k1体育·(中国)官方网站“黑色黄金”碳纤维新材料王国耀眼之星！作为新一代纤维，碳纤维密度低，质量比金属轻，强度却是钢铁的16倍，杨氏模量是凯夫拉纤维的2倍。它既具纤维的柔软性，又不失碳材料本征的固有属性k1体育。

　　碳纤维复合材料是由碳纤维与金属、陶瓷、树脂等基体制作而成。碳纤维属于复杂技术产业的典型代表，通过不同的制作工艺得到的产品也差异巨大。上游原材料的要求高，中间过程产出复杂，需要大量稳定的核心机械设备。

　　按原材料的不同，碳纤维可分为三类。世界上能够达到工业规模化生产的主要有聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和黏胶基碳纤维三种，其中PAN基碳纤维占据绝对主要地位，份额达 90%以上，其次是沥青基碳纤维约占 6-8%， 黏胶基碳纤维产量最低。产业中最早开发的是黏胶基碳纤维，该类纤维强力较低，主要应用于耐烧蚀材料及隔热材料。沥青基碳纤维弹性模量好，热膨胀系数小、热导率高、但抗拉强度和抗压强度低，且沥青的提取成本较高。PAN综合性能最好，价格适中，生产难度较沥青更低，品种多，是全球碳纤维市场的主流产品。

　　根据应用领域的不同，碳纤维按照丝束大小通常可以分为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维。大丝束碳纤维虽然过去就有生产，但是由于其抗拉强度不高，与小丝束有较大差距，所以大丝束碳纤维一直没有得到重视，也没有被广泛应用。直至近年来， 大丝束碳纤维性能提升，价格优势更加明显，在工业领域里具有更强的竞争力。

　　PAN原丝是制造碳纤维的原材料，原丝的性能很大程度可以决定碳纤维的性能。PAN聚合溶液制备通常是丙烯腈在二甲基亚砜（DMSO）中聚合，经脱单脱泡后过滤，用于PAN原丝制备。基于聚合装备和技术传统，国内大部分碳纤维生产厂家采用该法，结合间歇或半连续聚合工艺流程。间歇聚合即聚合主题过程在独立设备和时段内一次完成，进出料均为间歇过程，严格按批次操作。

　　加工处理原丝是碳纤维生产至关重要的环节，在整个制备过程中，高温处理设备最为关键核心，设备的稳定性直接关系到生产链的运转能力和产品性能。

　　大丝束碳纤维复合材料具有更大的市场。企业选择大丝束品种重要的目标是追求低成本和大规模工业应用，工业用碳纤维方面对碳纤维的价格更加敏感，而对碳纤维的性能要求不像航空航天和军工要求那么高，因此，从产业升级和经济学的角度来看，大丝束碳纤维复合材料具有更大的市场。虽然大部分龙头企业已投入大量资金积极研发创新大丝束纤维，但由于我国整体起步较晚，产品与国外有较大差距，产业链不完备，基础薄弱，技术相对落后，开展大规模工业化生产还存在较多技术难题。

　　（1）技术标准和性能测试缺失：性能测试与表征方法还是空白，缺少了准确的检验检测数据支撑，给研发和生产增加了难度。

　　（2）新型碳纤维前驱体化合物的开发难题：PAN的化工合成和PAN纤维的纺丝上游原丝技术不过关，国内企业在高端原丝自主研发方面实力差，还处于第二阶段，而国外龙头公司的高端原丝研发已进入第三阶段，产品差异化明显， 具有产品优势。

　　国际研究表明，在预氧化过程中牵伸比为1.1-1.3的碳纤维性能最好，而牵伸比较低时，所得预碳化纤维的取向度以及致密性不充分，会导致碳纤维的股拉伸弹性模量降低。石墨化过程同理，牵伸比在1-1.05时，碳纤维性能最好。

　　（3）在原丝制备过程中，湿法纺丝是极为重要的核心环节。衡量湿纺纺丝工艺的着重点是考察制备过程中的条件均一性，环境干扰容易造成碳纤维的内部缺陷和性能下降。

　　展纱技术高标准严要求：生产过程中丝束难以延展成平带，单丝厚度增加， 不利于铺层设计，容易出现粘连、 断丝现象，影响生产效率和产品外观，材料性能得不到有效转换，产品性能不稳定。

　　碳化结构形成机理及制备技术受限：从PAN基到碳纤维需高效的设备处理， 主要是指提“束”(大丝束)与提“速”(高速)。涉及增产的边际效益以及规模经济。预氧化过程在一定温度梯度的热环境下，对原丝进行较长时间热处理，使其成为具有热稳定性结构的纤维。

　　2019年全球碳纤维市场，航空航天、体育器材、汽车、建筑补强、模塑混配等经典大需求端稳步发展，风电、压力容器等新兴领域将成为又一个驱动市场的重要引擎。全球下游需求中，风电和航空航天占比接近一半，其次是体育休闲和汽车市场。下游需求产值来看，2019 年全球碳纤维销售金额为28.7亿美元，同比增速为11.6%，其中航空航天下游产值占比近50%，风电叶片虽然需求量大，但是单价低，产值占比较低，仅为12%。

