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標題: “黑色黄金”碳纤维——21世纪的新材料之王 [打印本頁]

作者: admin 時間: 2020-9-27 14:26
標題: “黑色黄金”碳纤维——21世纪的新材料之王
碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量的新型纤维质料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向标的目的堆砌而成，经碳化及石墨化处置而获得的微晶石墨质料。碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，而且具备耐腐化、高模量、密度低、无蠕变、杰出的导电导热机能、非氧化情况下耐超高温、耐委靡性好等特征，不但具备碳质料的固有本征特征，又兼备纺织纤维的柔嫩可加工性，遍及利用于兵工、航空航天、体育用品、汽车工业、能源设备、医疗器械、工程机器、交通运输、修建及其布局补强等范畴,是成长国防兵工与国民经济的首要计谋物质。碳纤维与其他质料机能比拟以下：

（二）碳纤维分类

一、依照原料系统：碳纤维重要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈（PAN）基三大种类（机能比力以下图），此中PAN基碳纤维因其出产工艺简略、本钱较低、碳化吸取率较高、力学机能良好等特色，是出产高机能碳纤维最有出路的先驱体，操纵其制备的碳纤维综合机能最佳、出产工艺成熟简略、利用最广、产量最高、品种至多，是今朝全世界碳纤维市场的主流，产量占全世界碳纤维总产量的90%以上。

二、按机能：碳纤维可分为通用型、高强型（GQ）、高强中模子（QZ）、高模子（GM）和高强高模子（QM）碳纤维。日本东丽公司因为其碳纤维范畴的主导职位地方，其产物代号成为业界通用指标，一般分为高强“T”系列和高模“M”系列（详细产物型号以下），数字越大对应的机能品级越高，尾号带字母的机能品级高于不带字母的（如T300B机能大于T300）。

2011年，海内碳纤维龙头企业威海光威主持草拟的《聚丙烯腈基碳纤维》国度尺度的正式公布施行，标记着我国的碳纤维行业有了本身的分类法子与尺度，两者的分类法子比拟以下：

三、按照丝束巨细：碳纤维可划分为小丝束和大丝束，小丝束碳纤维早期以1K、3K、6K为主，逐步成长为12K和24K，重要利用于国防兵工等高科技范畴，和体育休闲用品，如飞机、导弹、火箭、卫星和鱼具、高尔夫球杆、网球拍等。凡是将48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包含48K、60K、80K等，重要利用于工业范畴，包含：纺织、医药卫生、电机、土木修建、交通运输和能源等。

（三）碳纤维财产链

完备的碳纤维财产链包括从一次能源到终端利用的完备制造进程。从煤油、煤炭、自然气都可以获得丙烯，今朝低油价情势下，原油制丙烯的本钱最优；丙烯经氨氧化后获得丙烯腈，丙烯腈聚合和纺丝以后获得聚丙烯腈（PAN）原丝，再颠末预氧化、低暖和高温碳化等一系列高难度繁杂工艺后获得碳纤维，并可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料，作为出产碳纤维复合质料的原质料；碳纤维经与树脂、陶瓷等质料连系，构成碳纤维复合质料，最后由各类成型工艺获得下流利用必要的终极产物。

碳纤维下流复合质料种类罗列：

碳纤维行业成长进程与市场近况

（一）碳纤维行业成长进程

国际上聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的出产，从20世纪60年月起步，颠末70-80年月的不乱成长，90年月的飞速成长，到21世纪初其出产工艺技能已成熟。行业成长早期，碳纤维重要用于兵工和宇航，颠末50余年的成长，其利用范畴正在向工业范畴和平凡民用范畴扩展。

比拟之下，我国碳纤维行业与外洋同样都是在20世纪60年月起步，但因为经济社会前提制约，和外洋技能封闭，研发进度上一向后进外洋，直到20世纪90年月后才在焦点技能上有所冲破。今朝，我国在T300和T700级碳纤维等产物上已实现量产，但整体上依然后进日本、美国约20年。

