匯智聯(lián)恒--2015-2020年中國碳纖維行業(yè)市場研究與發(fā)展趨勢預(yù)測報(bào)告匯智聯(lián)恒|STYLEREF"1"報(bào)告目錄匯智聯(lián)恒匯智聯(lián)恒20152015-2020年中國碳纖維行業(yè)市場研究與發(fā)展趨勢預(yù)測報(bào)告報(bào)告目錄TOC\o"1-8"\h\z\u報(bào)告目錄 2圖表目錄 5第一章碳纖維行業(yè)概述 11第一節(jié)碳纖維定義及分類 11第二節(jié)碳纖維的優(yōu)良性能 12第三節(jié)碳纖維技術(shù)含量 13第二章2013-2014年碳纖維行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀 18第一節(jié)航空領(lǐng)域 18第二節(jié)產(chǎn)業(yè)用方面 19第三節(jié)運(yùn)動(dòng)及休閑器材 21第三章2013-2014年全球碳纖維研究生產(chǎn)消費(fèi)情況 22第一節(jié)碳化纖維最新研究情況 22第二節(jié)PAN基碳纖維的生產(chǎn)現(xiàn)狀 23第三節(jié)全球高新增強(qiáng)纖維發(fā)展態(tài)勢評點(diǎn) 32第四節(jié)碳纖維研發(fā)的新動(dòng)向 37第五節(jié)碳纖維價(jià)格分析 39第六節(jié)碳纖維消費(fèi)情況分析 40一、世界碳纖維按地區(qū)需求的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測 40二、推動(dòng)碳纖維需求量增長的因素 43三、碳纖維未來產(chǎn)能分析 46四、世界各地區(qū)碳纖維的生產(chǎn)與消耗 52五、世界碳纖維按應(yīng)用領(lǐng)域需求的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測 60第四章2013-2014年各國碳纖維情況 69第一節(jié)世界各地區(qū)碳纖維生產(chǎn)消費(fèi)情況分析 69第二節(jié)日本碳纖維生產(chǎn)情況分析 71第三節(jié)美國 76第四節(jié)俄羅斯 78第五節(jié)我國碳纖維的發(fā)展?fàn)顩r 82第五章業(yè)內(nèi)部分重點(diǎn)企業(yè)分析 104第一節(jié)東邦特納克斯公司 104第二節(jié)東麗工業(yè)公司 107第三節(jié)三菱麗陽 111第四節(jié)赫氏 113第五節(jié)氰特工業(yè) 123第六節(jié)臺塑 134第七節(jié)卓業(yè)泰克 143第八節(jié)西格里 149第九節(jié)吳羽 150第十節(jié)中鋼吉炭 152一、企業(yè)簡介 152二、企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù) 153三、企業(yè)產(chǎn)品分析 179第十一節(jié)吉林化纖 180一、企業(yè)簡介 180二、企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù) 181三、企業(yè)產(chǎn)品分析 202第十二節(jié)方大炭素 202一、企業(yè)簡介 202二、企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù) 204三、企業(yè)產(chǎn)品分析 221第十三節(jié)金發(fā)科技 222一、企業(yè)簡介 222二、企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù) 223三、企業(yè)產(chǎn)品分析 235第十四節(jié)博云新材 238一、企業(yè)簡介 238二、企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù) 238三、企業(yè)產(chǎn)品分析 249第十五節(jié)其他重點(diǎn)企業(yè)分析 250一、中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司 250二、土耳其阿克薩 252三、韓國曉星 253四、上海德欣碳纖維技術(shù)有限公司 254五、吉林神舟碳纖維公司 254六、浙江嘉興中寶碳纖維有限公司 255七、大連興科碳纖維有限公司 256八、安徽華皖碳纖維公司 256第六章2013-2014年碳纖維相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析 258第一節(jié)航空行業(yè) 258第二節(jié)風(fēng)電發(fā)展 260第三節(jié)體育休閑用品 270第四節(jié)汽車產(chǎn)業(yè) 277第七章2015-2020年全球碳纖維行業(yè)發(fā)展前景分析 286第一節(jié)碳纖維應(yīng)用前景分析 286第二節(jié)全球碳纖維發(fā)展趨勢分析 293第三節(jié)碳纖維工藝趨勢 294第四節(jié)日本碳纖維材料有望商品化 299第八章2015-2020年國內(nèi)外碳纖維行業(yè)投資建議分析 301第一節(jié)我國碳纖維發(fā)展建議 301第二節(jié)對碳纖維未來發(fā)展的建議 304第三節(jié)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用電線電纜中的發(fā)展建議 306第四節(jié)碳纖維發(fā)展方向 312第五節(jié)碳纖維供需預(yù)測 316一、2015-2020年中國碳纖維行業(yè)供給預(yù)測 316二、2015-2020年中國碳纖維行業(yè)需求預(yù)測 317第六節(jié)國內(nèi)碳纖維發(fā)展的戰(zhàn)略建議 321第七節(jié)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展跨過高成本坎的對策 323第九章碳纖維行業(yè)SWOT分析 327第一節(jié)當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的優(yōu)劣勢分析 327第二節(jié)我國碳纖維企業(yè)的機(jī)會(huì)與威脅分析 329一、企業(yè)發(fā)展的市場機(jī)會(huì)分析 329二、企業(yè)發(fā)展面臨威脅分析 342第三節(jié)中國碳纖維行業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn) 350一、政策和體制風(fēng)險(xiǎn) 350二、技術(shù)發(fā)展風(fēng)險(xiǎn) 351三、市場競爭風(fēng)險(xiǎn) 352四、原材料壓力風(fēng)險(xiǎn) 355五、經(jīng)營管理風(fēng)險(xiǎn) 357圖表目錄TOC\h\z\t"圖表標(biāo)題"\c圖表1 世界PAN基碳纖維產(chǎn)量 23圖表2 DMSO濕紡一步法碳纖維生產(chǎn)流程 24圖表3 2011-2014年世界PAN基碳纖維需求量 28圖表4 2015-2020年世界PAN基碳纖維需求量預(yù)測 29圖表5 我國(大陸)PAN基碳纖維主要生產(chǎn)廠一覽表

(t/a) 30圖表6 國內(nèi)擬建或在建PAN原絲及PAN基碳纖維生產(chǎn)裝置一覽表

(t/a) 31圖表7 2010-2014年中國碳纖維市場價(jià)格 39圖表8 BMW-碳纖維車輪 40圖表9 波音787-碳纖維大量使用 41圖表10 全球主要碳纖維廠商分布 42圖表11 全球碳纖維供需平衡分析（噸） 42圖表12 全球主要碳纖維廠商產(chǎn)能統(tǒng)計(jì) 43圖表13 2011-2014世界碳纖維產(chǎn)能 46圖表14 2015-2020世界纖維產(chǎn)能預(yù)測 47圖表15 2011-2014中國碳纖維產(chǎn)能 47圖表16 2015-2020中國纖維產(chǎn)能預(yù)測 48圖表17 2011-2014世界碳纖維產(chǎn)量 52圖表18 風(fēng)力發(fā)電機(jī)成長與發(fā)展之路 53圖表19 碳纖維在葉片中的主要應(yīng)用部分和作用 53圖表20 國外其他采用碳纖維的葉片廠家 54圖表21 全球碳纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀-主要生產(chǎn)企業(yè) 55圖表22 全球碳纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀-市場份額 55圖表23 全球碳纖維廠家的地理分布 56圖表24 世界主要生產(chǎn)廠家產(chǎn)能情況（聚丙烯腈基碳纖維） 56圖表25 世界主要生產(chǎn)廠家產(chǎn)能情況（瀝青基碳纖維） 57圖表26 全球碳纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀-應(yīng)用領(lǐng)域 57圖表27 國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)分布 58圖表28 國內(nèi)碳纖維企業(yè)產(chǎn)能情況 59圖表29 我國碳纖維產(chǎn)品在應(yīng)用上集中于低端領(lǐng)域 60圖表30 2017年全球碳纖維應(yīng)用市場需求預(yù)測 63圖表31 2020年全球碳纖維按應(yīng)用領(lǐng)域需求預(yù)測 67圖表32 2017年全球不同工藝對碳纖維需求比例 68圖表33 2017年各類碳纖維原絲市場份額預(yù)測 68圖表34 全球主要碳纖維廠商分布 69圖表35 全球碳纖維供需平衡分析（噸） 70圖表36 全球主要碳纖維廠商產(chǎn)能統(tǒng)計(jì) 71圖表37 羅斯碳纖維及其制品 79圖表38 東邦特納克斯公司碳纖維規(guī)格 106圖表39 日本東麗公司碳纖維規(guī)格 109圖表40 日本三菱人造絲公司碳纖維規(guī)格 112圖表41 美國赫氏公司碳纖維規(guī)格 114圖表42 美國赫氏有限公司資產(chǎn)負(fù)債表 115圖表43 美國赫氏有限公司經(jīng)營情況 118圖表44 美國赫氏有限公司現(xiàn)金流量表 122圖表45 美國氰特工業(yè)公司經(jīng)營情況 124圖表46 美國氰特工業(yè)公司資產(chǎn)負(fù)債表 129圖表47 美國氰特工業(yè)公司現(xiàn)金流量表 132圖表48 臺灣臺塑工業(yè)集團(tuán)碳纖維規(guī)格 143圖表49 美國卓爾泰克公司經(jīng)營情況 144圖表50 中鋼集團(tuán)吉林炭素股份有限公司主要經(jīng)營數(shù)據(jù) 153圖表51 中鋼集團(tuán)吉林炭素股份有限公司財(cái)務(wù)指標(biāo) 156圖表52 中鋼集團(tuán)吉林炭素股份有限公司資產(chǎn)負(fù)債表 164圖表53 中鋼集團(tuán)吉林炭素股份有限公司現(xiàn)金流量表 171圖表54 吉林化纖股份有限公司主要經(jīng)營數(shù)據(jù) 181圖表55 吉林化纖股份有限公司財(cái)務(wù)指標(biāo) 184圖表56 吉林化纖股份有限公司資產(chǎn)負(fù)債表 191圖表57 吉林化纖股份有限公司現(xiàn)金流量表 197圖表58 方大炭素新材料科技股份有限公司主要經(jīng)營數(shù)據(jù) 204圖表59 方大炭素新材料科技股份有限公司財(cái)務(wù)指標(biāo) 207圖表60 方大炭素新材料科技股份有限公司資產(chǎn)負(fù)債表 214圖表61 金發(fā)科技股份有限公司主要經(jīng)營數(shù)據(jù) 223圖表62 金發(fā)科技股份有限公司財(cái)務(wù)指標(biāo) 226圖表63 湖南博云新材料股份有限公司主要經(jīng)營數(shù)據(jù) 238圖表64 湖南博云新材料股份有限公司財(cái)務(wù)指標(biāo) 241圖表65 中復(fù)神鷹碳纖維有限公司碳纖維規(guī)格 251圖表66 土耳其阿克薩公司碳纖維規(guī)格 252圖表67 韓國曉星集團(tuán)碳纖維規(guī)格 253圖表68 2008-2013年中國風(fēng)電新增及累計(jì)裝機(jī)容量趨勢圖 261圖表69 2008-2013中國風(fēng)電新增裝機(jī)容量和并網(wǎng)容量 262圖表70 全國各種能源發(fā)電量變化趨勢 262圖表71 2013年全國“棄風(fēng)”電量及分布情況 263圖表72 2008-2013年全國新增發(fā)電裝機(jī)能源結(jié)構(gòu)圖 264圖表73 2008-2013年全國累計(jì)發(fā)電裝機(jī)能源結(jié)構(gòu)圖 264圖表74 我國體育休閑用品銷售值 271圖表75 我國體育休閑用品民族品牌情況 271圖表76 2012-2014年月度汽車銷量及同比變化情況 279圖表77 2012-2014年月度乘用車銷量及同比變化情況 279圖表78 2012-2014年1.6L以下乘用車銷量及同比變化情況 280圖表79 2012-2014年商用車銷量及同比變化情況 280圖表80 2014年乘用車各系別市場份額 281圖表81 2014年國內(nèi)汽車銷售市場份額 281圖表82 中國復(fù)材的主要產(chǎn)品 314圖表83 2015-2020年我國碳纖維供給量預(yù)測 316圖表84 2015-2020年我國碳纖維需求量預(yù)測 321圖表85 2015-2020年我國碳纖維市場規(guī)模預(yù)測 341版權(quán)申明本報(bào)告是北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司的研究成果。