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“黑色黃金”碳纖維前景可期 未來發(fā)展如何突破？

2016-08-16 15:37:02 來源：中國(guó)塑料機(jī)械網(wǎng) 作者：張蕾 閱讀量：22980 評(píng)論
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     【中國(guó)塑料機(jī)械網(wǎng) 本站原創(chuàng)】數(shù)據(jù)顯示，2015年，碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模290億美元，超千億元人民幣。預(yù)計(jì)在2020年，碳纖維的產(chǎn)業(yè)鏈預(yù)計(jì)總規(guī)模將突破600億美元?；蛟S很多讀者都會(huì)這樣問我：什么是碳纖維？碳纖維在中國(guó)的市場(chǎng)前景可期嗎？碳纖維的未來發(fā)展又該如何突破？別急，且聽筆者細(xì)細(xì)道來！

 
　　什么是碳纖維？
　　
　　碳纖維(carbon fiber，簡(jiǎn)稱CF)是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。
　　
　　*，碳纖維具有許多優(yōu)良性能，例如軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。   碳纖維性能優(yōu)異，技術(shù)難度大，具有極高的產(chǎn)業(yè)鏈附加值。碳纖維廣泛應(yīng)用于國(guó)防、交通運(yùn)輸、風(fēng)電、運(yùn)動(dòng)以及土木等領(lǐng)域，被譽(yù)為“黑色黃金”。
　　
　　碳纖維在中國(guó)的市場(chǎng)前景如何？
　　
　　碳纖維作為戰(zhàn)略性新興材料，在“十三五”期間將迎來重要的戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)2015年占18.6%市場(chǎng)份額，對(duì)應(yīng)54.1億美元的產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模。一方面，國(guó)內(nèi)新能源汽車及商用飛機(jī)的輕量化趨勢(shì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；另一方面，《中國(guó)制造2025》等政策持續(xù)加碼。預(yù)計(jì)中國(guó)市場(chǎng)將實(shí)現(xiàn)近19%的年復(fù)合增速，2020年將達(dá)到128億美元市場(chǎng)規(guī)模，碳纖維需求量將達(dá)到2.6萬噸，毫無疑問，碳纖維將成為中國(guó)化工領(lǐng)域新的增長(zhǎng)極。
　　
　　目前，我國(guó)已經(jīng)沖破國(guó)外技術(shù)的封鎖，碳纖維的生產(chǎn)技術(shù)日益成熟，具備大規(guī)模市場(chǎng)化的條件。雖然，國(guó)內(nèi)碳纖維生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)外差不多，但是成本稍高些。專家表示，隨著需求越來越迫切，碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來越多、越來越快。未來大絲束低成本的碳纖維在民用領(lǐng)域的應(yīng)用將是發(fā)展趨勢(shì)。另外，從化、市場(chǎng)化上看，國(guó)內(nèi)在碳纖維的研究、設(shè)計(jì)、應(yīng)用上還需突破。
　　
　　另外，碳纖維正由成長(zhǎng)期進(jìn)入到快速應(yīng)用期，未來主要應(yīng)用領(lǐng)域在航空航天、風(fēng)電葉片、交通等領(lǐng)域，預(yù)計(jì)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用占70%，在休閑娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用占15%至30%。像大家所熟稔的的寶馬A3、長(zhǎng)安汽車等汽車，碳纖維都發(fā)揮了重要的作用。
 
      未來碳纖維發(fā)展趨勢(shì)
　　
　　一、產(chǎn)能繼續(xù)提高
　　
