碳纖維(wei)產(chan)業(ye)發(fa)展趨(qu)勢(shi):碳纖維(wei)可以與樹(shu)脂(zhi)、陶瓷(ci)等(deng)材(cai)料(liao)結合形(xing)成碳纖維(wei)復合(he)材料(liao)，具有(you)優(you)異(yi)的力學(xue)性能，密(mi)度低，重量(liang)輕，比強度(du)高(gao)。它是(shi)國防(fang)和軍事(shi)領(ling)域的重要戰(zhan)略物(wu)資。全球碳纖維(wei)主(zhu)要應用(yong)於(yu)風力發電(dian)、航(hang)空(kong)航(hang)天、運(yun)動休閑(xian)、汽(qi)車等(deng)子(zi)行業(ye)。航(hang)空(kong)航(hang)天是(shi)最有價值的應用(yong)領(ling)域:航(hang)空(kong)航(hang)天是(shi)消(xiao)費(fei)量(liang)最大、價值最高的(de)下(xia)遊市場，是(shi)碳纖維(wei)復合(he)材料(liao)市場需(xu)求(qiu)最大的(de)細(xi)分領域。碳纖維(wei)復合(he)材料(liao)不僅(jin)滿(man)足(zu)航(hang)空(kong)航(hang)天技(ji)術(shu)對(dui)減輕結構材(cai)料重量(liang)的要求，而且滿(man)足(zu)結構材(cai)料高比模(mo)量和(he)高比(bi)強度(du)的(de)要求。碳纖維(wei)復合(he)材料(liao)具有(you)性(xing)能和功(gong)能的可設(she)計性，在(zai)民用(yong)、軍用(yong)航(hang)空(kong)和(he)國防(fang)航(hang)空(kong)領(ling)域發揮著(zhe)不可替代的作(zuo)用(yong)。碳纖維(wei)在(zai)航(hang)空(kong)上(shang)的(de)使用(yong)，可以在(zai)不(bu)降低強度(du)的(de)情況下(xia)，有(you)效降低結構質(zhi)量，實(shi)現(xian)更(geng)高的(de)飛行性(xing)能。主(zhu)要用(yong)於(yu)生(sheng)產(chan)機(ji)翼、襟(jin)翼、前(qian)機(ji)身、中機(ji)身、整(zheng)流(liu)罩(zhao)等(deng)零部件(jian)。碳纖維(wei)減輕戰(zhan)鬥機(ji)重量(liang)是實(shi)現(xian)超(chao)音速(su)巡航(hang)性(xing)能和增(zeng)強隱(yin)身力的關鍵(jian)。未來國產(chan)大(da)飛機(ji)的量(liang)產和(he)國防(fang)軍用(yong)飛機(ji)的更(geng)新(xin)換代，將拉(la)動碳纖維(wei)的(de)市(shi)場需(xu)求(qiu)。  

      碳纖維(wei)的(de)分(fen)類(lei):按原(yuan)絲(si)類(lei)型分(fen):聚丙烯(xi)腈(jing)(PAN)基、瀝(li)青(qing)基(各(ge)向(xiang)同(tong)性(xing)、中間(jian)相)；粘膠(jiao)基(ji)(纖(xian)維(wei)素(su)基、人(ren)造(zao)絲(si)基)。按(an)產(chan)品形(xing)態(tai)可分為長(chang)絲(si)、短(duan)纖維(wei)和(he)短(duan)切纖(xian)維(wei)。根(gen)據(ju)制(zhi)造(zao)條(tiao)件(jian)和(he)方法(fa)分(fen)類(lei):碳纖維(wei)、石(shi)墨(mo)纖維(wei)、氧化(hua)纖(xian)維(wei)、活(huo)性(xing)碳纖維(wei)和(he)氣(qi)相生(sheng)長(chang)碳纖維(wei)。按(an)力學(xue)性能可分為通用(yong)型(xing)和高(gao)性(xing)能型:通用(yong)型(xing)碳纖維(wei)強度(du)約(yue)1000MPa，模(mo)量約(yue)100GPa；高性(xing)能型分為高強度(du)型(xing)和高(gao)型(xing)號(hao)，超(chao)高(gao)強度(du)型(xing)和超(chao)高(gao)型號(hao)。