本報(bào)告內(nèi)所有數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、結(jié)論的版權(quán)均屬北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司擁有。未經(jīng)北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司的明確書面許可，任何人不得以全文或部分形式（包含紙制、電子等）傳播。不可斷章取義或增刪、曲解本報(bào)告內(nèi)容。北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司對其獨(dú)立研究或與其他機(jī)構(gòu)共同合作的所有研究數(shù)據(jù)、研究技術(shù)方法、研究模型、研究結(jié)論及衍生服務(wù)產(chǎn)品擁有全部知識產(chǎn)權(quán)，任何人不得侵害和擅自使用。本報(bào)告及衍生產(chǎn)品最終解釋權(quán)歸北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司所有。免責(zé)聲明本報(bào)告所載資料的來源及觀點(diǎn)的出處皆被北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司認(rèn)為可靠，但北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司對這些信息本身的準(zhǔn)確性和完整性不作任何保證。盡管北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司相信本報(bào)告的研究和分析成果是準(zhǔn)確的并體現(xiàn)了行業(yè)發(fā)展趨勢，但所有閱讀本報(bào)告的讀者在確定相關(guān)的經(jīng)營和投資決策前應(yīng)尋求更多的行業(yè)信息作為依據(jù)。讀者須明白，本報(bào)告所載資料、觀點(diǎn)及推測僅反映北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司于最初發(fā)布此報(bào)告時(shí)的判斷，北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司可能會(huì)在此之后發(fā)布與此報(bào)告所載資料不一致及有不同觀點(diǎn)和推測的報(bào)告。北京匯智聯(lián)恒咨詢有限公司不對因使用此報(bào)告的材料而引致的損失負(fù)任何法律責(zé)任。第一章碳纖維行業(yè)概述第一節(jié)碳纖維定義及分類碳纖維（carbonfiber，簡稱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。3分類：碳纖維按原料來源可分為聚丙烯腈基碳纖維、1K碳纖制作的管瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維；按性能可分為通用型、高強(qiáng)型、中模高強(qiáng)型、高模型和超高模型碳纖維；按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕、模量為100G帕左右。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模量300G帕以上）。強(qiáng)度大于4000兆帕的又稱為超高強(qiáng)型；模量大于450G帕的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。[14]市場上90%以上碳纖維以PAN基碳纖維為主。由于碳纖維神秘的面紗尚未完全揭開，人們還不能直接用碳或石墨來制取，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）為原料，將有機(jī)纖維與塑料樹脂結(jié)合在一起炭化制得碳纖維。[4][15-17]PAN基碳纖維PAN基碳纖維的生產(chǎn)工藝主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個(gè)過程:首先通過丙烯腈聚合和紡紗等一系列工藝加工成被稱為“母體“的聚丙烯腈纖維或原絲，將這些原絲放入氧化爐中在200到300℃進(jìn)行氧化，還要在碳化爐中，在溫度為1000到2000℃下進(jìn)行碳化等工序制成碳纖維。[18][19]瀝青基碳纖維美國發(fā)明了紡織瀝青基碳纖維用的含有基金屬中間相瀝青，原絲經(jīng)穩(wěn)定化和碳化后，碳纖維的拉伸強(qiáng)度為3.5G帕，模量為252G帕；法國研制了耐熱和高導(dǎo)電的中間相瀝青基碳纖維；波蘭開發(fā)了新型金屬涂覆碳纖維的方法，例如涂覆銅的瀝青基碳纖維是用混合法制成，先用銅鹽與各向同性煤瀝青混勻，進(jìn)行離心紡絲，在空氣中穩(wěn)定化并在高溫氫氣中處理，得到合金銅的碳纖維。世界瀝青基碳纖維的生產(chǎn)能力較小，國內(nèi)瀝青基碳纖維的研究和開發(fā)較早，但在開發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用方面與國外相比有較大的差距。[19-20]碳纖維按產(chǎn)品規(guī)格的不同被劃分為宇航級和工業(yè)級兩類，亦稱為小絲束和大絲束。通常把48K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括360K和480K等。宇航級碳纖維初期以3K為主，逐漸發(fā)展為12K和24K，主要應(yīng)用于國防軍工和高技術(shù)，以及體育休閑用品，像飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和釣魚桿、球桿球拍等。工業(yè)級碳纖維應(yīng)用于不同民用工業(yè)，包括：紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機(jī)電、土木建筑、交通運(yùn)輸和能源等。第二節(jié)碳纖維的優(yōu)良性能碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(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。碳纖維與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。組成結(jié)構(gòu)碳纖維是含碳量高于90%的無機(jī)高分子纖維。其中含碳量高于99%的稱石墨纖維。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。[5]碳纖維各層面間的間距約為3.39到3.42A，各平行層面間的各個(gè)碳原子，排列不如石墨那樣規(guī)整，層與層之間借范德華力連接在一起。[6]通常也把碳纖維的結(jié)構(gòu)看成由兩維有序的結(jié)晶和孔洞組成，其中孔洞的含量、大小和分布對碳纖維的性能影響較大。[7]當(dāng)孔隙率低于某個(gè)臨界值時(shí)，孔隙率對碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度無明顯的影響。有些研究指出，引起材料力學(xué)性能下降的臨界孔隙率是1%-4%。孔隙體積含量在0-4%范圍內(nèi)時(shí)，孔隙體積含量每增加1%，層間剪切強(qiáng)度大約降低7%。通過對碳纖維環(huán)氧樹脂和碳纖維雙馬來亞胺樹脂層壓板的研究看出，當(dāng)孔隙率超過0.9%時(shí)，層間剪切強(qiáng)度開始下降。由試驗(yàn)得知，孔隙主要分布在纖維束之間和層間界面處。并且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，并顯著降低了層合板中層間界面的面積。當(dāng)材料受力時(shí)，易沿層間破壞，這也是層間剪切強(qiáng)度對孔隙相對敏感的原因。另外孔隙處是應(yīng)力集中區(qū)，承載能力弱，當(dāng)受力時(shí)，孔隙擴(kuò)大形成長裂紋，從而遭到破壞。即使兩種具有相同孔隙率的層壓板（在同一養(yǎng)護(hù)周期運(yùn)用不同的預(yù)浸方法和制造方式），它們也表現(xiàn)處完全不同的力學(xué)行為。力學(xué)性能隨孔隙率的增加而下降的具體數(shù)值不同，表現(xiàn)為孔隙率對力學(xué)性能的影響離散性大且重復(fù)性差。由于包含大量可變因素，孔隙對復(fù)合材料層壓板力學(xué)性能的影響是個(gè)很復(fù)雜的問題。這些因素包含：孔隙的形狀、尺寸、位置；纖維、基體和界面的力學(xué)性能；靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)的荷載。相對于孔隙率和孔隙長寬比，孔隙尺寸、分布對力學(xué)性能的影響更大些。并發(fā)現(xiàn)大的孔隙（面積>0.03mm2）對力學(xué)性能有不利影響，這歸因于孔隙對層間富膠區(qū)的裂紋擴(kuò)展的產(chǎn)生影響。第三節(jié)碳纖維技術(shù)含量2材料特性物理性質(zhì)碳纖維兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征，碳纖維碳纖維是一種的力學(xué)性能優(yōu)異的新材料。碳纖維拉伸強(qiáng)度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa。密度約為1.5到2.0克每立方厘米，這除與原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要決定于炭化處理的溫度。一般經(jīng)過高溫3000℃石墨化處理，密度可達(dá)2.0克每立方厘。再加上它的重量很輕，它的比重比鋁還要輕，不到鋼的1/4，比強(qiáng)度是鐵的20倍。碳纖維的熱膨脹系數(shù)與其它纖維不同，它有各向異性的特點(diǎn)。碳纖維的比熱容一般為7.12。熱導(dǎo)率隨溫度升高而下降平行于纖維方向是負(fù)值（0.72到0.90），而垂直于纖維方向是正值（32到22）。碳纖維的比電阻與纖維的類型有關(guān)，在25℃時(shí)，高模量為775，高強(qiáng)度碳纖維為每厘米1500。這使得碳纖維在所有高性能纖維中具有最高的比強(qiáng)度和比模量。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比，碳纖維在物理性能上具有強(qiáng)度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，可以稱為新材料之王。