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        碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢:碳纖維可以與樹脂、陶瓷等材料結(jié)合形成碳纖維復合材料，具有優(yōu)異的力學性能，密度低，重量輕，比強度高。它是國防和軍事領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略物資。全球碳纖維主要應用于風力發(fā)電、航空航天、運動休閑、汽車等子行業(yè)。航空航天是最有價值的應用領(lǐng)域:航空航天是消費量最大、價值最高的下游市場，是碳纖維復合材料市場需求最大的細分領(lǐng)域。碳纖維復合材料不僅滿足航空航天技術(shù)對減輕結(jié)構(gòu)材料重量的要求，而且滿足結(jié)構(gòu)材料高比模量和高比強度的要求。碳纖維復合材料具有性能和功能的可設計性，在民用、軍用航空和國防航空領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。碳纖維在航空上的使用，可以在不降低強度的情況下，有效降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量，實現(xiàn)更高的飛行性能。主要用于生產(chǎn)機翼、襟翼、前機身、中機身、整流罩等零部件。碳纖維減輕戰(zhàn)斗機重量是實現(xiàn)超音速巡航性能和增強隱身力的關(guān)鍵。未來國產(chǎn)大飛機的量產(chǎn)和國防軍用飛機的更新?lián)Q代，將拉動碳纖維的市場需求。  

      碳纖維的分類:按原絲類型分:聚丙烯腈(PAN)基、瀝青基(各向同性、中間相)；粘膠基(纖維素基、人造絲基)。按產(chǎn)品形態(tài)可分為長絲、短纖維和短切纖維。根據(jù)制造條件和方法分類:碳纖維、石墨纖維、氧化纖維、活性碳纖維和氣相生長碳纖維。按力學性能可分為通用型和高性能型:通用型碳纖維強度約1000MPa，模量約100GPa；高性能型分為高強度型和高型號，超高強度型和超高型號。按絲束大小可分為小絲束和大絲束:小絲束的碳纖維初期以1K、3K、6K為主，逐步發(fā)展到12K、24K，用于航空航天、運動休閑等領(lǐng)域。一般48K以上的碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括48K、60K、80K等。，用于工業(yè)領(lǐng)域。海外碳纖維產(chǎn)業(yè)從技術(shù)積累、需求發(fā)掘、產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)能放大、充分競爭，到現(xiàn)在的并購整合，發(fā)展至今。碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，主要是受航空航天減重需求的推動。隨著工藝技術(shù)的不斷提高，碳纖維的成本逐漸降低。美國和日本開始將碳纖維應用于體育用品等民用領(lǐng)域，民用產(chǎn)品的應用促使碳纖維需求大幅增長。海外碳纖維產(chǎn)業(yè)已進入快速發(fā)展期。

     我國聚丙烯腈基碳纖維的研究始于20世紀60年代，最早從事碳纖維研發(fā)的機構(gòu)有山西省煤炭化學研究所、長春應用化學研究所、中國科學院化學研究所(北京)。然而，由于技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，設備技術(shù)落后，西方國家的技術(shù)封鎖，聚丙烯腈基碳纖維的國產(chǎn)化技術(shù)長期處于低水平。2002年第一條二甲基亞砜原絲工程線建成后，國產(chǎn)聚丙烯腈基碳纖維進行了改造升級。中國科技部設立了“863”計劃，重點支持國產(chǎn)聚丙烯腈基碳纖維的工程化研究。國家發(fā)改委和工信部也加大了對工程化、產(chǎn)業(yè)化和應用的支持力度，國產(chǎn)碳纖維進入有序發(fā)展階段。碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包括上游原料供應、中游原絲加工、碳纖維相關(guān)產(chǎn)品、碳纖維復合材料生產(chǎn)加工、核心機械制造和下游應用市場。核心環(huán)節(jié)是前驅(qū)體、碳纖維、織物、預浸料、復合材料等步驟的中游環(huán)節(jié)，占整個產(chǎn)業(yè)鏈成本的一半以上。聚丙烯腈基碳纖維占碳纖維的90%以上。聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)主要包括兩個過程:原絲生產(chǎn)和原絲碳化。原絲生產(chǎn)工藝主要包括聚合、脫泡、計量、紡絲、拉伸、水洗、上油、干燥和卷繞。碳化工藝包括鋪絲、預氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、定型烘干、絡絲等步驟。碳纖維市場核心技術(shù)突破后，隨著材料應用的進一步推廣，全球產(chǎn)能需求劇增。2019年，全球碳纖維需求首次突破10萬噸。