按絲(si)束大小可分為小絲(si)束和大(da)絲(si)束:小絲(si)束的碳纖維(wei)初(chu)期(qi)以(yi)1K、3K、6K為主(zhu)，逐步發展(zhan)到12K、24K，用(yong)於(yu)航(hang)空(kong)航(hang)天、運(yun)動休閑(xian)等(deng)領(ling)域。壹般48K以(yi)上(shang)的(de)碳纖維(wei)稱(cheng)為大絲(si)束碳纖維(wei)，包(bao)括(kuo)48K、60K、80K等(deng)。，用(yong)於(yu)工業(ye)領(ling)域。海外(wai)碳纖維(wei)產(chan)業(ye)從技(ji)術(shu)積(ji)累、需(xu)求(qiu)發掘(jue)、產業(ye)化(hua)、產能放大、充(chong)分(fen)競爭，到現(xian)在(zai)的(de)並購(gou)整(zheng)合(he)，發展至(zhi)今(jin)。碳纖維(wei)產(chan)業(ye)發(fa)展初(chu)期(qi)，主(zhu)要是受航(hang)空(kong)航(hang)天減重需(xu)求(qiu)的推動。隨著(zhe)工藝(yi)技(ji)術(shu)的不斷(duan)提(ti)高(gao)，碳纖維(wei)的(de)成本(ben)逐漸降低。美國和(he)日(ri)本(ben)開始(shi)將碳纖維(wei)應用(yong)於(yu)體(ti)育(yu)用(yong)品等(deng)民用(yong)領(ling)域，民用(yong)產(chan)品的應用(yong)促(cu)使碳纖維(wei)需(xu)求(qiu)大幅增(zeng)長(chang)。海外(wai)碳纖維(wei)產(chan)業(ye)已(yi)進(jin)入(ru)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)期(qi)。

     我(wo)國聚(ju)丙烯(xi)腈(jing)基碳纖維(wei)的(de)研(yan)究始(shi)於20世紀60年代(dai)，最早從事(shi)碳纖維(wei)研(yan)發(fa)的(de)機(ji)構有(you)山西(xi)省煤(mei)炭(tan)化(hua)學(xue)研究所(suo)、長(chang)春應用(yong)化(hua)學(xue)研究所(suo)、中國科學(xue)院化學(xue)研究所(suo)(北京)。然(ran)而，由於技(ji)術(shu)基礎薄弱，設(she)備(bei)技(ji)術(shu)落後(hou)，西(xi)方國家(jia)的(de)技(ji)術(shu)封(feng)鎖，聚丙烯(xi)腈(jing)基碳纖維(wei)的(de)國產(chan)化(hua)技(ji)術(shu)長(chang)期(qi)處(chu)於(yu)低(di)水平(ping)。2002年第壹條二甲基(ji)亞碸原(yuan)絲(si)工程線建(jian)成後(hou)，國產(chan)聚(ju)丙烯(xi)腈(jing)基碳纖維(wei)進(jin)行了(le)改造(zao)升(sheng)級(ji)。中國科技(ji)部設(she)立了(le)“863”計劃，重點(dian)支(zhi)持國產(chan)聚(ju)丙烯(xi)腈(jing)基碳纖維(wei)的(de)工(gong)程化研(yan)究。國家(jia)發(fa)改委(wei)和(he)工信(xin)部也加(jia)大(da)了(le)對(dui)工(gong)程化、產(chan)業(ye)化(hua)和應用(yong)的(de)支(zhi)持力度，國產(chan)碳纖維(wei)進(jin)入(ru)有(you)序(xu)發(fa)展(zhan)階(jie)段。碳纖維(wei)產(chan)業(ye)鏈(lian)包括(kuo)上(shang)遊原(yuan)料供應、中遊原(yuan)絲(si)加工(gong)、碳纖維(wei)相關產(chan)品、碳纖維(wei)復合(he)材料(liao)生(sheng)產(chan)加工、核(he)心機(ji)械制(zhi)造(zao)和(he)下(xia)遊應用(yong)市(shi)場。核(he)心環(huan)節是前(qian)驅體(ti)、碳纖維(wei)、織(zhi)物(wu)、預(yu)浸料、復合(he)材料(liao)等(deng)步驟的(de)中遊環(huan)節，占(zhan)整(zheng)個(ge)產業(ye)鏈(lian)成本(ben)的壹半(ban)以上(shang)。聚(ju)丙烯(xi)腈(jing)基碳纖維(wei)占(zhan)碳纖維(wei)的(de)90%以(yi)上(shang)。