[3][9-11]碳纖維除了具有一般碳素材料的特性外，碳纖維編織布碳纖維編織布[12]其外形有顯著的各向異性柔軟，可加工成各種織物，又由于比重小，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其比強(qiáng)度、比模量綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。[11]碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500兆帕以上，是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量為230到430G帕亦高于鋼；因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000兆帕以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59兆帕左右，其比模量也比鋼高。與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量（指表征在彈性限度內(nèi)物質(zhì)材料抗拉或抗壓的物理量）是玻璃纖維的3倍多；與凱芙拉纖維相比，不僅楊氏模量是其的2倍左右。碳纖維環(huán)氧樹脂層壓板的試驗(yàn)表明，隨著孔隙率的增加，強(qiáng)度和模量均下降。孔隙率對層間剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量的影響非常大；拉伸強(qiáng)度隨著孔隙率的增加下降的相對慢一些；拉伸模量受孔隙率影響較小。碳纖維還具有極好的纖度（纖度的表示法之一是9000米長纖維的克數(shù)），一般僅約為19克，拉力高達(dá)300kg每微米。幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多一系列的優(yōu)異性能，因此在旨度、剛度、重度、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域。在不接觸空氣和氧化劑時(shí)，碳纖維能夠耐受3000度以上的高溫，具有突出的耐熱性能，與其他材料相比，碳纖維要溫度高于1500℃時(shí)強(qiáng)度才開始下降，而且溫度越高，纖維強(qiáng)度越大。碳纖維的徑向強(qiáng)度不如軸向強(qiáng)度，因而碳纖維忌徑向強(qiáng)力（即不能打結(jié)）而其他材料的晶須性能也早已大大的下降。另外碳纖維還具有良好的耐低溫性能，如在液氮溫度下也不脆化。[3][9][13]化學(xué)性質(zhì)碳纖維的化學(xué)性質(zhì)與碳相識，它除能被強(qiáng)氧化劑氧化外，對一般堿性是惰性的。在空氣中溫度高于400℃時(shí)則出現(xiàn)明顯的氧化，生成CO與CO2。[6-7]碳纖維對一般的有機(jī)溶劑、酸、堿都具有良好的耐腐蝕性，不溶不脹，耐蝕性出類拔萃，完全不存在生銹的問題。[11]有學(xué)者在1981年將PAN基碳纖維浸泡在強(qiáng)堿氫氧化鈉溶液中，時(shí)間已過去30多年，它仍保持纖維形態(tài)。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，碳纖維的電動(dòng)勢為正值，而鋁合金的電動(dòng)勢為負(fù)值。當(dāng)碳纖維復(fù)合材料與與鋁合金組合應(yīng)用時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。[4]碳纖維還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性[3][9][13]。制備方式工業(yè)化生產(chǎn)碳纖維按原料路線可分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類，但主要生產(chǎn)前兩種碳纖維。由粘膠纖維制取高力學(xué)性能的碳纖維必須經(jīng)高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術(shù)難度大，設(shè)備復(fù)雜，原料豐富碳化收率高，但因原料調(diào)制復(fù)雜、產(chǎn)品性能較低，亦未得到大規(guī)模發(fā)展；由聚丙烯腈纖維原絲制得的高性能碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其他方法簡單，產(chǎn)量約占全球碳纖維總產(chǎn)量的90%以上。[18][22-23]工藝流程碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得。應(yīng)用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的制造包括纖維紡絲、熱穩(wěn)定化（預(yù)氧化）、碳化、石墨化等4個(gè)過程。其間伴隨的化學(xué)變化包括，脫氫、環(huán)化、預(yù)氧化、氧化及脫氧等。[22-23]從粘膠纖維制取高力學(xué)性能的碳纖維必須經(jīng)高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術(shù)難度大、設(shè)備復(fù)雜，產(chǎn)品主要為耐燒蝕材料及隔熱材料所用；由瀝青制取碳纖維，原料來源豐富，碳化收率高，但因原料調(diào)制復(fù)雜、產(chǎn)品性能較低，亦未得到大規(guī)模發(fā)展；由聚丙烯腈纖維原絲可制得高性能的碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其它方法簡單力學(xué)性能優(yōu)良，自20世紀(jì)60年代后在碳纖維工業(yè)發(fā)展良好。聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個(gè)過程。[19][21]原絲生產(chǎn)過程主要包括聚合、脫泡、計(jì)量、噴絲、牽引、水洗、上油、烘干收絲等工序。[19][21]碳化過程主要包括放絲、預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘干、收絲卷繞等工序。PAN基碳纖維的制備聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料制成的碳纖維，主要作復(fù)合材料用增強(qiáng)體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維。為了制造出高性能碳纖維并提高生產(chǎn)率，工業(yè)上常采用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對原料的要求是：雜質(zhì)、缺陷少；細(xì)度均勻，并越細(xì)越好；強(qiáng)度高，毛絲少；纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大于80%；熱轉(zhuǎn)化性能好。[6][24]生產(chǎn)中制取聚丙烯腈纖維的過程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三單體（丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等）共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂（分子量高于6到8萬），然后樹脂經(jīng)溶劑（硫氰酸鈉、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等）溶解，形成粘度適宜的紡絲液，經(jīng)濕法、干法或干濕法進(jìn)行紡絲，再經(jīng)水洗、牽伸、干燥和熱定型即制成聚丙烯腈纖維。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化，不能保持其原來的纖維狀態(tài)。制備碳纖維時(shí)，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚搭A(yù)氧化處理。預(yù)氧化處理是纖維碳化的預(yù)備階段。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃，保溫0.5h到3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色、棕色，最后形成黑色的預(yù)氧化纖維。是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化后，發(fā)生氧化、熱解、交聯(lián)、環(huán)化等一系列化學(xué)反應(yīng)形成耐熱梯型高分子的結(jié)果。再將預(yù)氧化纖維在氮?dú)庵羞M(jìn)行高溫處理1600℃的碳化處理，則纖維進(jìn)一步產(chǎn)生交聯(lián)環(huán)化、芳構(gòu)化及縮聚等反應(yīng)，并脫除氫、氮、氧原子，最后形成二維碳環(huán)平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和層片粗糙平行的亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。由PAN原絲制備碳纖維的工藝流程如下：PAN原絲→預(yù)氧化→碳化→石墨化→表面處理→卷取→碳纖維。第一、原絲制備，聚丙烯腈和粘膠原絲主要采用濕法紡絲制得，瀝青和酚醛原絲則采用熔體紡絲制得。制備高性能聚丙烯腈基碳纖維需采用高純度、高強(qiáng)度和質(zhì)量均勻的聚丙烯腈原絲，制備原絲用的共聚單體為衣康酸等。制備各向異性的高性能瀝青基碳纖維需先將瀝青預(yù)處理成中間相、預(yù)中間相（苯可溶各向異性瀝青）和潛在中間相（喹啉可溶各向異性瀝青）等。作為燒蝕材料用的粘膠基碳纖維，其原絲要求不含堿金屬離子。第二、預(yù)氧化（聚丙烯腈纖維200到300℃）、不融化（瀝青200到400℃）或熱處理（粘膠纖維240℃），以得到耐熱和不熔的纖維，酚醛基碳纖維無此工序。第三、碳化，其溫度為：聚丙烯腈纖維1000到1500℃，瀝青1500到1700℃，粘膠纖維400到2000℃。第四、石墨化，聚丙烯腈纖維為2500到3000℃，瀝青2500到2800℃，粘膠纖維3000到3200℃。第五、表面處理，進(jìn)行氣相或液相氧化等，賦予纖維化學(xué)活性，以增大對樹脂的親和性。第六、上漿處理，防止纖維損傷，提高與樹脂母體的親和性。所得纖維具有各種不同的斷面結(jié)構(gòu)。技術(shù)要點(diǎn)要想得到質(zhì)量好碳纖維，需要注意一下技術(shù)要點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)原絲高純化、高強(qiáng)化、致密化以及表面光潔無暇是制備高性能碳纖維的首要任務(wù)。碳纖維系統(tǒng)工程需從原絲的聚合單體開始。原絲質(zhì)量既決定了碳纖維的性質(zhì)，又制約其生產(chǎn)成本。優(yōu)質(zhì)PAN原絲是制造高性能碳纖維的首要必備條件。[22]（2）雜質(zhì)缺陷最少化，這是提高碳纖維拉伸強(qiáng)度的根本措施，也是科技工作者研究的熱門課題。在某種意義上說，提高強(qiáng)度的過程實(shí)質(zhì)上就是減少、減小缺陷的過程。[22]（3）在預(yù)氧化過程中，保證均質(zhì)化的前提下，盡可能縮短預(yù)氧化時(shí)間。這是降低生產(chǎn)成本的方向性課題。（4）研究高溫技術(shù)和高溫設(shè)備以及相關(guān)的重要構(gòu)件。高溫炭化溫度一般在1300到1800℃，石墨化一般在2500到3000℃。在如此高的溫度下操作，既要連續(xù)運(yùn)行、又要提高設(shè)備的使用壽命，所以研究新一代高溫技術(shù)和高溫設(shè)備就顯得格外重要。如在惰性氣體保護(hù)、無氧狀態(tài)下進(jìn)行的微波、等離子和感應(yīng)加熱等技術(shù)。第二章2013-2014年碳纖維行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀第一節(jié)航空領(lǐng)域航空航天碳纖維是火箭、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料。