国表里成长进程比力以下表所示：

（二）碳纤维行业市场供需近况

一、国际碳纤维市场需求阐发

（1）国际碳纤维市场整体需求环境

自2004年起，碳纤维市场忽然紧缺，呈现了供不该求场合排场，代价随之急剧上涨。尔后，跟着航空航天、体育休闲和工业利用对碳纤维的需求大幅度增长，全世界碳纤维市场范围快速增加。2008年全世界碳纤维的需求量为3.64万吨，较2001年增加逾100%，2011年全世界碳纤维的需求量到达4.41万吨，2014年的需求量约5.35万吨，2015年的需求量约5.92万吨。2016年全世界碳纤维的需求量在7.65万吨摆布。

2016年全世界碳纤维需求量最大的范畴挨次是风电叶片、航空航天和体育休闲范畴，别离占碳纤维市场总需求量的23%、22%和16%。别的，汽车、混配模成型和压力容器等范畴也有对碳纤维的大量需求。

（2）国际碳纤维市场需求区域散布

从国际碳纤维需求区域的整体散布环境来看，比年下世界碳纤维需求至多的地域为北美，该地域需求量约占全世界总需求量的35.69%；其次是欧洲，需求量约占26.64%；日本和亚洲其他国度别离占19.74%和17.93%。

二、国际碳纤维市场供应阐发

（1）国际碳纤维供应区域阐发

2015年全世界PAN基碳纤维的产能到达14.2万吨(小丝束占70%)，2016年在15.1万吨摆布。排名前五的企业为东丽、美国Zoltek、德国SGL、帝人、三菱丽阳公司，约占全世界总产能的60%。日本的三家公司（东丽、东邦和三菱丽阳）占全世界50%以上的市场份额。整体来讲世界碳纤维的出产重要集中在日本、美国、德国等少数发财国度和我国的台湾省；小丝束产能重要集中在日本企业，而大丝束产能则在泰西。此中，日本把握了世界碳纤维的焦点技能，其出产的碳纤维不管质量仍是数目上均处于世界领先职位地方，日本东丽更是世界上高机能碳纤维钻研与出产的“领头羊”，其产能占世界全数产能的比例则提高到34%，是全世界独一一个碳纤维产能跨越2万吨的企业，成为当之无愧的碳纤维巨无霸。美国事继日本以后把握碳纤维出产技能的少数几个发财国度之一，同时又是世界上最大的丙烯腈基碳纤维消费国，约占世界总消费量的1/3。

（2）利用集中于高端工业市场

外洋碳纤维巨擘出产的碳纤维机能优秀，这些企业常常与高端制造企业出产配套，告竣持久的安稳互助瓜葛。比方东丽与波音公司签订的为波音787供给商合同长达18年，仅此一单的合同价值就约合30亿美元。SGL为宝马供给碳纤维，在汽车轻量化范畴开展深度互助。

三、中国碳纤维及复合质料市场需求阐发

（1）海内碳纤维需求范围

整体来看，2006-2011年我国碳纤维的需求量呈颠簸状况。重要缘由是在全世界碳纤维供给不足的环境下，美国、日本等国度对中国履行出口限定，致使中国碳纤维需求持久被按捺。特别是2006年、2008年和2010年，海内碳纤维市场需求量呈现零增加或负增加。2011-2016年，我国碳纤维需求量快速增加，2013年到达1.39万吨，2015年1.84万吨，2016年到达2.13万吨摆布。2007-2016年中国碳纤维需求量变革趋向图以下：

（2）海内碳纤维需求范畴

我国碳纤维的需求重要集中在体育用品范畴，占比靠近60%；其次为工业范畴，占比为35%；我国碳纤维在航空航天范畴的利用仅为3%。2015年，我国碳纤维需求范畴布局图以下：