聚(ju)丙烯(xi)腈(jing)基碳纖維(wei)的(de)生(sheng)產(chan)主(zhu)要包括兩個(ge)過(guo)程:原(yuan)絲(si)生(sheng)產(chan)和原(yuan)絲(si)碳化。原(yuan)絲(si)生(sheng)產(chan)工藝(yi)主(zhu)要包括聚合(he)、脫泡(pao)、計量、紡(fang)絲(si)、拉(la)伸(shen)、水洗(xi)、上(shang)油(you)、幹(gan)燥(zao)和(he)卷繞(rao)。碳化工藝(yi)包括鋪(pu)絲(si)、預(yu)氧化(hua)、低(di)溫(wen)碳化、高溫碳化、表面(mian)處(chu)理、定型烘幹(gan)、絡絲(si)等(deng)步驟。碳纖維(wei)市(shi)場核(he)心技(ji)術(shu)突破後(hou)，隨著(zhe)材料應用(yong)的(de)進壹步推廣，全球產能需(xu)求(qiu)劇增(zeng)。2019年，全球碳纖維(wei)需(xu)求(qiu)首次突破10萬(wan)噸(dun)。

  中國碳纖維(wei)產(chan)能利用(yong)率有待提(ti)高(gao):中國碳纖維(wei)有(you)產(chan)能但(dan)無(wu)產量(liang)。目(mu)前(qian)國內(nei)生(sheng)產(chan)的碳纖維(wei)都(dou)是(shi)小絲(si)束，其中12K占(zhan)90%以上(shang)，1K、3K、6K都(dou)有自(zi)己(ji)的產量(liang)。不(bu)同型(xing)號(hao)、不同(tong)應用(yong)領(ling)域的碳纖維(wei)價格相差很大，從每公斤(jin)幾十元到上(shang)千(qian)元不等(deng)，壹些特(te)殊用(yong)途的碳纖維(wei)價格甚至達(da)到每公斤(jin)上(shang)萬(wan)元。我(wo)國碳纖維(wei)行業(ye)技(ji)術(shu)不成熟導致大量產能盲(mang)目(mu)上(shang)馬，無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)下(xia)遊應用(yong)，實(shi)際產(chan)能開工率低。中國碳纖維(wei)行業(ye)受禁運影(ying)響嚴重，發(fa)展緩(huan)慢(man)。然(ran)而，碳纖維(wei)作(zuo)為壹種(zhong)重要的戰(zhan)略物(wu)資，對(dui)國家(jia)安(an)全、國計民生(sheng)意(yi)義重大(da)。強有(you)力的政(zheng)策支(zhi)持為我(wo)國碳纖維(wei)產(chan)業(ye)發(fa)展提(ti)供(gong)了(le)良(liang)好的政(zheng)策環(huan)境(jing)，有(you)助(zhu)於我(wo)國碳纖維(wei)生(sheng)產(chan)企業(ye)專(zhuan)註(zhu)於技(ji)術(shu)開發，解決(jue)實(shi)際應用(yong)問(wen)題，真正(zheng)將碳纖維(wei)及(ji)復合(he)材料(liao)應用(yong)到需(xu)要的領域。碳纖維(wei)技(ji)術(shu)相繼突(tu)破了(le)小絲(si)束和大(da)絲(si)束的技(ji)術(shu)突破。我(wo)國小絲(si)束碳纖維(wei)材(cai)料(liao)的(de)發展始(shi)於軍事(shi)，目(mu)前(qian)航(hang)空(kong)航(hang)天是(shi)壹個(ge)重要的應用(yong)領(ling)域。碳纖維(wei)復合(he)材料(liao)是大(da)型(xing)集(ji)成結構的(de)理想材(cai)料(liao)。與常(chang)規材(cai)料(liao)相比，碳纖維(wei)復合(he)材料(liao)可使飛機(ji)重量(liang)減輕20%-40%，並具(ju)有(you)克服金(jin)屬材(cai)料(liao)疲(pi)勞(lao)和腐(fu)蝕(shi)等(deng)缺(que)點(dian)的能力，從而(er)增(zeng)強飛機(ji)的耐(nai)久(jiu)性(xing)。復合(he)材料(liao)的良(liang)好成形(xing)性(xing)可以大大降低結構設(she)計成本(ben)和制(zhi)造(zao)成本(ben)。在(zai)軍事(shi)航(hang)空(kong)領(ling)域得(de)到了(le)廣泛(fan)應用(yong)和(he)迅(xun)速(su)發展，碳纖維(wei)復合(he)材料(liao)的滲(shen)透率越來(lai)越高(gao)。雖(sui)然(ran)大(da)絲(si)束碳纖維(wei)的(de)連續(xu)性能並不(bu)比(bi)航(hang)天級(ji)小絲(si)束好，但(dan)其技(ji)術(shu)壁(bi)壘也相當高(gao)。作(zuo)為工業(ye)級(ji)碳纖維(wei)，其核(he)心驅動力在(zai)於(yu)低(di)成本(ben)，因此如(ru)何(he)在(zai)保(bao)證(zheng)大絲(si)束的情況下(xia)有(you)效控制(zhi)成本(ben)極為重要。