  中國碳纖維產(chǎn)能利用率有待提高:中國碳纖維有產(chǎn)能但無產(chǎn)量。目前國內(nèi)生產(chǎn)的碳纖維都是小絲束，其中12K占90%以上，1K、3K、6K都有自己的產(chǎn)量。不同型號、不同應用領(lǐng)域的碳纖維價格相差很大，從每公斤幾十元到上千元不等，一些特殊用途的碳纖維價格甚至達到每公斤上萬元。我國碳纖維行業(yè)技術(shù)不成熟導致大量產(chǎn)能盲目上馬，無法實現(xiàn)下游應用，實際產(chǎn)能開工率低。中國碳纖維行業(yè)受禁運影響嚴重，發(fā)展緩慢。然而，碳纖維作為一種重要的戰(zhàn)略物資，對國家安全、國計民生意義重大。強有力的政策支持為我國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境，有助于我國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)專注于技術(shù)開發(fā)，解決實際應用問題，真正將碳纖維及復合材料應用到需要的領(lǐng)域。碳纖維技術(shù)相繼突破了小絲束和大絲束的技術(shù)突破。我國小絲束碳纖維材料的發(fā)展始于軍事，目前航空航天是一個重要的應用領(lǐng)域。碳纖維復合材料是大型集成結(jié)構(gòu)的理想材料。與常規(guī)材料相比，碳纖維復合材料可使飛機重量減輕20%-40%，并具有克服金屬材料疲勞和腐蝕等缺點的能力，從而增強飛機的耐久性。復合材料的良好成形性可以大大降低結(jié)構(gòu)設計成本和制造成本。在軍事航空領(lǐng)域得到了廣泛應用和迅速發(fā)展，碳纖維復合材料的滲透率越來越高。雖然大絲束碳纖維的連續(xù)性能并不比航天級小絲束好，但其技術(shù)壁壘也相當高。作為工業(yè)級碳纖維，其核心驅(qū)動力在于低成本，因此如何在保證大絲束的情況下有效控制成本極為重要。

     隨著未來生產(chǎn)技術(shù)的進一步提升和核心技術(shù)的不斷突破，以及航空航天等高端領(lǐng)域和風電汽車等民用社會經(jīng)濟領(lǐng)域的持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，碳纖維的需求市場有望加速增長。全球碳纖維主要用于風力發(fā)電、航空航天、運動休閑行業(yè)、汽車等子行業(yè)。2019年，風電和航空航天是碳纖維最大的應用領(lǐng)域，分別占總需求的25%和23%，其次是運動休閑，占15%的市場份額，汽車排名第四，占11%的市場份額。從金額上看，航空航天占據(jù)了碳纖維市場的半壁江山，這主要是由于其行業(yè)的特殊性。飛機和飛機制造對碳纖維的強度、壽命和穩(wěn)定性都有嚴格的要求，所以航空級碳纖維的價格遠遠高于其他行業(yè)。從產(chǎn)能來看，2019年日本東麗及其收購的Zoltek占比32%，是行業(yè)龍頭企業(yè)。其他主要制造商包括德國SGL、日本三菱麗陽、日本東邦、臺塑、美國Hexcel、美國Cytec等。，而在軍工、航空等高端領(lǐng)域，日美企業(yè)占比更大。中國的碳纖維研究與日本同時起步，但產(chǎn)業(yè)化進程緩慢。外企依然封鎖國門，國內(nèi)企業(yè)未來發(fā)展?jié)摿薮?。碳纖維是一種高科技密集型產(chǎn)品，涉及精餾提純、聚合物合成、化纖紡絲、高溫處理、表面處理、界面科學等多個學科。產(chǎn)業(yè)鏈長，產(chǎn)品系列多，生產(chǎn)工藝復雜。產(chǎn)業(yè)發(fā)展涉及產(chǎn)、學、研、用各個環(huán)節(jié)。進口碳纖維替代特征初顯。我國碳纖維國產(chǎn)化率為32%，進口部分主要依賴日本和臺灣省。核心技術(shù)尚未突破，依賴進口機械:中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到原絲供應和高溫碳化爐設備制造的制約。

      目前國產(chǎn)碳纖維普遍性能控制能力較弱。例如，高性能聚丙烯腈原絲的質(zhì)量問題一直存在缺陷，尤其是對分子量分布等微觀指標的控制研究程度較低。美國和日本壟斷原絲供應，中國先進原絲很大程度上依賴進口，紡絲原液、噴絲板組件等制備技術(shù)。還不完美。在碳纖維制造過程中，與碳化器相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和專用設備，我國與世界領(lǐng)先企業(yè)差距較大。碳化器是纖維被碳化的地方。根據(jù)最高工作溫度，可細分為低溫碳化器和高溫碳化器。為了獲得高模量，需要超高溫碳化器或石墨化爐。高溫處理設備是碳纖維生產(chǎn)線的核心和關(guān)鍵設備，其穩(wěn)定性和可靠性直接影響碳纖維生產(chǎn)線的連續(xù)運行和碳纖維產(chǎn)品的性能。由于國外設備生產(chǎn)技術(shù)的壟斷，國內(nèi)只能制造小型的國產(chǎn)碳化塔設備。碳纖維生產(chǎn)壁壘高，生產(chǎn)效率低，影響成本優(yōu)化:紡絲和氧化碳化難以控制。上游聚丙烯腈(PAN)原絲經(jīng)過預氧化、低溫和高溫碳化得到碳纖維。碳纖維中游可制成碳纖維織物和碳纖維預浸料；對下游預浸料進行加工和成型，以獲得相應的最終產(chǎn)品。通常碳纖維的生產(chǎn)成本約為51%，約2.2kg原絲生產(chǎn)1kg碳纖維。原絲生產(chǎn)過程中，折舊和能耗占總量的40%。提高生產(chǎn)效率可以有效降低折舊和噸能耗。碳纖維的材料加工成本太高。目前90%以上的碳纖維生產(chǎn)使用聚丙烯腈基碳纖維，聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)工藝比傳統(tǒng)的金屬加工工藝復雜得多。