　　中国碳纤维总需求已从2008年的8.2千吨，增长到2019年的34.7千吨，CAGR为14.01%，高于全球平均水平。2019年中国碳纤维总需求占全球总需求34%，预计 2020年中国总需求将达到38.94千吨。当前国内碳纤维仍严重依赖进口，2019年国内产量为1.2 万吨，仅占到总需求量的31.7%，但是国内产量已经连续两年增速超过30%，预计在2025年国内产量将超过进口量。

　　中国碳纤维需求结构和全球范围内差距较大，体育用品需求占比最高达到37%， 其次是风电叶片占比为36.5%，航空航天领域需求占比仅为3.7%，远低于全球范围内23%的占比。

　　国内碳纤维进口依存度仍在70%左右，国内进口主要源自日本、美国等龙头企业，分别占总需求量的20.3%、7.3%，总和接近总需求的3成。其中日本及其韩国公司主要供给小丝束碳纤维，优越的核心技术和品牌效应帮助企业牢牢稳固在全球市场前茅。2019年中国的小丝束市场容量大约有18000吨，其中国产7000吨。在大丝束是市场方面，以美国为首，墨西哥匈牙利为辅建立的卓尔泰克体系提供了大约6000吨规模的体量，土耳其的1324吨主要也集中在大丝束市场。国内市场需求大丝束市场大约有14000吨，其中国产1000吨， 几乎90%以上是进口需求。

　　国内航空航天碳纤维领域处于起步阶段，2019年国内需求量仅为3700吨，占到国内总需求的3.7%。国产飞机正处研发关键阶段，碳纤维行业亟待扩大生产力。航空领域应用包括军机和民机两个市场。该市场的特点是产品主要采用热压罐成型（占90以上），低成本的设计技术与制造工艺是发展趋势，也是碳纤维在航空航天领域扩大应用的驱动力。

　　风电市场发展空间巨大，成为碳纤维市场新增量。过去10年风电度电成本的降低从根本上改变了其竞争地位。在过去5年中，风电的成本平均下降了50%以上，仅在2018至2019年期间，新建海上风电的价格就下降了三分之一。随着过去几年内风电成本的大幅下降，技术不断进步，2019年全球市场的风电 新增装机容量为60.4GW，较2018年新增19%，成为史上新增比例第二的年份。

　　新能源汽车成为碳纤维下游应用的中流砥柱。各大车企争相布局新能源汽车，行业竞争越来越激烈。根据国家规划，2020 年，新能源汽车产销要达200万辆、累计产销量超过500万辆；到2025年，中国新能源汽车年销量要达到汽车市场需求总量的20%，市场前景广阔。

　　休闲领域是碳纤维最早应用的领域之一。碳纤维复合材料质量轻k1体育、比强度和比模量高、疲劳强度大、阻尼性能好，相比其他工业，碳纤维的破损安全性 能好，设计自由度大，作为体育器材不会伤害，并能最大限度地发挥使用效果。2019年全球体育领域的碳纤维复合材料需求达到15千吨，占总需求的14%，相比2013年的9千吨增长了66.67%。体育应用领域进入发展爬坡期，企业转 化为控制成本端以提高利润的战略思路，市场趋于饱和，碳纤维单价较稳定。

　　在2019年，全世界产能增速较前几年有所下滑，预计本年全球运行产能为154.9千吨。这是由于世界龙头企业的扩产计划纷纷在2018年或者2019年年中达成，符合上升企业的发展规律，例如卓尔泰克在匈牙利增产5000吨的计划以及美国龙头企业赫氏公司的扩产计划均在今年达成。

　　从全球产能分区域份额图来看，美国、日本依旧领跑全球，在行业中占据举足轻重的地位。地区紧随其后，达到17.3%左右的份额。世界碳纤维份额的竞争，充分反映该区域的综合投资水平。美国地区综合投资环境较好，地广人 稀，具有生产要素优势，产业链生态完备，其主要困境在于人工，碳纤维行业 需要高精尖技术人才，生产线上也需要训练有素的员工。日本的投资环境、生 产要素低于世界平均水平，但该区域企业拥有顶尖的技术以及研发手段，利用 价格优势仍然能够领跑全球。中国的投资环境处于全球中等水平，在人工上占 有巨大优势，主要困境在于技术研发，产品还有大量提升空间。

　　目前全球碳纤维生产主要集中在日、美、德、中、韩等国。其中日本、美国供 给头部市场比例远超其他国家或地区，两者作为碳纤维研发的领军者，发展较早，工艺技术完备，产品性能好，出品率高，在下游应用端拥有品牌效应。在小丝束范围里，日本碳纤维产业排名首位，掌握主要话语权，与高精尖科技 如航空航天领域联系紧密，正逐步开拓新能源汽车市场。而美国碳纤维产业在 大丝束研发中取得突破性成果，凭借自身地理、技术以及应用优势，吸引大量 碳纤维上游生产企业在本土投资，加强与下游企业的合作k1体育，深化技术互利共享。

　　我国从20世纪60年始研发聚丙烯腈基碳纤维，起步落后于欧美日本。研发人员筚路蓝缕，从无到有，在短短50年内取得了重大突破。随着国内下业发展兴起，国家大力扶持，碳纤维复合材料领域技术水平和产业化程度加速 发展，奋起直追，进入前所未有的新阶段。

　　目前国内碳纤维行业仍处于初级阶段，竞争不充分，熟练掌握核心技术并能使起生产规模化的企业相对较少。加之国内碳纤维产能利用率不足，碳化单线吨/年，远低于国际标准2700吨/年，缺少国际竞争优势。