估计将来几年跟着海内碳纤维自给能力的提高，我国碳纤维的需求也将能获得较好的开释。依照比年来我国碳纤维需求量年均增速，展望“十三五”时代我国碳纤维需求量将连结14%以上的年均复合增速，到2022年我国碳纤维需求量将跨越4.8万吨。在需求范畴方面，体育休闲范畴趋于饱和，而兵工、风电、汽车等范畴则面对需求暴发。

四、中国碳纤维市场供应阐发

（1）海内碳纤维产能范围

从我国碳纤维产能增速来看，2006-2009年增速较快，2010年增速放缓，2011年增速有所晋升，2012年增速又降低治療老腰突病,到5.42%，2014年，我国碳纤维产能为1.5万吨，同比增加7.14%。2015年，我国碳纤维产能达1.65万吨，2016年则持续近三年10%摆布的增速，产能范围到达1.8万吨摆布。2006-2016年中国碳纤维产能变革趋向图以下：

（2）海内碳纤维产量范围

今朝，我国碳纤维财产出产范围依然较小、产物规格单一，海内市场供不该求。按照中国化纤工业协会统计，2010年-2014年时代，我国碳纤维产量从1,500吨增至3,200吨，增加了1倍，年均增加20.9%,连结了较快的增加速率。今朝我国出产的碳纤维全数为小丝束，此中12K占比跨越90%，1K、3K、6K各有产量。

近几年我国碳纤维行业“有产能，无产量威塑,”的征象紧张。2016年我国碳纤维产能到达约1.8万吨，而现实产量仅为4,600吨摆布。因为我国碳纤维机能较差，关头技能后进外洋，本钱居高不劣等问题，使得碳纤维利用市场重要集中于体育休闲等低附加值范畴，加上碳纤维研发的高投入、长周期，海内碳纤维企业周全吃亏。我国碳纤维及其相干成品的入口依靠度靠近85%，出格是高强度高模量的碳纤维几近端赖入口，其工程化制备关头技能亟须冲破。估计将来几年我国碳纤维行业在自立研发有所冲破的环境下，产量将会连结较快增加，估计2017年能靠近5,500吨，到2020年有望到达7,000吨。到2022年，我国碳纤维产量将跨越1.3万吨。

（三）行业内重要企业环境

一、境外重要企业

（1）日本东丽（TORAY）

日本东丽建立于1926年，那时重要出产粘胶人造丝。1971年切入碳纤维范畴，是世界上第一家从事碳纤维出产的公司。履历九十年的成长，日本东丽完美了从上游原丝制备到下流复合质料成品设计制造的全部财产链，触及飞机布局、活动设备、自行车架、PC机箱、风力发机电叶片等8个详细标的目的，在全世界26个国度和地域展开营业，今朝重要从事纤维和织物、树脂和化学制品、IT相干产物、碳纤维复合质料、情况和工程等营业。

2002年7月，东丽团体设立东丽（中国）投资有限公司TorayIndustries（China）Co.,Ltd.（TCH），重要用于投资办理中国是业，此外，东丽还在南通和上海别离创建了东丽纤维钻研所（中国）有限公司及其分公司，创建了以有机合成化学、高份子化学为中间的钻研基地。

14年并购美国碳纤维巨擘Zoltek后，东丽盘踞了现今全世界市场的最高份额。据新质料在线数据，今朝东丽碳纤维产能到达4.26万吨/年，靠近第二名德国SGL三倍，上风较着。按照东丽2016年报，16年收入221.63亿美元,利润17.51亿美元。今朝六大产物系统中碳纤维作为公司计谋拓展的技能焦点,固然营收占比只有8.44%,但业务利润占比却高达20.65%,仅次于纺服纤维。从中可见东丽碳纤维营业的高毛利率和价值上风。

（2）日本东邦（TOHO）

日本东邦建立于1934年6月，该公司由东邦特耐克丝和6家子公司构成，母公司为帝人团体（Teijin）公司，重要触及碳纤维复合质料营业、纺织纤维营业，日本东邦于1975年起头量产聚丙烯腈系的碳纤维“TENAX”。