　　伴隨著碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛拓展，主要碳纖維企業(yè)正在繼續(xù)提高產(chǎn)能。中國(guó)復(fù)合材料集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)張定金表示，帝人集團(tuán)將在美國(guó)南卡羅萊納州投資300億日元建立新的碳纖維工廠，是該集團(tuán)近十年來大的一筆設(shè)備投資。據(jù)了解，新工廠的大年產(chǎn)能為3000噸，此次增產(chǎn)將使該集團(tuán)碳纖維年產(chǎn)能增加約30%。
　　
　　此外，東麗也宣布至2020年計(jì)劃投資1000億日元，在美國(guó)打造一條全新能碳纖維生產(chǎn)線，初期年產(chǎn)2000噸。三菱麗陽近來也聲明，將向旗下大竹事業(yè)所追加設(shè)備投資，將大絲束碳纖維的年產(chǎn)能從目前的2700噸增加到3900噸。新設(shè)備預(yù)計(jì)將于2017年第三季度投產(chǎn)運(yùn)作。到2017年，三菱麗陽的總產(chǎn)能將從目前的10100噸提升至13300噸，提高約三成。
　　
　　二、民用和工業(yè)領(lǐng)域的需求強(qiáng)勁
　　
　　相關(guān)數(shù)據(jù)表明，2015年P(guān)AN基碳纖維的總用量約為6萬噸，航空、工業(yè)和運(yùn)動(dòng)/休閑三大行業(yè)分別占據(jù)22%、62%和16%。“對(duì)碳纖維需求量增幅較大的行業(yè)有風(fēng)力發(fā)電、模塑料、壓力容器及汽車。”張定金預(yù)計(jì)，到2020年，碳纖維需求量將達(dá)到10萬噸，其中72%將會(huì)應(yīng)用于汽車行業(yè)和風(fēng)電行業(yè)。
　　
　　當(dāng)前，我國(guó)汽車保有量約為1.5億輛，70%的成品油用于機(jī)動(dòng)車燃料，預(yù)計(jì)到2025年汽車保有量為3億輛，國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略難以滿足這一增長(zhǎng)需求，汽車排放造成霧霾等環(huán)境惡化亟待解決。輕量化技術(shù)是汽車降低油耗、減少排放、提高電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程有效的工程途徑之一，也是《中國(guó)制造2025》提出的核心技術(shù)和核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，而高性能纖維復(fù)合材料是輕量化技術(shù)有效的工程材料。東華大學(xué)教授余木火介紹，幾乎所有汽車企業(yè)都在開展碳纖維汽車研發(fā)，同時(shí)零部件企業(yè)、碳纖維企業(yè)、樹脂基體、復(fù)合材料等企業(yè)也都在研發(fā)碳纖維汽車零部件。
　　
　　與此同時(shí)，建筑領(lǐng)域的碳纖維布呈現(xiàn)需求、價(jià)格雙降趨勢(shì)，復(fù)合板材用量、預(yù)浸料需求逐漸增加，模壓成型產(chǎn)品需求呈上升趨勢(shì)。未來碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊。全國(guó)特種合成纖維信息中心主任羅益鋒表示，碳纖維與碳纖維復(fù)合材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化已進(jìn)入重大創(chuàng)新期，在未來5～10年間，將迎來大發(fā)展的鼎盛時(shí)期。同時(shí)，隨著生產(chǎn)成本的不斷下降和低成本回收再生技術(shù)的發(fā)展，其市場(chǎng)應(yīng)用將逐步趨于普及，成為新型大宗產(chǎn)品。
　　
　　三、率和低成本發(fā)展考驗(yàn)國(guó)內(nèi)企業(yè)
　　
　　國(guó)產(chǎn)碳纖維雖然解決了“從無到有”的問題，但還處于較低水平，與美、日等碳纖維強(qiáng)國(guó)相比，國(guó)產(chǎn)碳纖維目前的技術(shù)水平、制造水平和質(zhì)量穩(wěn)定性等還有較大差距。終端制造業(yè)在做成本核算時(shí)，按照現(xiàn)有中間體市場(chǎng)價(jià)格測(cè)算得出的結(jié)論是成本太高，直接否定使用碳纖維零部件的計(jì)劃?，F(xiàn)階段重要的是，碳纖維行業(yè)應(yīng)該明確告訴制造業(yè)規(guī)模應(yīng)用的真實(shí)成本，不要用不合理的報(bào)價(jià)，嚇退一大批想用碳纖維的制造業(yè)。
　　