將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在戰(zhàn)略導(dǎo)彈的彈體和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上，可大大減輕重量，提高導(dǎo)彈的射程和突擊能力，如美國80年代研制的洲際導(dǎo)彈三級殼體全都采用碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。碳纖維復(fù)合材料在新一代戰(zhàn)斗機(jī)上也開始得到大量使用，如美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)F22采用了約為24%的碳纖維復(fù)合材料，從而使該戰(zhàn)斗機(jī)具有超高音速巡航、超視距作戰(zhàn)、高機(jī)動(dòng)性和隱身等特性。美國波音推出新一代高速寬體客機(jī)的音速巡洋艦，約60%的結(jié)構(gòu)部件都將采用強(qiáng)化碳纖維塑料復(fù)合材料制成，其中包括機(jī)翼。中國自行研制的碳纖維復(fù)合材料剎車預(yù)制件性能達(dá)到國際水平。采用這一預(yù)制件技術(shù)所制備的的國產(chǎn)碳和碳剎車盤已批量裝備于國防重點(diǎn)型號的軍用飛機(jī)，并在B757型民航飛機(jī)上使用，在其它機(jī)型上的使用也在實(shí)驗(yàn)考核中，并將向坦克、高速列車、高級轎車、賽車等推廣使用。碳纖維比鋁輕但強(qiáng)度相似。碳纖維在艦艇上也有重要的應(yīng)用價(jià)值，可減輕艦艇的結(jié)構(gòu)重量，增加艦艇有效載荷，從而提高運(yùn)送作戰(zhàn)物資的能力，碳纖維不存在腐蝕生銹的問題。[11]由于使用碳纖維材料可以大幅降低結(jié)構(gòu)重量，因而可顯著提高燃料效率。采用碳纖維與塑料制成的復(fù)合材料制造的飛機(jī)以及衛(wèi)星、火箭等宇宙飛行器，噪音小，而且因質(zhì)量小而動(dòng)力消耗少，可節(jié)約大量燃料。據(jù)報(bào)道，航天飛行器的質(zhì)量每減少1kg，就可使運(yùn)載火箭減輕500千克。[3][31][34]碳纖維還是讓大型民用飛機(jī)、汽車、高速列車等現(xiàn)代交通工具實(shí)現(xiàn)“輕量化“的完美材料。航空應(yīng)用中對碳纖維的需求正在不斷增多，新一代大型民用客機(jī)空客A380和波音787使用了約為50%的碳纖維復(fù)合材料。波音777飛機(jī)利用碳纖維做結(jié)構(gòu)材料，包括水平和垂直的橫尾翼和橫梁稱為重要結(jié)構(gòu)材料，所以對其質(zhì)量要求極其苛刻。波音787的機(jī)身也采用碳纖維，這使飛機(jī)飛得更快，油耗更低，同時(shí)能增加客艙濕度，讓乘客更舒適。空客也在他們的飛機(jī)上使用了大量的碳纖維，碳纖維將被大量應(yīng)用在新型客機(jī)A380上。這使飛機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)重量減輕了20%，比同類飛機(jī)可節(jié)省20%的燃油，從而大幅降低了運(yùn)行成本、減少二氧化碳排放。[第二節(jié)產(chǎn)業(yè)用方面碳纖維是發(fā)展國防軍工與國民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略物資，碳纖維單絲拉伸曲線屬于技術(shù)密集型的關(guān)鍵材料，隨著從短纖碳纖維到長纖碳纖維的學(xué)術(shù)研究，使用碳纖維制作發(fā)熱材料的技術(shù)和產(chǎn)品也逐漸普及。在當(dāng)今世界高速工業(yè)化的大背景下，碳纖維用途正趨向多樣化。中國已經(jīng)有使用長纖作為高性能纖維的一種，在要求高溫，物理穩(wěn)定性高的場合，碳纖維復(fù)合材料具備不可替代的優(yōu)勢。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，正是由于兼具優(yōu)異性能，碳纖維在國防和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。碳纖維碳材料已在軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。從航天、航空、汽車、電子、機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動(dòng)器材和休閑用品等。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可以應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。球棒等體育領(lǐng)域。碳纖維是典型的高科技領(lǐng)域中的新型工業(yè)材料。復(fù)合材料碳纖維在傳統(tǒng)使用中除用作絕熱保溫材料外。多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維已成為先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料。由于碳纖維復(fù)合材料具有輕而強(qiáng)、輕而剛、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好以及設(shè)計(jì)性好、可大面積整體成型等特點(diǎn)，已在航空航天、國防軍工和民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。[11]碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。高性能碳纖維是制造先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料。土木建筑土木建筑領(lǐng)域：碳纖維也應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑物、鐵路公路橋梁、隧道、煙囪、塔結(jié)構(gòu)等的加固補(bǔ)強(qiáng)，在鐵路建筑中，大型的頂部系統(tǒng)和隔音墻在未來會(huì)有很好的應(yīng)用，這些也將是碳纖維很有前景的應(yīng)用方面。具有密度小，強(qiáng)度高，耐久性好，抗腐蝕能力強(qiáng)，可耐酸、堿等化學(xué)品腐蝕，柔韌性佳，應(yīng)變能力強(qiáng)的特點(diǎn)。用碳纖維管制作的桁梁構(gòu)架屋頂，比鋼材輕50%左右，使大型結(jié)構(gòu)物達(dá)到了實(shí)用化的水平，而且施工效率和抗震性能得到了大幅度提高。另外，碳纖維做補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，不需要增加螺栓和鉚釘固定，對原混凝土結(jié)構(gòu)擾動(dòng)較小，施工工藝簡便[33]。汽車材料碳纖維材料也成為汽車制造商青睞的材料，在汽車內(nèi)外裝飾中開始大量采用。碳纖維作為汽車材料，最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，重量僅相當(dāng)于鋼材的20%到30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化，取得突破性進(jìn)展，并帶來節(jié)省能源的社會(huì)效益。業(yè)界認(rèn)為，碳纖維在汽車制造領(lǐng)域的使用量會(huì)變大。中科院研發(fā)的一輛碳纖維小汽車主要在外殼上：在普通材質(zhì)的汽車引擎蓋上，榔頭用力敲擊，漆蓋上很有可能會(huì)有凹陷，而這輛車的車殼卻非常堅(jiān)固，用力敲擊車蓋后會(huì)迅猛反彈，表面絲毫未損。研究人員表示采用碳纖維復(fù)合材料做的汽車，比起普通用鋼材制造的汽車的最大特點(diǎn)是輕和快。碳纖維汽車拋棄了傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)，大量采用碳纖維材料制成，比普通鋼材的汽車重量能減少60%。在同樣用油情況下，這輛車每小時(shí)可以多開50公里[36]。碳纖維雖然輕，但有較好的安全性，雖然碳纖維的看起來像塑料，但實(shí)際上這種材料抗沖擊性比鋼鐵強(qiáng)，特別是用碳纖維做成的方向盤，機(jī)械強(qiáng)度和抗沖性更高。在復(fù)合材料的配合下，碳纖維汽車成了家用車中的裝甲車。這種碳纖維材料已經(jīng)在高速列車的裙擺上應(yīng)用。纖維加固碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國家。中國的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚，但隨著中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固。常用的加固方法有很多，如：加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。中國從1997年開始從國外引進(jìn)碳纖維復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究。成為了研究和工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。國內(nèi)已有數(shù)十個(gè)高校和科研院所開展了此項(xiàng)研究工作，并取得了一批接近國際先進(jìn)水平的研究成果。由于中國具有世界上最為巨大的土木建筑市場，碳纖維加固建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將呈現(xiàn)不斷增長的的趨勢。第三節(jié)運(yùn)動(dòng)及休閑器材體育用品碳纖維在運(yùn)用在運(yùn)動(dòng)休閑領(lǐng)域中，像球桿、釣魚竿、網(wǎng)球拍羽毛球拍、自行車、滑雪杖、滑雪板、帆板桅桿、航海船體等運(yùn)動(dòng)用品都是碳纖維的主要用戶之一。碳纖維運(yùn)用在日常用品，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品也可以看到碳纖維的身影。體育應(yīng)用中的三項(xiàng)重要應(yīng)用為球棒和球拍框架。據(jù)估計(jì)每年的球棒的產(chǎn)量為3400萬副。全世界40%的碳纖維球棒都是由碳纖維制成的。全世界碳纖維釣魚桿的產(chǎn)量約為每年2000萬副。網(wǎng)球拍框架的市場容量約為每年600萬副，其它的體育項(xiàng)目應(yīng)用還包括冰球棍、滑雪杖等。碳纖維還應(yīng)用在劃船、賽艇等其它海洋運(yùn)動(dòng)中。第三章2013-2014年全球碳纖維研究生產(chǎn)消費(fèi)情況第一節(jié)碳化纖維最新研究情況1、高模高強(qiáng)碳纖維國產(chǎn)化技術(shù)開發(fā)取得重大突破2015年04月01日近日，由北京化工大學(xué)承擔(dān)的北京市科委新材料專項(xiàng)課題“M40J高模高強(qiáng)碳纖維國產(chǎn)化制備技術(shù)研發(fā)”順利通過專家驗(yàn)收。碳纖維是國防工業(yè)武器裝備和國民經(jīng)濟(jì)的高端裝備、重大基礎(chǔ)工程、交通運(yùn)輸、新能源等領(lǐng)域的關(guān)鍵原材料之一，M40J高模高強(qiáng)碳纖維是支撐航天技術(shù)發(fā)展的重要結(jié)構(gòu)材料。該課題突破了國產(chǎn)M40J級高模高強(qiáng)碳纖維石墨微晶疊層厚度的調(diào)控、原絲牽伸匹配和預(yù)氧化環(huán)狀結(jié)構(gòu)含量控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成了原絲和預(yù)氧化碳化石墨化的完整制備工藝，能滿足衛(wèi)星結(jié)構(gòu)用碳纖維的基礎(chǔ)指標(biāo)要求；在此基礎(chǔ)上，課題組形成了百公斤級/年國產(chǎn)M40J級碳纖維的小批量樣品提供能力，并建立了國內(nèi)第一個(gè)“M40J級高模高強(qiáng)碳纖維復(fù)絲拉伸性能測試方法”。