帝人团体（Teijin）公司于1918年建立，颠末近百年成长，公司营业范畴触及高机能纤维与复合质料，电子质料与化工产物，医药医疗，纤维产物与畅通和IT等，是全世界屈指的碳纤维、芳纶纤维制造商之一，同时也是全世界领先的聚碳酸酯树脂制造商之一。

（3）日本三菱丽阳（MITSUBISHI）

日本三菱丽阳股份有限公司建立于1933年8月31日，1983年起头出产碳纤维。三菱丽阳团体同时具有PAN基碳素纤维和沥青基碳素纤维，和以碳素纤维为基来源根基质料出产的中心质料和成型加工品，经由过程完美的产物链，在体育用品、财产资材、航空航天、汽车及情况等遍及范畴内开展谋划。

该公司自建立以来利用合成纤维和合成树脂范畴所堆集的高份子技能，不竭拓展中空纤维膜、光纤、碳素纤维等新兴营业范畴。今朝，该公司已创建了世界上怪异且强有力的丙烯系列营业实体（MMA（甲基丙烯酸甲酯）系列及AN（丙烯腈）系列），成长成为以此为支柱营业的高份子化学制造企业。

按照其谋划规划，从2017年4月起头还将与三菱化学、三菱树脂实现整合，成为新的综合性化学出产商“三菱化学股份有限公司”。经由过程整合，以确立缔造高发展及高收益型奇迹体的机制。

（4）美国赫克塞尔（HEXCEL）

美国赫克塞尔公司（HEXCEL）建立于1946年，是一家全世界领先的复合质料公司，该公司开辟制造轻质、高机能的复合质料，包含碳纤维、加强织物、预浸料、蜂窝芯、树脂体系、胶粘剂和复合质料构件，产物遍及利用于民用飞机、宇航、国防和一般工业。美国兵工采购重要来自赫克塞尔公司，美国市场为美国赫克塞尔进献了50%以上的业务收入。公司今朝在全世界北美、欧洲、亚洲等8个重要国度具有19个分支机构，员工6100人。

（5）美国卓尔泰克（ZOLTEK）

美国卓尔泰克创建于1975年，1988年卓尔泰克公司以美国宇航局大型运输机的相干营业及火箭喷管为契机，进入了碳纤维范畴。作为世界领先的大丝束碳纤维出产厂家，美国卓尔泰克重要出产碳纤维预浸料，多轴布，合适各类工程塑料用的短切碳纤维，预氧丝。

1992年该公司在纳斯达克上市并召募资金400万美元，操纵召募资金完美了碳纤维出产线，1995年操纵增发股票募资，进一步完美了欧洲市场结构及原质料供给系统。2013年9月27日，日本东丽颁布发表收购美国卓尔泰克，于2014年2月28日完成为了所有的收购步伐。收购完成后，美国卓尔泰克从纳斯达克退市。

（6）德国西格里（SGL）

德国西格里（SGL）是德国SIGRI股分有限公司和美国大湖碳素公司于1992年归并而成，德国西格里（SGL）是全世界领先的碳素石墨质料及相干产物制造商之一，具有从碳、石墨产物到碳纤维及碳碳复合质料在内的完备出产线，其产物在钢铁、炼铝、汽车制造、化工、电子半导体、光伏和LED财产、锂离子电池等行业具备遍及利用。在风能、航天航空、国防工业等范畴的碳素石墨质料及其相干产物的利用也呈上升趋向。西格里团体在全世界具有跨越40个出产基地，市场及办事收集笼盖100多个国度。

德国西格里（SGL）于1998年进入中国，团体旗下中国营业重要散布在上海，由上海西格里东海碳素有限公司、西格里特种石墨（上海）有限公司、西格里石墨技能（上海）有限公司及其出产基地构成。

