国内碳纤维发展历程与现状分析
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。
碳纤维的发展现状
碳纤维的发展现状碳纤维(carbon fiber),它不仅具有碳材料的固有本征特性，乂兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维碳，是纤维状的碳素材料，含碳量在90% 以上，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
与传统的玻璃纤维(GF)相比，氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。
有学者在1981年将聚丙烯膳(PAN)基碳纤维浸泡在强碱洛液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。
图1碳纤维碳纤维最早山美国联合碳化物公司和美国空军材料实验室于1959年投产，原丝采用粘胶纤维。
1962年，日本碳公司进行了通用级聚丙烯睹基碳纤维的生产。
1971年，曰本东丽公司的高性能聚内•烯月青基碳纤维投产。
沥青基碳纤维是日本吴羽化学工业公司于1973年投产的。
联合碳化物公司生产了高模量沥青基碳纤维,1985年，美国、日本及西欧的聚丙烯月青基碳纤维年生产能力共约有7.25kt,沥青基碳纤维为1.28kto碳纤维一般以力学性能和制造原材料来进行分类。
按力学性能一般可分为两类：a)通用型(GP)碳纤维；b)高性能型(HP)碳纤维。
通用型碳纤维强度lOOOMPa、模量lOOGPa左右，高性能型碳纤维乂可分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量在300GPa以上)。
强度大于4000MPa者称为超高强型;模量大于450GPa者称为超高模型。
按原材料可分为3类：a)聚丙烯膳基(PAN)碳纤维；b)沥青基碳纤维；c)粘胶基（纤维素）碳纤维。
3种原料碳纤维的主要性能见表1。
表1 3种原料碳纤维的主要性能种类抗拉强度/MPa 抗拉模量/GPa密度/g ■ cm_3断后延伸率，%PAN基碳纤维>3 500>230 1.76 ~ 1.940.6-L2沥青基碳纤维1 600379 1.7 1.0粘胶基碳纤维2 100 ~2 800414 ~552 2.00.7碳纤维按照一束纤维中根数的多少分为小丝束和大丝束碳纤维。
碳纤维在中国发展历程
中国碳纤维研究的过去与现在2010-09-21 | 作者：李克健 | 来源：价值中国网 | 【大中小】【打印】【关闭】久攻难克的碳纤维技术1959年，日本人发明了用聚丙烯腈为原丝加张力牵伸制造碳纤维的方法，成为当前的主流产品，制造技术主要掌握在日本及美国的少数公司手中。
中国用聚丙烯腈为原料生产碳纤维的研究始于1962年，起步可谓不晚，但长期未取得实质性进展。
由于碳纤维在航天航空等国防工业中有重要用途，西方国家将其视为军用物资，对中国“禁运” ，更不转让生产技术。
20世纪70年代，美国在战略导弹和作战飞机中开始使用碳纤维增强树脂材料，使得武器性能大幅提高。
我国国防科技系统认定，我国战略武器和军用飞机采用树脂基复合材料代替金属也势在必行。
1975年由当时的国防科委主任张爱萍亲自主持召开了一次专题会议，部署国内碳纤维研究工作，由国家计委安排500万元资金做启动费，制定了10年发展规划，组织了原丝、碳化、结构材料、防热材料、测试检验技术5个“攻关组” ，安排20多家研究和企业单位参加，如由吉林化学工业公司研究院、吉林辽源石油化工厂、兰州化学工业公司化纤厂、上海合成纤维研究所采用不同溶剂路线研发聚丙烯睛（PAN）原丝，上海合成纤维研究所、吉林、上海、兰州、抚顺4家碳素厂、山西燃化所、中科院化学所等负责碳化技术研究，另外还安排了织物和材料应用研究。
这次会议对促进中国碳纤维研究起到了重要推动作用，调动了研究人员和企业为国防建设做贡献的热情。
各单位陆续生产出不同质量的原丝和碳纤维，虽然其力学性能较差、稳定性不好，但毕竟解决了有无问题，并成功用于某些型号的非结构件。