課題在執(zhí)行期間，申請發(fā)明專利3項(xiàng)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文20余篇，形成的國產(chǎn)M40J級碳纖維制備成套技術(shù)，為產(chǎn)品工程化制備及更高級別高模高強(qiáng)碳纖維的研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3、勝利油田碳纖維連續(xù)抽油桿技術(shù)研究取得突破2015-04-1009:00:45據(jù)悉金屬抽油桿的存在歷史已經(jīng)有一百多年了，現(xiàn)在勝利油田石油工程技術(shù)研究院采機(jī)所的專家說，是時(shí)候引入新材料來替代它了。能存在這么久，確實(shí)說明金屬抽油桿的價(jià)值，而且難以取代，但在油田經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)以及低油價(jià)等背景下，金屬抽油桿的局限性也越來也顯著。比如自身比重大，難以下得更深；還比如易腐蝕、能耗高等等。統(tǒng)計(jì)顯示，如果桿柱重量降低一半，僅電耗就能降低20-30%。所以按照油田開發(fā)現(xiàn)狀的需求及節(jié)能降耗的要求，研發(fā)高強(qiáng)、質(zhì)輕、耐腐、抗磨的新材料替代金屬抽油桿就成為必須要解決的現(xiàn)實(shí)問題。勝利工程院采機(jī)所科研人員從2014年立項(xiàng)“碳纖維連續(xù)抽油桿應(yīng)用技術(shù)研究”，截至目前已完成原材料適應(yīng)性評價(jià)與完善以及制造工藝研究與配套等研究，并成功進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，取得不俗效果。研發(fā)的碳纖維連續(xù)桿為復(fù)合新材料制成的高強(qiáng)度抽油桿，具有重量輕、抗磨、防腐的優(yōu)良特性。在東辛、勝采、純梁、臨盤等4個(gè)采油廠進(jìn)行了16井次的現(xiàn)場試驗(yàn)，累計(jì)應(yīng)用碳桿23372米，碳纖維桿最大下深1960米，泵掛最深3001米，碳/鋼桿應(yīng)用范圍比1.1-3.7，替代鋼桿53.4%-78.7%，下井成功率100%，桿柱載荷平均降低50.8%。最長生產(chǎn)時(shí)間已達(dá)11個(gè)月且繼續(xù)有效。由于碳纖維連續(xù)桿可有效解決常規(guī)有桿泵舉升能耗高、下泵深度受限、磨蝕嚴(yán)重等問題，工業(yè)化普及推廣前景廣闊。第二節(jié)PAN基碳纖維的生產(chǎn)現(xiàn)狀一、國內(nèi)PAN基碳纖維生產(chǎn)狀況碳纖維按照原絲的不同可分為PAN基碳纖維、黏膠基碳纖維、瀝青基碳纖維、酚醛基碳纖維，從目前市場來看，PAN基碳纖維要算是碳纖維市場的主流，應(yīng)用的市場領(lǐng)域較多，PAN基碳纖維不僅具有所有原絲相同的性能，還具有很強(qiáng)的抗壓抗彎性能，一直在增強(qiáng)復(fù)合材料中保持著主導(dǎo)地位。由于碳纖維研發(fā)的核心技術(shù)遭到國外一些國家的壟斷，因此PAN基碳纖維生產(chǎn)工藝相對簡單，產(chǎn)品的性能基本能夠滿足于目前市場的需求，PAN基碳纖維可作為鋼材等金屬材料的替代材料和新一代軍民兩用新材料，世界年生產(chǎn)量達(dá)到7萬噸，僅次于芳綸，躍居世界高性能纖維的第二位。世界PAN基碳纖維產(chǎn)量時(shí)間世界PAN基碳纖維產(chǎn)量（萬噸）2011年5.82012年6.42013年72014年7.7資料來源：中國新材料協(xié)會(huì)從未來發(fā)展前景來看，隨著世界工業(yè)的迅速發(fā)展，在航天、交通等領(lǐng)域，零件的強(qiáng)度需要大大的提高，重量也要降下去，因此碳纖維材料將來肯定是成為高強(qiáng)度材料領(lǐng)域內(nèi)的主導(dǎo)者。無錫威盛碳纖維公司也將一如既往的專注于碳纖維的生產(chǎn)加工，為市場帶來更多高質(zhì)量的碳纖維材料。國內(nèi)PAN基碳纖維生產(chǎn)狀況生產(chǎn)流程聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料制成的碳纖維，主要作復(fù)合材料用增強(qiáng)體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維。為了制造出高性能碳纖維并提高生產(chǎn)率，工業(yè)上常采用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對原料的要求是:雜質(zhì)、缺陷少;細(xì)度均勻，并越細(xì)越好;強(qiáng)度高，毛絲少;纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大于80%;熱轉(zhuǎn)化性能好。DMSO濕紡一步法碳纖維生產(chǎn)流程資料來源：中國新材料協(xié)會(huì)生產(chǎn)中制取聚丙烯腈纖維的過程是:先由丙烯腈和其他少量第二、第三單體(丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等)共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂(分子量高于6～8萬)，然后樹脂經(jīng)溶劑(硫氰酸鈉、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等)溶解，形成粘度適宜的紡絲液，經(jīng)濕法、干法或干－濕法進(jìn)行紡絲，再經(jīng)水洗、牽伸、干燥和熱定型即制成聚丙烯腈纖維。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化，不能保持其原來的纖維狀態(tài)。因此，制備碳纖維時(shí)，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚搭A(yù)氧化處理。預(yù)氧化處理是纖維碳化的預(yù)備階段。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃，保溫0.5～3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色、棕色，最后形成黑色的預(yù)氧化纖維。這是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化后，發(fā)生氧化、熱解、交聯(lián)、環(huán)化等一系列化學(xué)反應(yīng)形成耐熱梯型高分子的結(jié)果。再將預(yù)氧化纖維在氮?dú)庵羞M(jìn)行高溫處理(600℃)，即碳化處理，則纖維進(jìn)一步產(chǎn)生交聯(lián)環(huán)化、芳構(gòu)化及縮聚等反應(yīng)，并脫除氫、氮、氧原子，最后形成二維碳環(huán)平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和層片粗糙平行的亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。3.2技術(shù)難點(diǎn)3.2.1聚合原料的純化與聚合聚合原料中存在的大量的無機(jī)和有機(jī)雜質(zhì)對聚合反應(yīng)本身乃至碳纖維的性能有著極大的影響:(1)無機(jī)雜質(zhì):所有金屬離子對提高碳纖維的性能都是有害的:一方面堿金屬是碳的氧化催化劑，而且在PAN原絲的高溫處理過程中會(huì)逐漸逸出，留下孔隙缺陷;另一方面過渡金屬在高溫下可與碳形成共熔體或金屬碳化物，破壞了碳纖維結(jié)晶的連續(xù)性。而且鐵離子是聚合體系的高效阻聚劑。(2)有機(jī)雜質(zhì):它們的存在將會(huì)在聚合過程中破壞樹脂結(jié)構(gòu)的規(guī)整性;在高溫炭化過程中分解放出大量氣體，使纖維產(chǎn)生孔隙缺陷，同時(shí)生成焦油狀物質(zhì)粘附在纖維的表面，對炭化的質(zhì)、能傳遞過程不利。因此為了保證原絲的質(zhì)量，必須在聚合前純化兩種主要的聚合原料:丙烯腈和二甲基亞砜，通過離子交換的方法大大降低其中的金屬離子的含量，使之符合聚合的要求。原材料的純化是何等的困難。想在國內(nèi)買到99.95%的光譜純的丙烯腈幾乎是不大可能。而且進(jìn)口的價(jià)格太高，99.5%的價(jià)格要比95%高10倍。在丙烯腈聚合工藝上如何得到分子量大且單分散的聚丙烯腈也是相當(dāng)困難的，并且原料本身純度不夠也使得聚合成為一件難上加難的事。現(xiàn)階段國內(nèi)在原絲質(zhì)量上的問題一直沒有得到解決，這也是我國碳纖維質(zhì)量低下的一個(gè)根本原因。3.2.2上漿劑的研制在碳纖維材料的應(yīng)用中，由聚丙烯睛原絲經(jīng)過氧化、石墨化以及后續(xù)表面電化學(xué)處理工序之后，碳纖維表面的表面上漿成為編織構(gòu)件并進(jìn)一步浸漬復(fù)合材料樹脂之前的不缺少的關(guān)鍵工序，上漿層樹脂在增進(jìn)碳纖維與復(fù)合材料基體相互結(jié)合力，提高碳纖維復(fù)合材料綜合力學(xué)性能中具有關(guān)鍵性的作用，因此上漿劑與配套上漿工藝技術(shù)為研制碳纖維材料需要解決的一項(xiàng)重要關(guān)鍵技術(shù)。國際上研制與應(yīng)用水基溶液性碳纖維上漿劑已經(jīng)成為發(fā)展的一個(gè)技術(shù)方向，可以采用與碳纖維復(fù)合材料基體樹脂相容性良好的高分子樹脂，研制乳液粒徑數(shù)百納米并具有良好儲(chǔ)存與稀釋穩(wěn)定性的水溶性上漿劑乳液。3.2.3電化學(xué)氧化方法處理碳纖維表面由于PAN碳纖維表面的惰性，在進(jìn)行材料加工，如制作碳纖維基體層壓復(fù)合材料時(shí)，為提高碳纖維編織物之間的結(jié)合強(qiáng)度，必須對碳纖維表面進(jìn)行改性處理。碳纖維表面的處理方方法眾多，最常用也是較成熟的是對碳纖維進(jìn)行電化學(xué)氧化處理。可以使用碳酸氫氨水溶液，所要處理的碳纖維作為陽極，不銹鋼板或鎳板為陰極，在恒電流下進(jìn)行氧化處理。用XPS、AFM分析碳纖維表面含氧官能團(tuán)和表面微觀形貌的變化過程表明，電化學(xué)氧化處理是表面碳及其含氧官能團(tuán)逐步被氧化成羧基和CO2的過程，同時(shí)，氧化后，纖維表面的氧和氮含量大幅提高，甚至還有酰胺基被引到纖維表面。氧化處理首先是使碳纖維表面變得更光滑，持續(xù)氧化后才會(huì)出現(xiàn)溝槽。3.2.4預(yù)氧化對于預(yù)氧化這一塊，世界各國對其反應(yīng)機(jī)理都不太了解。只是一些人做了一些假設(shè)和推斷。預(yù)氧化過程極其復(fù)雜，預(yù)氧化的溫度、時(shí)間、牽引力、媒介(主要是空氣、N2、氨氣等)等對預(yù)氧化程度影響都很大。而且大家對達(dá)到什么樣的預(yù)氧化程度為好都沒有一個(gè)定論。大家都知道，在較低的溫度(220℃左右)，適當(dāng)延長預(yù)氧化時(shí)間，預(yù)氧絲的質(zhì)量較好，但會(huì)大大降低其生產(chǎn)效率。3.2.5碳化預(yù)氧絲在600～1200℃的高純N2中從耐熱梯形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閬y層石墨結(jié)構(gòu)，且伴隨熱解，釋放許多小分子副產(chǎn)物。同時(shí)，非碳元素O、N、H逐步被驅(qū)逐，C逐步富集，最終生成含碳量在90%以上的碳纖維。同預(yù)氧化過程一樣，溫度、時(shí)間、牽伸力等對其性能影響也較大。在碳化之后還可對碳纖維繼續(xù)加工———石墨化。將碳纖維在2000～3000℃的高純氬氣氛圍內(nèi)從亂層石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶度較高的石墨結(jié)構(gòu)。其含碳量進(jìn)一步提高，可達(dá)到約99%。可顯著提高碳纖維模量。3.2.6活化碳纖維在600～1000℃的N2氛圍內(nèi)，通過通入水蒸氣使其發(fā)生活化反應(yīng)，制得比表面積大的活性碳纖維。活化后的碳纖維的表面有很多細(xì)小的空洞，可顯著提高碳纖維的比表面積。可作為吸附材料。活性碳纖維與樹酯的粘結(jié)性也會(huì)比普通的碳纖維好很多，由其制得的復(fù)合材料的力學(xué)性能也會(huì)高出很多。用140℃的王水來腐蝕碳纖維也是一種制得活性碳纖維的辦法。只是危險(xiǎn)性較大。二、2018年P(guān)AN基碳纖維全球需求量將達(dá)110kt世界碳纖維需求每年將以約13％的速度增長，前景看好。據(jù)預(yù)測，PAN基碳纖維的全球需求量到2014年超過75kt，到2018年需求量將達(dá)到110kt。近年來波音及空客對碳纖維的巨大需求，導(dǎo)致其價(jià)格上漲.2011-2014年世界PAN基碳纖維需求量時(shí)間世界PAN基碳纖維需求量（萬噸）2011年5.92012年6.32013年6.92014年7.5資料來源：中國新材料協(xié)會(huì)2015-2020年世界PAN基碳纖維需求量預(yù)測年份2015-2020年世界PAN基碳纖維需求量預(yù)測(萬噸)2015年8.22016年9.12017年102018年112019年12.22020年13.5資料來源：中國新材料協(xié)會(huì)世界碳纖維需求每年將以約13％的速度增長，前景看好。據(jù)預(yù)測，PAN基碳纖維的全球需求量到2014年超過75kt，到2018年需求量將達(dá)到110kt。近年來波音及空客對碳纖維的巨大需求，導(dǎo)致其價(jià)格上漲迅猛。目前，國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有23家，總生產(chǎn)能力為4000t／a，規(guī)模都在1kt／a以下。市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在建或計(jì)劃建設(shè)規(guī)模較大的碳纖維項(xiàng)目有中鋼吉炭、江城碳纖維、藍(lán)星碳纖維、中油吉化碳纖維等。我國(大陸)PAN基碳纖維主要生產(chǎn)廠一覽表

