修补加固钢筋混凝土结构物。
日本、美国、英国将该材料用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板,增强石油平台壁及耐冲击性能的许多工程上,获得了突破性进展。
碳纤维复合材料片具有轻质(比重是铁的1/4~1/5),拉伸模量比钢高10倍以上,耐腐蚀性能优异,可以手糊,工艺性好等优点。
因此,碳纤维复合材料片在修补加固已劣化的钢筋混凝土结构物(约束裂纹发展、防止混凝土削落)和提高结构物耐力以及对用旧标准设计建成的钢筋混凝土结构物的补强、加固应用将越来越多。
二、生产工艺通常用有机物的炭化来制取碳纤维,即聚合预氧化、炭化原料单体—原丝—预氧化丝—碳纤维。
碳纤维的品质取决于原丝,其生产工艺决定了碳纤维的优劣。
以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料,干喷湿纺和射频法新工艺正逐步取代传统的碳纤维制备方法。
2.1干喷湿纺法干喷湿纺法即干湿法,是指纺丝液经喷丝孔喷出后,先经过空气层(亦叫干段),再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成丝条的方法。
经过空气层发生的物理变化有利于形成细特化、致密化和均质化的丝条,纺出的纤维体密度较高,表面平滑无沟槽,且可实现高速纺丝,用于生产高性能、高质量的碳纤维原丝。
与纯湿纺相比,干喷湿纺可纺出较高密度且无明显皮芯结构的原丝,大幅提高了纤维的抗拉强度,可生产细特化和均质化的高性能碳纤维。
2.2 射频法PAN原丝经过预氧化、碳化到石墨化,主要受到牵伸状态下的温度控制。
在这一形成过程中达到纤维定型、碳元素富集,分子结构从聚丙烯腈高分子结构—乱层的石墨结构—三维有序的石墨结构。
国内有自主知识产权的“射频法碳纤维石墨化生产工艺”开辟了碳纤维生产的创新之路,它采用射频负压软等离子法预氧化PAN原丝,接着用微波加热法碳化,最后用射频加热法石墨化形成小丝束碳纤维。
三、碳纤维的发展3.1国外发展以PAN碳纤维为例,该纤维国际上研发已有30年左右,目前世界碳纤维的生产能力在3.4~3.8万吨左右,主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数发达国家和我国台湾省。
日本三家以腈纶纤维为主要产品的公司(东丽、东邦以及三菱人造丝公司)依靠其先进的纺丝科学技术,形成了高性能原丝生产的优势,大量生产高性能碳纤维,使日本成为碳纤维大国,无论质量还是数量上都处于世界前三位,三大集团占据了世界75%以上的产量。
3.2国内发展我国聚丙烯腈基碳纤维的研究开发始于20世纪60年代,当时由于碳纤维作为重要的军工产品,国外对我国进行严格技术封锁,使得当时我国聚丙烯腈基碳纤维基本上以自主研究开发为主。
吉林石化公司在采用硝酸一步法生产原丝的基础上,研究开发出性能基本接近T300的碳纤维,但该法对环境污染较大,因而现已放弃。
由于种种原因我国碳纤维发展缓慢,表现为生产规模小、产品质量不稳定、产品规格少、品种单一、没有高性能产品、技术设备落后,大多没有形成规模效益,这些成为制约我国碳纤维发展的瓶颈。
近些年来,随着我国整体实力的不断提升,对碳纤维的需求量也与日俱增,而我国碳纤维现阶段大部分依赖进口,2004年全国碳纤维用量为4000吨,国内实际产量仅为1O多吨,而且无论是质量还是规模与国外相比差距都很大。
另据估测2009年我国碳纤维需求将达到7500吨,这表明我国碳纤维严重供不应求。
尽管目前国际社会碳纤维的制造技术与产品对华出口有所松动,通用级碳纤维进口渠道已经开通,但高性能碳纤维对我国依然限制。
由于我国对碳纤维需求的日益增加,聚丙烯腈基碳纤维又成为国内新材料业研发的热点。
3.3存在问题和差距一是国内PAN碳纤维总生产能力较小,实际生产量仅30~40吨/年,远远不能满足国内的需要,目前我国95%的碳纤维依靠进口;二是与国际先进水平相比,国产碳纤维强度低,均匀性、稳定性差,毛丝多,品种单一且价格昂贵,发展水平总体落后发到国家近20~30年;三是厂家、装置规模小,技术设备落后,经济效益差。