（7）美国氰特（CYTEC）

美国氰特公司是世界领先的谋划特种化工及质料技能的公司之一，公司前身是美国氰胺公司化工部，1993年在纽约证券买卖所上市，是一家特种化学品和特种质料的立异公司，在钻研，开辟和出产范畴居全世界领先职位地方。其主营产物与包含：航空航天、工业质料、采矿和塑料，包含碳纤维原丝出产、碳纤维出产、碳纤维织物出产、预浸料出产、UV/EB能量固化树脂，液体涂料树脂，氨基交联剂，粉墨涂料树脂，涂料助剂，采矿剂，磷化学品，聚合物添加剂，界面活性剂和特别单体等。营业重要集中在北美和欧洲、中东和非洲地域。

（8）土耳其阿克萨（AKSA）

土耳其阿克萨（AKSA）是全世界最大的腈纶制造商。该公司从1971年起头出产腈纶丝，于2008年下半年起头碳纤维试出产，并于2009年第3季度起头贸易化出产。2012年，美国陶氏化学（DOW）与土耳其阿克萨（AKSA）组建合股公司DowAksa支票借款,，专业出产碳纤维，并致力于下流成品的研发。

比年来，土耳其阿克萨（AKSA）的财产化成长比力敏捷，重要用于民用工业范畴。2010年1月进入中国市场，履历五年多的耕作，其海内市场重要散布在修建加固、活动器材、热场质料等范畴。

（9）台湾台塑

台湾塑胶工业股分有限公司建立于1954年，是台湾最大的PVC粉出产商。该公司今朝产物重要包含五大类：1）石化塑胶原料产物；2）人造纤维产物：台丽朗棉束、台丽朗切棉、台丽朗毛条、碳素纤维；3）塑胶加工产物；4）电子节制体系。

二、境内重要企业

我国碳纤维行业今朝仍处于低级阶段，把握高机能碳纤维研发焦点技能并可以或许实现不乱、本钱汐止汽車借款,可控的范围化出产的企业较少，绝大大都企业不克不及知足航空航天等高端财产的范围化利用需求，重要环抱体育休闲等低端范畴，面对很是大的外洋产物推销和代价竞争压力，致使海内大都碳纤维厂家仍处在吃亏状况。

2000年，我国只有山东、吉林等地有少少数企业涉足碳纤维产物，年出产线范围仅为几十吨，且产物程度后进。2005年后，跟着国度出台相干搀扶政策，碳纤维财产驶上成长快车道。今朝，我国已培养出威海拓展纤维有限公司、中复神鹰碳纤维有限公司、江苏恒神股分有限公司（如下简称“恒神股分”或“公司”）等龙头企业。跟着中简科技T700级碳纤维和光威复材、山西煤化所、河南永煤团体、中煤油吉化和江苏恒神T300级碳纤维在航空航天范畴利用的渐渐扩展，必定水平上减弱了日本及泰西等国在高机能碳纤维范畴的垄断职位地方。我国碳纤维行业重要企业以下表所示（焦点企业具体先容见后）：

今朝唯一光威复材（威海拓展母公司）、中简科技提交了创业板IPO申请，恒神股分、吉林碳谷上了新三板。

我国碳纤维行业政策与羁系

（一）碳纤维行业政策

（二）碳纤维行业羁系

一、行业羁系体系体例

公司具有碳纤维行业的全财产链结构，按照中国证监会《上市公司行业分类指引（2012年修订）》划定，公司属于“C制造业”中的子类“C28化学纤维制造业”。公司所属行业系化学纤维制造业，主管部分为工信部原质料工业司，行业自律机构为中国化纤工业协会。别的，公司有部门产物利用于国防军事范畴，属于兵工行业，主管部分为工信手下属的国防科工局。

二、行业重要法令律例

兵工行业触及的重要法令为《中华人民共和国保密法》、《中华人民共和国当局采购法》，重要律例及规范性文件有《兵器设备科研出产允许办理条例》、《兵工产物质量办理条例》、《兵器设备科研出产单元保密资历审查认证办理法子》、《中国人民解放戎服备采购条例》等。

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