(t/a)公司產(chǎn)能產(chǎn)量生產(chǎn)方法規(guī)格上海合成纖維研究所50DMSO二步法1K、3K上海碳素廠101國外原絲1K、3K吉林炭素廠2510美國、榆次DMSO原絲1K、3K蘭州碳素纖維廠6014NaSCN法原絲3K、6K山東天泰股份有限公司404國外原絲6K、12K蘭州中凱工貿(mào)有限責(zé)任公司1001NaSCN法原絲3K、6K大連興科碳纖維有限公司80010國外原絲6K、12K山西煤化工研究所101DMSO法原絲1K、3K威海拓展纖維有限公司4010DMSO法原絲1K、3K安徽華皖集團(tuán)2000DMSO法原絲12K吉研高科技纖維有限公司104國外原絲12K吉林石化公司研究院105DMSO法原絲1K、3K合計(jì)131040資料來源：中國新材料協(xié)會(huì)隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，碳纖維需求與日俱增，雖然國際上一些公司開始向我國出售T300級原絲，但數(shù)量有限而且價(jià)格昂貴，極大地制約我國碳纖維及其復(fù)合材料在國防建設(shè)中高科技技術(shù)的應(yīng)用。因此，自主研制生產(chǎn)高性能、高質(zhì)量的PAN基碳纖維，以滿足軍工和民用產(chǎn)品的需求，是我國碳纖維工業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展亟待解決的問題。目前，碳纖維已被列為國家產(chǎn)業(yè)化纖行業(yè)重點(diǎn)扶植的新產(chǎn)品，國內(nèi)已有多家企業(yè)擬建或正在建設(shè)碳纖維生產(chǎn)裝置。國內(nèi)擬建或在建PAN原絲及PAN基碳纖維生產(chǎn)裝置一覽表

(t/a)種

類規(guī)格PAN原絲產(chǎn)能生產(chǎn)方法PAN基碳纖維產(chǎn)能備注大慶石化腈綸廠6K、12K5000DMSO法意向上海金山石化320K1000NaSCN法意向青島科技大學(xué)6K、12K50意向威海拓展纖維有限公司6K、12K250DMSO法100在建上海星宇實(shí)業(yè)有限公司大絲束400意向嘉興中寶碳纖維責(zé)任有限公司大絲束400緩建桂林市化纖總廠3-12K200意向連云港鷹游紡機(jī)公司6K、12K500DMSO法250在建山東天泰股份有限公司6K、12K40意向揚(yáng)州惠通公司1K、3K100DMSO法20在建吉林市航源碳纖維有限公司1-12K250100在建安徽華皖集團(tuán)12K5001800DMSO法原絲200800在建意向威海光威集團(tuán)有限公司3K25意向吉化公司500200意向蘭化集團(tuán)化纖廠100在建丹陽市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)75003000意向大連國瑞炭材料有限公司2×2001000意向意向江陰德福碳纖維有限公司1000意向華拓實(shí)業(yè)發(fā)展股份有限公司3K100005000意向中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司250030001000在建意向奧萊特腈綸有限公司25001000意向金發(fā)科技股份有限公司200在建吉研高科技纖維有限責(zé)任公司12K160在建淄博新天特種纖維有限公司3000500意向徐州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)12K20001000意向鑫豐碳纖維項(xiàng)目30意向山東新天華科技發(fā)展有限公司60001000意向新泰市碳纖維項(xiàng)目120004800意向合計(jì)5552525750資料來源：中國新材料協(xié)會(huì)第三節(jié)全球高新增強(qiáng)纖維發(fā)展態(tài)勢評點(diǎn)“纖維增強(qiáng)復(fù)合材料不僅是高技術(shù)及尖端技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵材料，同時(shí)也是汽車、新能源、新型建材、信息產(chǎn)業(yè)、石油化工、環(huán)保等領(lǐng)域更新?lián)Q代和產(chǎn)業(yè)升級中的重要材料。在全球面臨能源危機(jī)和資源短缺的情況下，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。”日前，第19屆中國國際復(fù)合材料工業(yè)技術(shù)展覽會(huì)在北京召開，參展的國內(nèi)外企業(yè)在談到新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景時(shí)如是表示。碳纖維作為特種高性能合成纖維的佼佼者，在全球發(fā)展最為快速，因其具有與傳統(tǒng)增強(qiáng)纖維無法比似的特性，在高端領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。多年來，海外碳纖維制造商一直看好中國持續(xù)增長的市場，此次展會(huì)，全球著名的碳纖維制造企業(yè)東麗、東邦、三菱、卓爾泰克、赫氏、西格里、臺塑、曉星等企業(yè)都展示了各具特色的高性能碳纖維、預(yù)浸料和制品。中國不飽和聚酯樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長趙鴻漢表示，為追趕世界碳纖維發(fā)展步伐，我國目前有30多家企業(yè)從事碳纖維的研發(fā)和應(yīng)用，并形成了大連、威海、連云港、哈爾濱、宜興、東莞、寧波、北京、上海等碳纖維加工和制造基地。據(jù)有關(guān)資料顯示，2012年全球碳纖維需求量在6萬噸左右，產(chǎn)能10萬噸，而我國需求量在6000噸。“輕量化設(shè)計(jì)、輕量化材料是每屆展會(huì)的看點(diǎn)。此次展會(huì)上，中外企業(yè)推出了數(shù)十種輕量化結(jié)構(gòu)材料，有鋁蜂窩、芳綸蜂窩、紙蜂窩、巴爾薩輕木、3D玻纖織物、各種閉孔結(jié)構(gòu)泡沫等。”趙鴻漢表示，傳統(tǒng)材料復(fù)合化創(chuàng)新，推動(dòng)應(yīng)用水平提升和應(yīng)用面更寬，是未來發(fā)展趨勢，如泡沫夾芯結(jié)構(gòu)正在朝著微孔、高強(qiáng)、超薄、低吸油量方面開發(fā)。“萬事俱備、只欠東風(fēng)”，這是此次許多參展商、參觀者的共同感嘆。“萬事俱備”是反映我國已成為全球纖維增強(qiáng)復(fù)合材料最大應(yīng)用市場；“只欠東風(fēng)”是指我國設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的滯后，大量中小玻璃鋼企業(yè)缺少專業(yè)技術(shù)人材，難以形成面向市場、居高臨下的技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)。一些參展企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人表示，面對當(dāng)前大好時(shí)機(jī)，在推進(jìn)優(yōu)質(zhì)材料的同時(shí)，要大力開展帶設(shè)計(jì)、帶工藝、帶標(biāo)準(zhǔn)、帶應(yīng)用進(jìn)企業(yè)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料上中下游緊密結(jié)合和互動(dòng)，使整個(gè)行業(yè)從粗放型向集約型過渡。在眾多的先進(jìn)增強(qiáng)纖維品種當(dāng)中,應(yīng)用最廣的纖維是阿拉米德纖維、碳纖維和特殊的玻璃纖維,它們約占98寫的市場,而且這種態(tài)勢將一直保持到1997年。碳纖維目前,碳纖維的產(chǎn)量占增強(qiáng)纖維總產(chǎn)量的1%,需求增長速度很快(表!)。根據(jù)常用的按物理機(jī)械指標(biāo)分類的方法,碳纖維可分為高強(qiáng)度(~3Gpa)、超高強(qiáng)度(~4.SGPa)、低模量(鎮(zhèn)10oGpa)、中模量(~200一32OGpa)、高模量()35oGpa)、超高模量()45oGPa)纖維。生產(chǎn)碳纖維使用的原材料,目前多為粘膠纖維、聚丙烯睛纖維、石油樹脂和煤焦油樹脂(瀝青樹脂)。1門粘膠纖維基碳纖維粘膠纖維基碳纖維目前主要用于生產(chǎn)對物理機(jī)械特性要求不高但必須具有優(yōu)異的耐熱和耐蝕性能的材料。還可以以這種纖維為基體生產(chǎn)高效吸附活化材料。原蘇聯(lián)以粘膠纖維為叢體生產(chǎn)yl、林8、yyT一2、yr:e。、yp翻碳纖維及其改性纖維,其彈性模量和強(qiáng)度已分別達(dá)到700和3GPa。高新技術(shù)纖維和功能化纖維是方向發(fā)展隨著全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)發(fā)展的不確定性和我國經(jīng)濟(jì)的放緩，化纖行業(yè)受到了諸多內(nèi)外不力因素的影響。化纖行業(yè)中越來越多的企業(yè)走到了發(fā)展的十字路口，他們認(rèn)識到，停下來思考是對長遠(yuǎn)發(fā)展負(fù)責(zé)任的行為。中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長高勇說，化纖行業(yè)今后必將以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、內(nèi)生增長、資源節(jié)約、高效集約的方式發(fā)展。化纖行業(yè)將從常規(guī)纖維的規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)向以高新技術(shù)纖維和功能化纖維為重點(diǎn)的方向發(fā)展。未來增長有空間中國化纖工業(yè)進(jìn)入“十二五”以來，增速明顯下降。事實(shí)上，在“十一五”期間，化纖工業(yè)的年增長速度為13.2%，化纖工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中對于化纖的年均增長速度已經(jīng)調(diào)整到了5.8%。國家工信部消費(fèi)品工業(yè)司副司長王偉說，這幾年的發(fā)展速度是在預(yù)計(jì)之內(nèi)的。在對未來形勢作出判斷時(shí)，王偉指出，就整體形勢而言，雖然從表面上看，我國化纖工業(yè)增長速度不到“十一五”期間的一半，但是發(fā)展質(zhì)量正在穩(wěn)步提升。而且從今后的發(fā)展趨勢來看，中國化纖工業(yè)在轉(zhuǎn)型升級之后依然有很大的發(fā)展空間。當(dāng)前，化纖行業(yè)的景氣度也備受關(guān)注。9月3號，桐昆股份公布了股東大會(huì)的決議，施行不超5.5億元回購股份。