     隨著(zhe)未來生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的進壹步提(ti)升(sheng)和(he)核(he)心技(ji)術(shu)的不斷(duan)突破，以(yi)及(ji)航(hang)空(kong)航(hang)天等(deng)高(gao)端(duan)領域和風(feng)電(dian)汽(qi)車等(deng)民用(yong)社(she)會(hui)經(jing)濟領(ling)域的持(chi)續(xu)高質(zhi)量發(fa)展，碳纖維(wei)的(de)需(xu)求(qiu)市場有(you)望(wang)加速(su)增(zeng)長(chang)。全球碳纖維(wei)主(zhu)要用(yong)於(yu)風力發電(dian)、航(hang)空(kong)航(hang)天、運(yun)動休閑(xian)行業(ye)、汽(qi)車等(deng)子(zi)行業(ye)。2019年，風(feng)電(dian)和(he)航(hang)空(kong)航(hang)天是(shi)碳纖維(wei)最大的(de)應用(yong)領(ling)域，分別(bie)占(zhan)總(zong)需(xu)求(qiu)的25%和23%，其次是運動休閑(xian)，占(zhan)15%的市場份額(e)，汽(qi)車排名第四，占(zhan)11%的市場份額(e)。從金(jin)額(e)上(shang)看(kan)，航(hang)空(kong)航(hang)天占(zhan)據了(le)碳纖維(wei)市(shi)場的(de)半(ban)壁(bi)江山(shan)，這主(zhu)要是由於其行業(ye)的(de)特殊性。飛機(ji)和飛機(ji)制(zhi)造(zao)對(dui)碳纖維(wei)的(de)強度(du)、壽命和(he)穩定(ding)性都有嚴(yan)格(ge)的(de)要求，所以航(hang)空(kong)級(ji)碳纖維(wei)的(de)價格遠遠高於(yu)其他行業(ye)。從產(chan)能來看，2019年日(ri)本(ben)東(dong)麗(li)及(ji)其收購(gou)的(de)Zoltek占(zhan)比32%，是行業(ye)龍(long)頭(tou)企業(ye)。其他主(zhu)要制(zhi)造(zao)商(shang)包(bao)括德(de)國SGL、日(ri)本(ben)三(san)菱麗陽(yang)、日(ri)本(ben)東(dong)邦、臺(tai)塑(su)、美(mei)國Hexcel、美(mei)國Cytec等(deng)。，而(er)在(zai)軍工(gong)、航(hang)空(kong)等(deng)高(gao)端(duan)領域，日美(mei)企業(ye)占(zhan)比更(geng)大。中國的(de)碳纖維(wei)研(yan)究與(yu)日本(ben)同時起(qi)步，但(dan)產(chan)業(ye)化(hua)進程緩慢(man)。外(wai)企(qi)依(yi)然(ran)封(feng)鎖國門(men)，國內(nei)企(qi)業(ye)未來發展潛力巨大。碳纖維(wei)是(shi)壹種(zhong)高(gao)科技(ji)密(mi)集型產(chan)品，涉及(ji)精餾(liu)提(ti)純、聚合(he)物(wu)合成、化(hua)纖(xian)紡絲(si)、高溫(wen)處(chu)理、表面(mian)處(chu)理、界面(mian)科學(xue)等(deng)多(duo)個(ge)學(xue)科。產業(ye)鏈(lian)長(chang)，產品系列多(duo)，生(sheng)產(chan)工藝(yi)復雜。產(chan)業(ye)發(fa)展涉(she)及(ji)產、學(xue)、研、用(yong)各(ge)個(ge)環(huan)節。進口(kou)碳纖維(wei)替代特征初顯(xian)。我(wo)國碳纖維(wei)國產(chan)化(hua)率為32%，進口部分(fen)主(zhu)要依(yi)賴日本(ben)和臺(tai)灣(wan)省。核(he)心技(ji)術(shu)尚未突破，依(yi)賴進口(kou)機(ji)械:中國碳纖維(wei)產(chan)業(ye)的(de)發展(zhan)受到原(yuan)絲(si)供應和高溫碳化爐設(she)備(bei)制(zhi)造(zao)的(de)制(zhi)約(yue)。