四、产业分析4.1世界碳纤维市场4.1.1世界碳纤维扩产加速2003年以前碳纤维基本供大于求,属于买方市场,当时工业用普通模量级12K碳纤维价格仅12美元/公斤,但到了2004年形势突变,碳纤维一下子由买方市场变为卖方市场,价格一路攀升,2005年翻了好几倍,2006年更是处于有价无市的情况,这给碳纤维厂家带来了难得的发展机遇。
从2004年开始全球碳纤维厂家兴起了一轮扩产热潮。
日本三菱集团也加快了扩产步伐,从2005年到2007年,3年内碳纤维产能将增加72%,接近或赶上东邦的产能。
美国Hexcel公司2005年11月16日宣布在西班牙马德里附近建碳纤维厂,另外美国犹塔工厂也增加碳纤维生产线,产能增加大约50%,即从2270吨/年增加到3300吨/年,2006~2007年完成。
目标很明确,针对A380、A350和B787对碳纤维的大量需求。
Zoltek 公司2006年1月3日报告,希望碳纤维产能从2006年的4080吨/年增加到2007年8620吨/年。
综上所述,从2005年到2008年全球PAN基碳纤维产能将从34050 吨/年增加到61500吨/年,增长80.6%,平均年增长率20%,详见表8。
如此显著的增长速度,将会对供需矛盾产生影响。
4.1.2碳纤维供需状况将趋于缓和2005年全球碳纤维供小于求,按Chris Red的预测缺口约2000吨,Toray预测缺口近3000吨,中国台湾台塑预测缺口也有约1000吨,这就是2005年碳纤维紧张的说明。
2006年虽然碳纤维厂家纷纷扩产,其供应量应较需求量大,但是扩产部分要到2006年底或2007年初才能上市供应,且超过部分有限,仍不能满足用户要求。
因此2006年碳纤维供应仍然紧张。
2007年以后全球碳纤维产量将明显增加,扩量部分陆续上市,供应量显著超过需求量,供需矛盾得到缓解,紧张状况将会所改变。
4.2中国碳纤维市场(1)需求增长快。
我国碳纤维现阶段绝大部分依赖进口,2004年全国碳纤维用量为4000吨,2005年用量约5000吨,年增长率在20%以上,到2009年将达到7500吨/年,而国内现有产量仅约40吨左右,无论质量和规模与国外相比差距都很大。
(2)产能瓶颈明显。
我国除了华皖碳纤维及少数科研院所具有完整的产业链外,绝大部分企业仅仅具有部分碳纤维及其制品的生产工艺。
安徽华皖碳纤维有限公司目前已经顺利完成200吨碳纤维及500吨碳纤维原丝的生产装置的安装,2007年还计划开工建设800吨碳纤维及1800吨碳纤维原丝二期项目。
(3)生产效益大。
如果按丙烯腈1.3万元/吨的销售价格计算,大体可以测算出碳纤维原丝及碳纤维的生产成本,分别为4.4万元/吨、18万元/吨。
一般情况下,军工级碳纤维(3~6K)的售价在200万元/吨左右,民用碳纤维(12K)售价为55万元/吨,可见碳纤维的盈利空间还是非常可观的。
五、发展对策和措施近年来,中国复合材料产业有了很大的进步,已成为碳纤维复合材料应用大国。
但是我国大陆碳纤维长期依赖进口,受治于人,面对当前严峻的形势,必须采取行之有效的措施。
(1)坚持自主创新是发展我国碳纤维的唯一出路。
碳纤维是军需战略物资,是国防建设、先进武器不可或缺的关键材料,不可能也不应该长期依赖进口。
15年前美国国防部就下决心民用碳纤维可以从国外进口,国防工业所需的碳纤维必须国内自行生产。
中国更不能长期从国外进口国防工业所需要的碳纤维。
德国、法国虽然也生产碳纤维,但是碳纤维的核心原丝技术牢牢掌握在日本人手中,至今德国和法国得不到PAN原丝技术。
因此中国不可能引进国外先进的碳纤维制造技术,只能自力更生,依靠自己,别无出路。
(2)坚持应用中改进提高是碳纤维发展的科学规律。
(3)产、研、用密切配合是提高国产碳纤维性能的有效途径。
(4)采取替代材料、混杂技术等措施渡过难关。
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