桐昆集團(tuán)董事長陳士良表示，桐昆集團(tuán)看好行業(yè)的發(fā)展前景，認(rèn)為化纖行業(yè)經(jīng)歷深度調(diào)整后，現(xiàn)在正趨穩(wěn)向好。陳士良說：“這意味著桐昆的效益會(huì)反彈，我們相信未來桐昆效益的趨穩(wěn)向好肯定會(huì)拉動(dòng)我們的股價(jià)。”端小平在評價(jià)桐昆集團(tuán)的這一舉措時(shí)表示，桐昆集團(tuán)回購股份這一行為對行業(yè)來說是鼓舞，這是“桐昆集團(tuán)對化纖行業(yè)、對聚酯行業(yè)的一種信心表現(xiàn)”。科技創(chuàng)新更加重要過去10年，中國化纖行業(yè)依靠科技進(jìn)步取得了長足的發(fā)展。端小平分析其主要有三點(diǎn)原因：第一，中國經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型無法持續(xù)支撐單純規(guī)模的擴(kuò)張；第二，技術(shù)進(jìn)步在成本控制和規(guī)模方面的邊際效應(yīng)正在逐步降低；第三，傳統(tǒng)發(fā)達(dá)國家推動(dòng)化纖行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力和能力不斷下降，中國化纖工業(yè)必然逐步承擔(dān)起帶動(dòng)全球化纖工業(yè)科技進(jìn)步的重任。10多年來，技術(shù)進(jìn)步給聚酯行業(yè)帶來了巨大的變化。端小平也在發(fā)言中介紹，聚酯滌綸行業(yè)是科技進(jìn)步的最大受益者。目前，滌綸行業(yè)的單位投資是10年前的1/8，建設(shè)周期是原來的1/2，產(chǎn)品的加工費(fèi)用是原來的1/2，紡絲速度是10年前的8倍。高性能纖維迎來發(fā)展高速期未來5年～10年是高性能纖維發(fā)展的黃金期，他認(rèn)為有幾個(gè)事實(shí)可以印證這一觀點(diǎn)：產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地?cái)U(kuò)大；技術(shù)進(jìn)步給高性能纖維生產(chǎn)帶來了后發(fā)優(yōu)勢，包括生產(chǎn)的低成本和下游應(yīng)用的擴(kuò)大；中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級，包括化纖行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要。對于高性能纖維的發(fā)展，端小平有幾點(diǎn)建議：要吸取常規(guī)化纖品種的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，從下游往上游發(fā)展更有優(yōu)勢；要緊盯國際化纖發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)是全球的趨勢；要注重基礎(chǔ)理論研究，并加強(qiáng)與科研院校的合作；要注重研發(fā)回收技術(shù)，以減輕高性能耐強(qiáng)酸、耐腐蝕纖維在今后的應(yīng)用過程當(dāng)中存在污染環(huán)境的問題。高性能纖維的高速發(fā)展很重要一方面是由于產(chǎn)業(yè)用紡織品需求的帶動(dòng)。綜觀全球，多個(gè)國家和地區(qū)都把化纖行業(yè)未來的發(fā)展市場瞄準(zhǔn)了這一領(lǐng)域，并在不斷提升技術(shù)、融合技術(shù)之后，擴(kuò)大纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。日本化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長上田英志表示，日本化纖產(chǎn)品的應(yīng)用目標(biāo)市場將會(huì)進(jìn)一步拓展，將在包括交通、信息、環(huán)境等領(lǐng)域上作出更多努力。印度合纖協(xié)會(huì)秘書長SureshChanderKapur也指出，印度化纖應(yīng)用領(lǐng)域最大的方向是產(chǎn)業(yè)用紡織品，包括醫(yī)療、建材、汽車制造、體育用品等領(lǐng)域。東麗在全世界增強(qiáng)碳纖維生產(chǎn)能力——在世界4據(jù)點(diǎn)投產(chǎn)年產(chǎn)6000噸，擴(kuò)大到年產(chǎn)27100噸日本東麗公司這次決定了在日本、美國、法國、韓國世界4極增強(qiáng)碳纖維的生產(chǎn)能力。對這4個(gè)據(jù)點(diǎn)的投資總額約450億日元，增強(qiáng)年產(chǎn)能力合計(jì)6000噸的生產(chǎn)設(shè)備，預(yù)定從2014年到2015年按順序開始生產(chǎn)。東麗集團(tuán)現(xiàn)在擁有年產(chǎn)17900噸的碳纖維生產(chǎn)能力，將在2013年1月擴(kuò)大到年產(chǎn)21100噸。由于這次決定的大規(guī)模增設(shè)，集團(tuán)全體的碳纖維生產(chǎn)能力，到2015年3月，將擴(kuò)大到年產(chǎn)27100噸，擴(kuò)大向世界各地的客戶穩(wěn)定供應(yīng)高品質(zhì)·高品位的本公司碳纖維體制。在日本，投入總投資額的約50％，目標(biāo)到2015年3月，將愛媛工廠年產(chǎn)能力1000噸以航空機(jī)·高級汽車用途用為中心的高功能細(xì)旦碳纖維生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)行從原絲開始的一條龍生產(chǎn)建設(shè)。現(xiàn)在，愛媛工廠正在進(jìn)行預(yù)定在2015年9月投產(chǎn)的年產(chǎn)1000噸高功能細(xì)旦碳纖維生產(chǎn)設(shè)備的增設(shè)工程，市場對以細(xì)旦絲為主的高功能碳纖維需求迫切，這次增設(shè)就是為應(yīng)對這種旺盛需求的對策。關(guān)于本設(shè)備建設(shè)，希望作為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省“2011年度國內(nèi)場地推進(jìn)事業(yè)費(fèi)補(bǔ)助金的交付事業(yè)者”通過。東麗集團(tuán)將國內(nèi)生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)定位為全球母工廠，在新技術(shù)·新產(chǎn)品開發(fā)的同時(shí)，也把作為尖端素材·高附加價(jià)值品的生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)保持·強(qiáng)化作為基本方針。碳纖維的需求，約9成在日本國外，由于最近的日元升值穩(wěn)定，從日本的出口，繼續(xù)嚴(yán)峻的事業(yè)環(huán)境，但活用以上述補(bǔ)助金為主的政府國內(nèi)場地環(huán)境改善政策，將繼續(xù)堅(jiān)持該基本方針。海外3據(jù)點(diǎn)，由于波音787的生產(chǎn)正式化，在已有生產(chǎn)系列的航空機(jī)用途生產(chǎn)比例提高，為了擴(kuò)大向產(chǎn)業(yè)·體育休閑用途市場的穩(wěn)定供應(yīng)體制，在該用途市場增強(qiáng)成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的通用高強(qiáng)度普通彈性模量絲的生產(chǎn)設(shè)備。法國子公司TorayCarbonFibersEuropeS.A.（CFE），從世界第5位石油大公司TOTAL公司新購入該公司Lacq工廠的土地約16萬m2，作為僅次于日本、美國的第3位生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)，建設(shè)原絲生產(chǎn)設(shè)備。CFE現(xiàn)在從日本進(jìn)口原絲，該設(shè)備投產(chǎn)后，就轉(zhuǎn)換為自家公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，同時(shí)還計(jì)劃向韓國子公司TorayAdvancedMaterialsKoreaInc.（TAK）供應(yīng)原絲。美國子公司TorayCarbonFibersAmericaInc.（CFA），預(yù)定在2014年3月投產(chǎn)，增設(shè)年產(chǎn)能力2500噸／年的燒成設(shè)備。隨著在美國的頁巖氣實(shí)用化，確實(shí)應(yīng)對需求擴(kuò)大的天然氣壓力容器用等環(huán)境·能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)用途的市場擴(kuò)大，同時(shí)計(jì)劃擴(kuò)大向期待將來飛躍市場擴(kuò)大的巴西等南美市場的供應(yīng)體制。韓國子公司TorayAdvancedMaterialsKoreaInc.（TAK），也預(yù)定在2013年3月投產(chǎn)，在龜尾第3工廠（慶尚北道龜尾市）建設(shè)與CFE同規(guī)格的年產(chǎn)能力2500噸燒成設(shè)備。TAK現(xiàn)在正在建設(shè)、預(yù)定在2013年1月投產(chǎn)、年產(chǎn)能力2200噸的通用高強(qiáng)度普通彈性模量絲的生產(chǎn)設(shè)備，強(qiáng)化應(yīng)對提出“綠色技術(shù)產(chǎn)業(yè)”培育的韓國和中國產(chǎn)業(yè)·體育休閑用途市場擴(kuò)大的體制。2011年，PAN基碳纖維的需求量，估計(jì)已經(jīng)擴(kuò)大到37000噸，預(yù)測今后仍以年率15％高增長。東麗集團(tuán)今后仍面向碳纖維市場的正式擴(kuò)大，在航空·宇宙、產(chǎn)業(yè)、體育·休閑各用途加速用途開發(fā)，同時(shí)，強(qiáng)化·擴(kuò)大生產(chǎn)體制，作為中期經(jīng)營課題“項(xiàng)目AP-G2013”提出的“綠色革新事業(yè)擴(kuò)大（GR）項(xiàng)目”的中堅(jiān)事業(yè)，目標(biāo)使碳纖維復(fù)合材料事業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)大。第四節(jié)碳纖維研發(fā)的新動(dòng)向2、中國碳纖維產(chǎn)業(yè)突破:技術(shù)是"彎道提速"的強(qiáng)大引擎2015.04.0308:46近日，全球首部3D打印電動(dòng)車“Strati”在美國芝加哥2014年國際制造科技大展(IMTS)亮相。這部用碳纖維材料打造的3D打印電動(dòng)汽車，從打印到組裝完成僅需5天時(shí)間，時(shí)速可達(dá)約80公里，此款電動(dòng)汽車在通過安全測試后還可實(shí)現(xiàn)高速公路行駛。至此，碳纖維材料再一次夯實(shí)了其在新材料應(yīng)用領(lǐng)域中的地位。碳纖維憑借著輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、抗腐蝕等特點(diǎn)，被用于航空、導(dǎo)彈等國防軍工領(lǐng)域，同時(shí)又在風(fēng)力發(fā)電、汽車零部件、壓縮氣瓶等民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，技術(shù)附加值和政治敏感型很高，極具戰(zhàn)略價(jià)值，一度被稱為“新材料之王”。當(dāng)今的國內(nèi)外碳纖維產(chǎn)業(yè)，國外企業(yè)領(lǐng)跑地位突出，技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯，而中國碳纖維企業(yè)發(fā)展相對緩慢，與國外企業(yè)相比存在較大差距。