      目(mu)前(qian)國產(chan)碳纖維(wei)普遍性(xing)能控制(zhi)能力較弱。例如(ru)，高(gao)性(xing)能聚丙烯(xi)腈(jing)原(yuan)絲(si)的質(zhi)量問(wen)題壹直存(cun)在(zai)缺(que)陷，尤(you)其是對(dui)分(fen)子(zi)量(liang)分(fen)布等(deng)微觀(guan)指標(biao)的(de)控制(zhi)研(yan)究程度較(jiao)低。美國和(he)日(ri)本(ben)壟斷(duan)原(yuan)絲(si)供應，中國先(xian)進(jin)原(yuan)絲(si)很大程度上(shang)依(yi)賴進口(kou)，紡絲(si)原(yuan)液、噴絲(si)板組(zu)件(jian)等(deng)制(zhi)備(bei)技(ji)術(shu)。還不完美(mei)。在(zai)碳纖維(wei)制(zhi)造(zao)過(guo)程中，與(yu)碳化器相關的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)和專(zhuan)用(yong)設(she)備(bei)，我(wo)國與(yu)世界領(ling)先(xian)企(qi)業(ye)差(cha)距較(jiao)大(da)。碳化器是(shi)纖(xian)維(wei)被(bei)碳化的地方。根據最高工(gong)作(zuo)溫度(du)，可細分為低溫碳化器和(he)高(gao)溫碳化器。為了(le)獲(huo)得(de)高(gao)模(mo)量，需(xu)要超(chao)高(gao)溫碳化器或(huo)石(shi)墨(mo)化爐。高溫(wen)處(chu)理設(she)備(bei)是(shi)碳纖維(wei)生(sheng)產(chan)線的(de)核(he)心和關鍵(jian)設(she)備(bei)，其穩定(ding)性和可靠性直接(jie)影(ying)響碳纖維(wei)生(sheng)產(chan)線的(de)連續(xu)運行和(he)碳纖維(wei)產(chan)品的性(xing)能。由於國外(wai)設(she)備(bei)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)的壟斷(duan)，國內(nei)只能制(zhi)造(zao)小型的(de)國產(chan)碳化塔設(she)備(bei)。碳纖維(wei)生(sheng)產(chan)壁(bi)壘高(gao)，生(sheng)產(chan)效率低，影(ying)響成本(ben)優(you)化(hua):紡絲(si)和氧化(hua)碳化難以(yi)控制(zhi)。上(shang)遊聚丙烯(xi)腈(jing)(PAN)原(yuan)絲(si)經過(guo)預(yu)氧化(hua)、低(di)溫(wen)和高(gao)溫碳化得(de)到碳纖維(wei)。碳纖維(wei)中遊可制(zhi)成碳纖維(wei)織(zhi)物(wu)和碳纖維(wei)預(yu)浸料；對(dui)下(xia)遊預(yu)浸料進(jin)行加(jia)工和成型(xing)，以(yi)獲得(de)相應的最終產品。通常(chang)碳纖維(wei)的(de)生(sheng)產(chan)成本(ben)約為51%，約2.2kg原(yuan)絲(si)生(sheng)產(chan)1kg碳纖維(wei)。原(yuan)絲(si)生(sheng)產(chan)過(guo)程中，折(zhe)舊和能耗占(zhan)總(zong)量(liang)的(de)40%。提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)效率可以有效降低折(zhe)舊和噸能耗。碳纖維(wei)的(de)材(cai)料(liao)加工成本(ben)太高(gao)。目(mu)前(qian)90%以上(shang)的(de)碳纖維(wei)生(sheng)產(chan)使用(yong)聚(ju)丙烯(xi)腈(jing)基碳纖維(wei)，聚(ju)丙烯(xi)腈(jing)基碳纖維(wei)的(de)生(sheng)產(chan)工藝(yi)比傳(chuan)統的(de)金(jin)屬加(jia)工(gong)工藝(yi)復雜得(de)多(duo)。