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国内外碳纤维市场竞争格局及行业前景展望【图】

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-01-07  作者:鑫椤资讯
   碳纤维的含碳量在90%以上,呈黑色,具有比强度高、比模量高(强度为钢铁材料10倍,质量仅有铝材的1/2)、质轻、耐腐蚀、耐疲劳、热膨胀系数小、摩擦系数低、耐高低温等优越性能。碳纤维与其他材料具有很高的相容性,兼备纺织纤维的柔软可加工性,是高性能增强基材。
碳纤维主要产品形式
  碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝经碳化制得;按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000MPa、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。强度大于4000MPa的又称为超高强型;模量大于450GPa的称为超高模型。
 
  几种碳纤维的主要性能指标
  随着航天和航空工业的发展,还出现了高强高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维,约占总用量的90%以上。碳纤维主要有四种产品形式:长丝、布料、预浸料坯和短切纤维。布料是指由碳纤维制成的织品;预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列,并将碳纤维或布料经树脂浸泡使其转化成片状;短切纤维指的是短丝。
 
  几种碳纤维的生产工艺差别
  2、碳纤维复合材料用途广泛
 
  碳纤维单独应用较少,基本都用做复合材料增强基材。碳纤维增强复合材料主要包括:碳纤维增强陶瓷基复合材料,C/C复合材料,碳纤维增强金属基复合材料,碳纤维增强树脂基复合材料等。
 
  碳纤维复合材料用途及应用领域
  
        一、全球碳纤维生产格局
 
  1、日美企业掌握核心技术
 
  日本主要PAN-CF 生产企业产品工艺
  碳纤维的研发和量产在20世纪后期由日本率先突破,随后日本、美国等已实现规模化稳定生产。总体来看,碳纤维制造关键技术的发展可分为四个标志性阶段。
 
  日本主要PAN-CF 生产企业产品工艺
  在目前碳纤维产业链诸多环节中,少数企业掌握核心技术,包括PAN原丝生产中的聚合、喷丝、牵引等几个步骤,以及碳化过程中的低温碳化、高温碳化两个环节。而整个产业链中,这两个环节所占利润高达55%-75%。
 
  2、小丝束和沥青基产能集中于日本,大丝束集中于美国
 
  世界碳纤维的生产主要集中在日本、美国、德国、韩国等少数发达国家和我国的台湾省,主要生产商为日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝三大集团和美国的卓尔泰克(ZOLTEK)、赫氏(HEXCEL)、阿尔迪拉(ALDILI)和德国的SGL公司等。
 
  PAN 基碳纤维产品主要有以美国为代表的大丝束碳纤维( 48K~480K)和以日本为代表的小丝束碳纤维(1K~24K)两大类。大丝束碳纤维对前驱体要求较低,产品成本低,比较适合于一般民用产品(T-700 及以下系列产品)开发。小丝束碳纤维追,在航空航天、军工等领域应用广泛,代表着国际碳纤维发展的先进水平。
 
  全球大丝束碳纤维行业集中度
  PAN 基大丝束碳纤维由美国Fortafil 和美国Zoltek公司商品化。世界主要生产大丝束碳纤维的厂家是美国福塔菲尔(Fortafil)、卓尔泰克(ZOLTEK)和阿尔笛拉(ALDILA)三大公司,其大丝束的生产能力之和占世界总量的75%。值得注意的是日本东丽公司、三菱公司也开始大量生产24K及以上级别大丝束碳纤维。
 
  全球小丝束碳纤维行业集中度
  世界小丝束碳纤维生产基本上被日本碳纤维生产厂家控制,主要是东丽(Toray)集团、东邦(Toho)集团和三菱(Mitsubishi)集团三大碳纤维生产企业。2010 年,三家生产能力分别为18900吨/年,13500吨/年和8350吨/年,分别占世界总产能的32%,23%和14%,三家小丝束碳纤维生产能力占世界小丝束碳纤维总生产能力的69%。
 
  二、全球碳纤维工业应用领域将大幅提高
 
  碳纤维是国民经济和国防建设不可或缺的一种性能优异、应用广泛的战略性新材料,具有碳材料的各种优越性能和纤维材料的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强体,广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、建筑工程、体育休闲等领域。
 
  从全球来看,碳纤维在航天航空、体育休闲、一般工业应用比例分别为22%、17%、61%;而在发达国家碳纤维应用比例分别是工业应用49%、航空航天19%、体育休闲32%;在我国,体育休闲占比最高达65%左右,工业应用约为31%,航空航天仅4%左右。
 
  全球不同领域碳纤维需求占比
  碳纤维自20世纪70年代开始,已经经历了起步、成长、扩张阶段,随着很多复合材料的研发成功,下游应用领域不断拓展, 已经进入了了快速扩张期。
 
  三、2015年我国碳纤维需求量约16000吨
 
  2010年我国碳纤维消费量约7800吨,约占世界总消费量的16%,而约85%依赖进口。下游消费领域以体育休闲为主,占比65%,航空航天只占4%,未来航空航天和一般工业领域需求将会有更快的增长。
 
  预期2010-2015年我国碳纤维需求量在相关领域快速发展的拉动下,将进入一个快速增长的时期,2015年我国碳纤维需求量约16000吨,年均增长速率约15.5%,国内低端碳纤维产品将出现供大于求的市场格局。预期2015年一般工业领域需求将由2010年的31%增至52%,航空航天由4%增至8%。
 
  2015 年我国不同领域碳纤维需求占比预测
  1、航空航天
 
  与国外相比,我国飞机上碳纤维复合材料最大用量尚不足10%,最新研制的ARJ21支线客机复合材料用量不足2%。预计2015年我国大飞机碳纤维复合材料用量达到25%,对碳纤维的需求量约2500吨。预计2010-2015年期间年均增长速度约32.6%。
 
  2、体育休闲
 
  目前,我国文体休闲制品的碳纤维消费市场已经趋于饱和,许多产品以进入国际市场为主,未来发展速度将有所减缓,预计2010-2015年期间年均增长速度约4.8%。
 
  3、一般工业
 
  我国碳纤维一般工业应用的重要、潜在市场以混凝土结构物的补强、民用汽车和风力发电为主,未来市场的发展前景较好,预计年均增长率达到28.0%。在工业应用领域,国内碳纤维产品的市场开拓和对进口产品的有效替代主要受到生产成本和工艺技术两方面因素的制约。

 
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