1978年5月，国家科委恢复，碳纤维转由科委为主管理，我由当时的石化部调国家科委二局新材料处，主管碳纤维项目。
新材料处把碳纤维视为重中之重，花了很大精力和经费，力图把碳纤维质量抓上去，先后会同国防科工委等召开了多次会议。
据不完全统计，从1975至1981年底，中央各部委共投入到承担碳纤维原丝、碳纤维制品等的民用研制长所的资金约2600多万元，共建设厂房、试验室20000多平方米。
2022年行业分析报告我国碳纤维产业进展情况分析
我国碳纤维产业进展情况分析碳纤维是一种新型高性能纤维，比强度高、耐高温、耐磨擦、耐腐蚀，广泛应用于航空航天、机械、建材交通、文体医疗等领域，在国民经济中有着重要的战略地位。
近年来随着生产技术进步和应用范围的不断扩大，碳纤维需求量逐年扩大。
2022年我国PAN基碳纤维消费量6900吨左右，猜测2022年将达到8700吨。
受供求关系和发达国家对我国实行碳纤维技术及产品双重封锁的影响，我国碳纤维市场始终处于受制于人的状态，甚至某些碳纤维复合材料高端用户面临没有原料可以进行加工的尴尬境地。
此外，由于大型航空飞机制造和清洁能源等产业的拉动，世界范围的碳纤维需求量将持续增加，国际碳纤维供需关系短期之内不会大幅回落。
因此，作为重大战略材料，我国需建设立足国内的碳纤维自主保障力量，以确保高端用户的需要。
我国碳纤维研发历史从上个世纪60年月初开头，但三十多年来关键技术未能突破，国内碳纤维产能和技术与国外存在相当大的差距，此现状阻碍着国家尖端武器的更新换代、对国家的平安构成威逼，对高附加值的国民经济支柱产业的进展也影响极大。
制约我国碳纤维进展的主要因素有两个方面，一是碳纤维原丝质量问题。
国产原丝在纯度、强度以及均质化方面与国外相比存在较大差距，大大制约了国产碳纤维的产品质量。
二是耐高温材料及大型高温炉。
国产碳化炉采纳仅能允许在1400℃以下温度使用的碳化硅作为发热体，高温环境下碳化硅抗负荷强度低，不能制作大尺寸工业规模碳化炉，无法实现1500℃的最佳工艺。
国外采纳高纯石墨材料1800℃以上的高温碳化炉严格限制对我国的出口，中等规模的高温碳化炉进口价格高，导致国产碳纤维装置的建设成本过高，无法与进口纤维竞争。
为了打破国外技术及产品垄断，满意国内市场需求，化纤行业一些企业进一步加大了高性能碳纤维投入，推动了我国碳纤维产业化进程。
如山西恒天纺织新纤维科技有限公司建设了年产1200吨PAN 基碳纤维原丝改扩建项目、连云港神鹰新材料有限公司建设了年产2500吨聚丙烯腈原丝1000吨碳纤维项目、山东威海光威集团公司3K(1K)高性能碳纤维及机织物生产线建设项目，目前这些生产线均已建成投产，共形成了年产4000万吨聚丙烯腈基碳纤维原丝、1300万吨碳纤维以及30万米碳纤维复合材料的生产力量，使我国碳纤维生产规模迈上了千吨级的新高度。
碳纤维行业发展历程
碳纤维行业发展历程
碳纤维行业的发展历程可以分为以下几个阶段：
1. 初期研发阶段（20世纪50年代-70年代）：碳纤维最初用于航空航天领域，作为
高温环境下的结构材料。
由于其出色的力学性能和低密度，碳纤维逐渐引起了各界的关注。
然而，由于生产成本高、性能不稳定等问题，碳纤维在这一阶段的发展相对缓慢。
2. 发展壮大阶段（20世纪80年代-90年代）：随着生产技术的改进和成本降低，碳
纤维在航空航天、体育用品、压力容器等领域得到了广泛应用。
同时，碳纤维复合材料也开始在一些高端汽车、风力发电等领域得到应用。
3. 广泛应用阶段（21世纪初至今）：碳纤维行业在21世纪初进入了一个新的发展阶段，其应用领域不断拓宽。
除了传统的航空航天、体育用品、压力容器等领域，碳纤维还开始应用于建筑补强、新能源、轨道交通、医疗等领域。
此外，碳纤维产业链也在不断完善，从原材料、生产设备到应用技术，形成了一个完整的产业体系。
4. 创新突破阶段（近年来）：随着我国在碳纤维领域的研发投入不断加大，一些关键技术取得突破，如高模量碳纤维、碳纤维低成本生产技术等。
同时，碳纤维在新能源、智能制造、生物医疗等领域的应用也取得了显著成果。
总体来说，碳纤维行业经历了从研发到应用，再到创新突破的发展历程。