　　目前，碳纖維生產(chǎn)企業(yè)不斷致力于研發(fā)低成本化生產(chǎn)技術(shù)。例如，東京大學(xué)聯(lián)合日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、東麗、帝人、東邦特耐克絲(帝人集團(tuán))、三菱麗陽共同開發(fā)了一種新的碳纖維制造技術(shù)。該技術(shù)省去了纖維在空氣中長(zhǎng)時(shí)間加熱的工序，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，可把制造碳纖維所必需的能量及二氧化碳排放量減少約一半。采用新技術(shù)可使目前每條生產(chǎn)線年均1000噸的碳纖維大生產(chǎn)量增加9倍?？上驳氖牵瑬|華大學(xué)也正在開發(fā)碳纖維低成本化生產(chǎn)新技術(shù)，其研究的“PAN芳環(huán)化 熔體或干噴濕紡 快速氧化”技術(shù)，已獲美國(guó)授權(quán)發(fā)明2件、日本授權(quán)發(fā)明5件、中國(guó)申請(qǐng)發(fā)明3件。目前，該技術(shù)正處于中試階段。
　　
　　當(dāng)前，我國(guó)碳纖維企業(yè)約有30多家，規(guī)模整體較小，與年產(chǎn)3萬噸的無法競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)急需建立工業(yè)用大絲束碳纖維技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)支持小絲束碳纖維、大絲束碳纖維制造技術(shù)的研發(fā)，以工業(yè)應(yīng)用帶動(dòng)提升碳纖維整體產(chǎn)業(yè)鏈科技水平。未來應(yīng)建立若干“高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉豆こ?rdquo;，形成產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)具有合理開工率、連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、合理企業(yè)利潤(rùn)的完整示范工程;培育行業(yè)，提高規(guī)模效益，參與競(jìng)爭(zhēng);設(shè)立“高性能纖維與輕量化”重點(diǎn)科技專項(xiàng)，加大科技攻關(guān)力度;建立我國(guó)高性能纖維與輕量化技術(shù)科技與人才培養(yǎng)體系;制定我國(guó)高性能纖維及輕量化復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，優(yōu)化發(fā)展環(huán)境。
　　
　　四、碳纖維概念股顯現(xiàn)
　　
　　國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)面向資本市場(chǎng)已經(jīng)走出了步，雖然暫時(shí)還沒有以碳纖維為主營(yíng)業(yè)務(wù)的A股上市公司，但是以碳纖維作為延伸業(yè)務(wù)的上市公司已經(jīng)有多家，初步形成了碳纖維概念股。
　　
　　業(yè)內(nèi)專家表示，我們應(yīng)該學(xué)習(xí)借鑒日本東麗、美國(guó)赫氏和德國(guó)SGL這些碳纖維企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，并鼓勵(lì)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)與下游行業(yè)，如汽車、航空等企業(yè)建立包括資本或戰(zhàn)略層面的深度利益捆綁合作模式。我們也建議國(guó)家有關(guān)部門開展以完善碳纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、提高工藝技術(shù)成熟度為目標(biāo)的新一輪產(chǎn)業(yè)扶持，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)碳纖維從‘有’到‘強(qiáng)’。同時(shí)出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)碳纖維企業(yè)更多地走向資本市場(chǎng)，借助資本的力量整合碳纖維產(chǎn)業(yè)。只要我們團(tuán)結(jié)一心，國(guó)產(chǎn)碳纖維定會(huì)突破瓶頸，迎來屬于它的詩(shī)和遠(yuǎn)方!”目前幾乎所有汽車企業(yè)都在開展碳纖維汽車研發(fā)。

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