在工信部2013年10月發(fā)布的《加快推進(jìn)碳纖維行業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》中提出，目前我國碳纖維行業(yè)存在的主要問題是：與國際先進(jìn)水平相比，我國碳纖維行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力弱、工藝裝備不完善、產(chǎn)品性能不穩(wěn)定、生產(chǎn)成本高、低水平重復(fù)建設(shè)、高端品種產(chǎn)業(yè)化水平低、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)滯后、下游應(yīng)用開發(fā)嚴(yán)重不足等諸多問題。一方面，由于日美企業(yè)對其生產(chǎn)的高性能碳纖維嚴(yán)格限制對華出口，通用及碳纖維成套技術(shù)出口須出口國政府特批，因此，我國高性能碳纖維長期依賴進(jìn)口，碳纖維行業(yè)供需缺口達(dá)70%。另一方面，我國低端碳纖維產(chǎn)品擴(kuò)張盲目，已出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的局面，高端產(chǎn)品研發(fā)能力不足，使我國碳纖維企業(yè)盈利能力受阻。突破高端技術(shù)是縮小國際差距的重要途徑，也是我國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。在技術(shù)突破上，要想實(shí)現(xiàn)彎道提速，就要借鑒發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)。日本是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國，自上世紀(jì)50年代就掌握了碳纖維的生產(chǎn)方法，60年代開始生產(chǎn)低模量聚丙烯腈基碳纖維，80年代便成功研制出高強(qiáng)高模T800、T1000等高性能碳纖維。日本在高性能碳纖維領(lǐng)域發(fā)展迅速，得益于政府政策的有力推動(dòng)，也得益于其產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟模式和人才培養(yǎng)方式。政府在政策上給予了大量人力和經(jīng)費(fèi)支持，使日本碳纖維行業(yè)得以更有效地集中各方資源解決共性問題；日本碳纖維產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立較早，成員覆蓋了整個(gè)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈，通過制定上下游合作的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)纖維產(chǎn)業(yè)低成本和高質(zhì)量的技術(shù)突破；在人才培養(yǎng)方面，以東麗（Toray）為例，全產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)人員規(guī)模均衡，重視復(fù)合型人才培養(yǎng)，其研發(fā)團(tuán)隊(duì)人員穩(wěn)定，核心人員服務(wù)時(shí)間可達(dá)20年之久，并在主導(dǎo)發(fā)明的同時(shí)傳代新人。在政策、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和人才培養(yǎng)三方面，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)做的如何呢？在政策上，近年來工信部及各地方政府積極發(fā)布了多項(xiàng)專門針對碳纖維行業(yè)發(fā)展的政策，在人才培養(yǎng)、資金扶持、技術(shù)推進(jìn)等多方面支持行業(yè)發(fā)展，2013年底T800級碳纖維研發(fā)生產(chǎn)獲中央財(cái)政八千萬元支持，2014年初，我國即實(shí)現(xiàn)了T800高強(qiáng)度碳纖維的技術(shù)突破，政策支持卓顯成效。2010年我國成立了“碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”，發(fā)展至今已有18家會(huì)員企業(yè)，企業(yè)間建立了長期的戰(zhàn)略合作關(guān)系。2014年初，科技部批準(zhǔn)成立了“中國碳纖維及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟”。聯(lián)盟涵蓋了碳纖維上下游企業(yè)和科研院所共計(jì)42家，聯(lián)盟的重點(diǎn)工作是技術(shù)攻關(guān)，重點(diǎn)解決T300級等中低端碳纖維產(chǎn)品的批次穩(wěn)定性和成本控制問題，加快T700、T800級等中高端纖維產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)，碳纖維產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員之間要加強(qiáng)溝通合作，打破體制機(jī)制的束縛，深化軍民融合，引導(dǎo)優(yōu)勢民營企業(yè)進(jìn)入軍品科研生產(chǎn)領(lǐng)域。我國科研院所和企業(yè)多年來注重人才培養(yǎng)和高端人才引進(jìn)，例如在吉林等多個(gè)碳纖維企業(yè)集中的區(qū)域多次提出人才引進(jìn)與培養(yǎng)工作方案，但科技人才多集中于科研院所，高端人才仍處于緊缺的局面，這一現(xiàn)象在專利申請上尤為明顯。截至2012年已成功申請專利8154個(gè)，占世界專利總量的16.2%，但遠(yuǎn)低于日本、美國等技術(shù)發(fā)達(dá)國家。專利申請人以國內(nèi)高校為主，企業(yè)研發(fā)實(shí)力薄弱。另一方面，高端人才對企業(yè)的忠誠度有待加強(qiáng)。我國市場機(jī)制靈活，企業(yè)人才流動(dòng)速度很快，企業(yè)需要尋找合適的人才激勵(lì)方式才能有效減少人才流失。從以上三方面可以看出，我國雖然技術(shù)起點(diǎn)薄弱，但借助成熟企業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，加上我國在研發(fā)機(jī)構(gòu)數(shù)量和規(guī)模、人才團(tuán)隊(duì)等優(yōu)勢，研發(fā)技術(shù)已有了突破性的進(jìn)展，但多項(xiàng)舉措仍處于實(shí)施階段。從日美等擁有高端技術(shù)國家的發(fā)展歷程和經(jīng)驗(yàn)推斷，中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需以市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合為抓手、政策支持為保障，加快授權(quán)專利由高校和科研機(jī)構(gòu)向企業(yè)流動(dòng)的過程，根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈特點(diǎn)和產(chǎn)品發(fā)展階段合理布局技術(shù)專利和人才投資，鼓勵(lì)外資來華投資，引進(jìn)國外已有先進(jìn)技術(shù)，快速實(shí)現(xiàn)高端碳纖維材料進(jìn)口向碳纖維技術(shù)引進(jìn)的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)彎道提速，快速追趕國際先進(jìn)企業(yè)的發(fā)展步伐。第五節(jié)碳纖維價(jià)格分析在2003年之后全球碳纖維供給緊張的背景下，碳纖維的售價(jià)逐年上升，2008年碳纖維價(jià)格達(dá)到了最高點(diǎn)，但是進(jìn)入到2009年，全球碳纖維產(chǎn)業(yè)受金融危機(jī)影響，需求逐漸放緩，價(jià)格出現(xiàn)了快速下滑，國內(nèi)碳纖維售價(jià)距最高點(diǎn)價(jià)格回落了一半。近年來，受碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步以及碳纖維國產(chǎn)化的影響，碳纖維的價(jià)格整體仍呈現(xiàn)下降的趨勢，如果未來碳纖維價(jià)格發(fā)生劇烈波動(dòng)，將對碳纖維企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營造成不利影響由于市場需求量大，市場供不應(yīng)求，導(dǎo)致碳纖維市場價(jià)格一路呈高價(jià)態(tài)勢。各類各型號產(chǎn)品價(jià)格差別很大，低端的數(shù)萬元/噸，極高端的軍用碳纖維產(chǎn)品甚至高達(dá)幾百萬/噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年，中國碳纖維市場平均價(jià)格13.39（萬元/噸）；2014年，中國碳纖維市場價(jià)格14.32（萬元/噸。據(jù)了解，現(xiàn)在市場上T300碳纖維價(jià)格每噸11萬元~13萬元，企業(yè)每生產(chǎn)1噸就賠1萬元，而T800的價(jià)格每噸35萬元~40萬元，幾乎以進(jìn)口為主。大量低檔碳纖維充斥市場，國內(nèi)企業(yè)卻還要硬著頭皮生產(chǎn)。2010-2014年中國碳纖維市場價(jià)格年份2010-2014年中國碳纖維市場平均價(jià)格（萬元/噸）201013.39201113.27201213.19201313.082014年13.05資料來源：匯智聯(lián)恒整理第六節(jié)碳纖維消費(fèi)情況分析一、世界碳纖維按地區(qū)需求的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測全球碳纖維供需分析碳纖維行業(yè)從1971年開始起步發(fā)展。1971年到1980年左右，碳纖維產(chǎn)品主要用在釣桿、部分航空部件中，全球年銷量僅在幾十噸到上百噸左右。接下來的十年，碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到球拍、球桿，并開始快速進(jìn)入到航天飛行器領(lǐng)域。從1995年開始，碳纖維在工業(yè)領(lǐng)域大量應(yīng)用，主要用于壓力容器、機(jī)械部分、海洋工程裝備中。到2005年，碳纖維材料已經(jīng)廣泛用于航空航天領(lǐng)域，各國也開始大規(guī)模將碳纖維用于汽車、風(fēng)電等領(lǐng)域。2009年，全球碳纖維需求總量達(dá)40900噸，2010年需求量達(dá)46000噸，同比增長12.47%。隨著碳纖維在汽車、各種機(jī)械設(shè)備、航空航天領(lǐng)域應(yīng)用量的迅速增長，預(yù)計(jì)未來幾年碳纖維需求快速增長態(tài)勢延續(xù)較長時(shí)間，2015的全球碳纖維消費(fèi)量將達(dá)到70000噸，年均復(fù)合增長率達(dá)9.37%；到2020年，全球碳纖維需求甚至可達(dá)到130000噸/年。BMW-碳纖維車輪波音787-碳纖維大量使用國外碳纖維主要生產(chǎn)商包括：日本東麗(Toray)公司、美國卓爾泰克(Zoltek)公司、德國西格里集團(tuán)(SGLGroup)、日本三菱人造絲公司(MitsubishiRayonCompany)和美國赫克塞爾(Hexcel)公司等。目前，世界碳纖維年產(chǎn)量約50000噸，PAN基碳纖維約占各種碳纖維材料的80%以上，其中日本東麗、東邦和三菱人造絲3家公司占據(jù)了70%以上，其余主要的生產(chǎn)商還有中國臺灣的臺塑公司、美國的Hexcel、Cytec、Zoltek公司，德國的SGL公司以及韓國的泰光產(chǎn)業(yè)公司等。東麗實(shí)業(yè)公司是坐落在日本東京的一家化學(xué)公司，它是世界領(lǐng)先的碳纖維生產(chǎn)商。公司創(chuàng)辦于1926年，當(dāng)時(shí)名為東洋人造絲有限責(zé)任公司，專門生產(chǎn)粘膠纖維。1971年開始生產(chǎn)碳纖維，目前東麗擁有碳纖維產(chǎn)能18900噸。東邦特耐克斯也是日本東京的一家碳纖維生產(chǎn)公司。創(chuàng)辦于1934年，1975年開始生產(chǎn)氧化聚丙烯腈纖維，1977年開始生產(chǎn)碳纖維。這家公司在其他國家(如德國和美國)的企業(yè)也非常活躍，目前擁有碳纖維產(chǎn)能13500噸。全球主要碳纖維廠商分布從近年來全球碳纖