在未来，随着科技的进步和市场需求的增长，碳纤维行业将继续朝着更高性能、更低成本、更多应用领域的方向发展。
碳纤维的发展及应用
碳纤维的发展及应用碳纤维是一种轻质，高强度，耐热，耐腐蚀的材料，具有广泛的应用前景。
它是由纯碳纤维束或纤维织物制成的。
碳纤维的发展与应用自20世纪70年代以来，取得了长足的进步。
本文将从碳纤维的发展历程、主要制备工艺、应用领域以及未来发展方向等方面进行探讨。
碳纤维的发展可以追溯到20世纪60年代末的两个独立研究团队，分别是美国的杜邦公司和日本的托勒贝克公司。
他们首先成功制备出了高强度的碳纤维，并在汽车、航空航天、体育用品等领域进行了应用。
之后，随着碳纤维制备技术的不断改进和突破，碳纤维的性能得到了显著提高。
目前，碳纤维已成为继钢铁、铝合金之后的第三代结构材料。
碳纤维的制备主要有湿法和干法两种工艺。
其中，湿法工艺利用聚丙烯腈（PAN）纤维作为原料，在高温氧化和热解的条件下，形成碳纤维。
干法工艺则是采用石墨纤维为原料，通过高温热解或化学气相沉积方法得到碳纤维。
两种工艺各有优劣，湿法工艺制备的碳纤维具有较高的强度和模量，而干法工艺制备的碳纤维则具有较高的热导率和耐高温性能。
碳纤维在航空航天领域有着广泛的应用，如制造飞机机身、舵面、梁等部件，能够减轻重量并提高飞机的燃油效率。
此外，碳纤维还常用于制造卫星的支撑结构和太阳能电池板等部件，以及航天器的防热层材料。
在汽车领域，碳纤维可以用于制造车身和内饰部件，可以有效减轻车辆重量，提高燃油经济性和动力性能。
碳纤维还广泛应用于体育用品制造，如高尔夫球杆、自行车框架、滑雪板等。
除了上述应用领域，碳纤维还具有广阔的发展前景。
随着全球环保意识的增强，碳纤维被认为是一种绿色材料，并且在可再生能源、新能源汽车等领域有着重要的应用潜力。
此外，碳纤维在建筑领域也有一定的应用空间，可以制造轻型建筑结构和防震设备，提高建筑物的抗震性能。
在医疗器械领域，碳纤维也常用于制造人工关节、各类手术器械等。
此外，碳纤维在船舶、铁路等交通运输领域，以及电子、电信、能源等行业也有着广泛的应用。
然而，碳纤维的制造成本较高，限制了其在一些领域的推广应用。
国内外碳纤维市场分析与研发进展
维 状 碳材 料 ， 碳含 量 在９０ 以上 。 ％ 碳
纤 维具有 低 密度 、 强度 、 高 高模 量 、 耐 高温 、 抗化学腐 蚀 、 电阻 、 低 高热导 、 低 热膨胀、 耐辐 射 等 优 良特 性 ， 柔 曲 其 性、 比强度 和 比模 量均优 于 其 它纤维 增 强体 。 宇航 工业 、 空 工业 、 在 航 交通 运输 、 育运动 器 材等领 域 有广 泛 的 体
大量 采用。 碳纤 维作 为汽 车材 料 ， 最大
纤 维的需 求与 日俱增 ， 而加 强技 术创新 是我 国碳纤维 加快 发展 实现产 业化 的关键 。
国 内外碳纤维市场分析与
研发进展
◇钱伯 章
上海 擎督金 秋 石化科 技 传播 工作 室
高性能 纤维是指耐 热好 、 质量轻 、
技 术 开 发 与 商 业 化 历 程
美 国联 合碳 化物 公 司（ＵＣＣ ） 于
１ ５ 年开始最早 生产粘胶基 碳纤维 ， ９ ９ ２ 世纪 ５ ６ 年 代 是粘 胶基 碳 纤维 Ｏ ０、 ０
并取 得成 功。 目前Ｔ Ｏ ｎ ｌ 系列高 ｈ ｅ—Ｐ ｒ
强度高 、 高模量 的特种纤维 材料。 作为
高 性能纤维 的 一种 ， 碳纤 维 既有碳 材 料 的固有特 征 ， 又兼 备纺 织纤 维 的柔 软 可 加工 性 ， 新一代 军 民两 用新 材 是
国 际市 场 上 碳 纤 维 的全 方 位 商 业
碳纤维是 由有机纤维 或低 分子烃 气体 原料 加热 至 １ ０ ｏ ０ ｃ所形 成 的纤 ５
化始于２ 世纪 ７ 年代 ， ０ ０ 这是高 尔夫球
棒和 钓鱼 杆应 用 的引入 和发展 时期 ，
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。
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国内碳纤维发展历程与现状分析
