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中國碳纖維發展亟待企業自立創新

發布時間: 2023年04月12日

碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。被譽為材料界的“黑色黃金”，性能高端、產量稀疏，但卻用途廣泛，分外是在航天軍事等高端領域，碳纖維更發揮著不可替換的作用。因此，很多企業都在碳纖維材料的研發與生產上投入了大量精力。

　　如此緊張的材料，其生產和研發的難度不亞于攀登珠穆朗瑪峰。目前，碳纖維材料的市場基本被日本、美國等發達國家所壟斷。但我國的碳纖維行業若想獲得更長遠的發展，也需吸取和借鑒其他國家的發展經驗，進而突破自身發展瓶頸，在碳纖維市場中分得更大的蛋糕。

國際風云日美兩家獨大

　　20世紀中葉，發達國家投入大量人力和物力研究碳纖維，碳纖維復合材料最初因為其在結構輕量化中無可替換的材料性能，首先在軍用航空航天領域得到了青睞；1959年，日本大阪工業技術試驗所的進藤昭男首先發明了聚丙烯腈（PAN）基碳纖維，1964年，英國皇家航空研究所（RAE）的瓦特等人打通了生產高性能聚丙烯腈（PAN）基碳纖維的工藝流程，在纖維的熱穩固化過程中施加了張力牽伸，以知足結構的轉化，使聚丙烯腈（PAN）基碳纖維成為主流產品，并于20世紀70年代開啟民用碳纖維商業化應用；20世紀80年代至90年代，碳纖維在民用航空領域的引領下得以快速發展；進入21世紀，碳纖維生產工藝技術已經成熟，隨著碳纖維應用領域的擴大，碳纖維的市場需求急劇增長，碳纖維產業日趨成熟。

　　碳纖維很少直接應用，大多是經過深加工制成中心產物或復合材料使用，碳纖維復合材料作為結構件或功能件現已廣泛應用在航空航天、工業和體育休閑用品三大領域。碳纖維以其質輕、高強度、高模量、耐高低溫文耐腐蝕等特點最早應用于航天及國防領域，如大型飛機、軍用飛機、無人機及導彈、火箭、人造衛星和雷達罩等，且航空航天領域用碳纖維的性能等級相對而言是最高的。在工業領域，碳纖維廣泛應用在汽車、電纜、風能發電、壓力容器、海洋產業、電子器件、工業器材和土木建筑等；在體育休閑用品領域，高爾夫球桿和釣魚竿最早獲得應用，近年來，自行車、網球拍、羽毛球拍等體育用品也越來越多地使用碳纖維材料。

　　從全球碳纖維市場的份額劃分看，國際碳纖維市場依然為日、美企業所壟斷。日本是全球最大的碳纖維生產國，世界碳纖維技術重要掌握在日本公司手中，其生產的碳纖維無論質量照舊數量上均處于世界領先地位，日本東麗更是世界上高性能碳纖維研究與生產的“領頭羊”。

　　據相干數據表現，在小絲束碳纖維市場上，日本企業所占據的市場份額占到全球產能的49%；在大絲束碳纖維市場上，日本企業所擁有市場份額占到全球產能的52%，美國企業所擁有的市場份額占全球產能的24%，日美兩國合計擁有全球76%的大絲束碳纖維生產能力，處于顯明的主導地位。

　　目前全球碳纖維制造的主導者是日本和他們設立在歐美的工廠，其次是寄托歐美航空航天市場健康發展的美國HEXCEL和CYTEC公司，以及寄托壯大工業創新系統的德國SGL公司，隨著中國在碳纖維領域投入的賡續增大，中國碳纖維產量占世界份額也在賡續進步。

中國碳纖維

　　國內趨勢亟待自立創新

　　2016全球與中國市場碳纖維深度研究報告表現，目前國內大小碳纖維生產企業近40家，2010至2014年期間，我國碳纖維產能從6445噸增至15000噸，產量從1500噸增至3700噸，發展取得了相稱的成績。

　　據統計，目前國內碳纖維在航空航天、體育休閑和工業應用三大領域的用量比例是4%、67%和29%。其中，體育休閑占絕大多數，而在民用航空、交通工具、新能源裝備、工程建設等方面的應用雖然已經開始起步，但應用水平偏低。

　　目前國內碳纖維市場中，國產碳纖維自給率只有20%左右，對外依存率達到80%。國外碳纖維企業通過技術及價格上風打壓國內碳纖維企業，使我國的碳纖維市場長期受制于歐美及日本等國家。

　　碳纖維復合材料的設計水平不足，配套的材料缺乏，相干的應用標準系統不健全，導致應用領域窄。此外，樹脂、上漿劑等配套材料品種少、性能不足，復合材料用輔助質料還不能完全實現自立供應，部分品種還依靠進口等，不僅制約了碳纖維復合材料在高端成品上的應用，同時還緊張影響著國產碳纖維的市場應用。

　　國外碳纖維龍頭企業使用的設備基本上都是根據自身技術特點進行的自立設計，在專有設備的基礎上改動升級，形成了具有自立知識產權的專有碳纖維生產裝備；而國內引進的國外生產設備是非禁運通用型碳纖維生產裝備，且價格較高。雖然國內碳纖維生產企業中設計產能千噸級以上的有3~4家，但因為缺乏核心技術團隊，大多數碳纖維生產企業對進口生產裝備的技術參數和性能指標缺乏消化和吸取能力，生產線主動化程度和對自身碳纖維生產技術的匹配性遠遠落后于國外偕行，導致生產工藝的穩固性和過程控制的同等性較差，影響了碳纖維產品質量和穩固性，且生產成本很高，造成設備閑置、經營虧損，無法與國際先輩企業競爭。

不僅如此，目前我國大多數碳纖維企業產品處于低端領域，且行業集中度不高，有能力生產航空航天用的高端碳纖維企業屈指可數，大量企業集中于體育領域。更緊張的是，我國碳纖維的產業鏈必要進一步完美。目前，國外已經形成設計、制造、分析及驗證、應用牽引體系化的碳纖維復合材料系統。如日本東麗和美國赫克塞爾都有預浸料、織物、短切纖維、夾層材料等中心成型物，同時，直接為客戶提供量身定制的復合材料解決方案和產品，方便了客戶的使用，也解決了碳纖維產品與樹脂匹配性題目。因為國內大部分碳纖維復合材料企業技術尚不成熟，缺乏響應的研發及工藝支撐，目前尚未能形成系統化、系列化的碳纖維產業鏈發展模式。

　雖然我國的碳纖維產業目前較世界先輩水平仍有差距，未能在市場上搶占先機。但隨著碳纖維市場需求的賡續擴大和國家經濟發展結構調整，只要相干企業捉住機遇，增強自立創新研發，信賴中國的碳纖維產業也將分得更大的蛋糕。

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