国内开展的最早的碳纤维工业可以追溯到1962年，总体上与日本碳纤维的研发时间相近，但是在产业化生产和集中度方面却有着极大的差距。
以日本东丽（Toray）、三菱（Mrc）、东邦（Toho）为代表的碳纤维产能占全球碳纤维产量的50%，而在国内方面，虽然与日本研发时间相当，但是由于各种原因，与日本之间差距已经十分明显。
国内碳纤维产业发展大致经历了三个阶段：
1、中国石油吉林石化公司在1962年开始采用PAN原料研制碳纤维，但是因为缺乏相应的科学知识和组织，没有取得实质性的进展，与此同时，美日等国家将其视其为战略物资，实施技术禁运，这也导致我国碳纤维的研发止步不前。
2、直到1975年，原国防科委主任开始主持碳纤维研发工作，先后组织了二十多名科研和企事业单位，组成原丝、碳化等五个专业组。
但由于知识产权归属问题没有得到妥善解决，各部门之间的利益难以协调，进展速度缓慢。
在此之后的80年代中期，我国也陆续尝试走引进开发之路，但均以失败告终。
3、进入2000年，两院院士师昌绪提出要大力发展碳纤维产业，这引起了政府的重视，至此我国开始采取措施大力支持碳纤维领域的自主创新，在863、973计划中也将碳纤维作为重点研发项目。
2005年，当时国内的碳纤维行业企业仅有10家，合计产能仅占全球产能的1%；2008年，以国有企业为代表的企业开始进入碳纤维行业，但大部分企业在核心关键技术上还无任何突破，无论是生产线的运行还是产品质量，都极不稳定；进入2010年，国内碳纤维生产能力占世界高性能碳纤维总产量的0.5%；2012年1月，国家工信部公布了“十二五”规划，其中碳纤维计划产能为1.2万吨/年，到2022年，预计我国碳纤维的产能约为2.4万吨/年。
现阶段国内碳纤维行业发展已经十分迅速，与美日等国的差距也在不断缩小。
针对国内碳纤维产业，从资本构成来看，国有与民有资本均有参与；从地域上看，以江苏为首的等十余个省份都具有碳纤维产业的分布，在产业发展上看，国内的碳纤维产业目前正处于技术追赶、投资活跃、需求强劲的发展时期。
在技术方面，国内碳纤维行业已经基本掌握了相当于日本东丽公司T300级别的碳纤维生产技术，这已经能够满足一般的工业和休闲用品的需求，至于T700和T800级别的产品，则还在研发阶段。
在产业规模方面，目前国内已经拥有一批具备形成原丝或者碳丝产能的企业，并且，国内碳纤维的产能也在逐年增长，截至到2011年，我国已建成的碳纤维产能约为6900吨，在建产能约为6000吨，合计占全球碳纤维产能的13%。
在市场需求方面，由于碳纤维在各行业中的应用仍然处于不断开发和拓展的阶段，所以碳纤维未来的市场规模还无法精确统计。
但从近些年的数据可以看出，国内对于碳纤维市场增长十分快速。
2008到2011年，我国碳纤维进口量从8200吨
增长到10750吨，增长了约24%；加工量也从7000吨增加到了13200吨，增长了约88%。
爱尔兰著名的市场研究公司Research and Markets在2017年4月发布了“全球及中国碳纤维及其复合材料产业发展报告2017—2021”。
报告中指出，在2016年，全球碳纤维需求量约为83000吨，与2015年相比增长了约12%，中国作为全球排名前列的碳纤维需求大国，在2016年功消耗了碳纤维19000吨，这占全球碳纤维总量的23%。
但是，由于国内的碳纤维生产技术落后和产能不足，其碳纤维严重依赖进口，仅2016年，中国消耗的碳纤维仅有25%是来自国产品牌。
但该报告也预测，随着中国碳纤维技术的不断进步，中国国产碳纤维的市场占有率在2021年将达到35%。
苏州挪恩复合材料是一家可以为客户提供从结构设计、材料设计、工艺设计、模拟仿真计算、批量化制造的先进复合材料解决方案的企业，其核心团队成员均拥有十余年的复合材料研发经验，碳纤维电池箱、碳纤维6轴关节机器人手臂等都是挪恩的成功合作案例，并且近日，挪恩成功研发了笔记本外壳专用热塑性碳纤维复合材料和纳米改性导电碳纤维复合材料。
挪恩始终秉持着为客户提供优质服务的经营原则，致力于为客户提供优质的碳纤维产品，降低客户使用碳纤维的成本门槛，为更多企业带来新的选择。