【2013年10月 嘉肯行业研究部】
第一节 碳纤维产品介绍
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，是由90% 以上的碳元素组成的纤维。其结构近乎石墨结构，具有很高的抗拉强度，它的强度约为钢的4 倍，密度是钢的1/4。同时具有耐高温，尺寸稳定、导电性能好等其他优良性能。
碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MPa 以上，是钢的7~9 倍，抗拉弹性模量为23000~43000MPa 亦高于钢。由于它强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电。是一种具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝经碳化制得；按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000MPa、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。
随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维，约占总用量的90%以上。
碳纤维主要有四种产品形式：长丝、布料、预浸料坯和短切纤维。布料是指由碳纤维制成的织品；预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料经树脂浸泡使其转化成片状；短切纤维指的是短丝。
第二节 碳纤维行业技术发展趋势
PAN基碳纤维向两个方面发展：一是提高，二是普及。
1）提高是指小丝束纤维(<24K)的质量提高；
2）普及是指大丝束碳纤维的产量提高，且价格日趋下降。
国外碳纤维生产商都在积极开发超高强度，超高模量的碳纤维。
在新工艺和新技术方面，日本三大公司和韩国CHEIL合成工业公司继承发明了PAN原丝至碳化等系统的新技术。并在预氧化，碳化方面，东丽公司发表了30K-100KPAN基大丝束的烧成方法，可以使长度较短的大丝束进行连续碳化。三菱公司发明新型炭化炉，可抑制碳化反应生产的分解物附着和堆积于炉壁和纤维上，从而稳定高效生产高强度高模量碳纤维。
日本碳纤维产业的发展方向：
1）在增强材料方面，进一步提高碳纤维的强度和模量，降低成本。
2）在树脂基体方面，主要提高树脂的冲击后压缩强度和耐湿热性。
3）在复合材料成型技术方面，进一步实现整体成型技术，固化监控，自动化技术及三维复合材料技术。同时提高复合材料性能和降低制造成本。
第三节 国内对碳纤维产业的政策支持
由于西方国家将碳纤维视为战略物资，曾对中国禁售和禁运，近年来国家科技部、科工委、发改委等部门重点扶持，具体措施有：
1）2005年碳纤维被科技部批准为国家重大基础研究项目。获得宝贵的基础研究经费。
2）2010年国家新兴产业十二五战略规划中，碳纤维作为新兴材料列入重点支持产业。
3）2010年国家工信部表示将出台鼓励碳纤维产业发展的政策：前沿技术将列入863主题计划，战略性新兴产业列入863重大计划，重点产业列入支撑计划。碳纤维产业将获得的财政支持。
4）国家标准委员会加快碳纤维产业的标准化建设，2011年将出台PAN碳纤维国家标准，引导产业发展和应用。
5）碳纤维生产企业作为高新技术产业，享受税收优惠政策。
6）2012年工信部印发《加快推进碳纤维行业发展行动计划》。计划提出，经过三年努力，初步建立碳纤维及其复合材料产业体系，碳纤维的工业应用市场初具规模；到2020年，我国碳纤维品种规格齐全，基本满足国民经济和国防科技工业对各类碳纤维及其复合材料产品的需求，初步形成2-3家具有国际竞争力的碳纤维大型企业集团以及若干创新能力强、特色鲜明、产业链完善的碳纤维及其复合材料产业集聚区。计划要求在产业推进发展进程中不忘转型升级，并鼓励骨干企业开展跨地区、跨所有制的联合重组，力争到2020年前5家生产集中度提高至70%以上。
地方政府吉林省出台《吉林市碳纤维产业“十二五”发展规划》推动碳纤维行业发展，具体措施如下：
1）政府对碳纤维企业实施企业奖励机制
2）税收优惠政策
3）支持和奖励碳纤维企业新产品开发
4）支持建立碳纤维研究中心
5）支持碳纤维企业成果转化
6）加大相关人才的引进和培养力度
第四节 全球碳纤维市场发展概况
早期碳纤维产业以粘胶基碳纤维为主，主要应用于军工和宇航产业，但自PAN基碳纤维成功后，粘胶基碳纤维市场应用走向衰落。
前产能主要集中在前苏联国家。 国际上PAN 基碳纤维的生产，从20 世纪60 年代起步，90 年代的飞速发展，到21 世纪初其生产工艺技术已经成熟。其应用已经由最早的军工和宇航领域，向工业和普通民用领域扩大。现已发展成为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维两大种类。
目前，PAN基碳纤维成为新兴企业投资方向，全球产能所占比重超过90%。 沥青基碳纤维目前市场应用规模不大，2010年约为3000吨。主要供应集中在日本和美国少数几家公司。
自2005年以来，全球碳纤维产能快速增长，年均增长率为19.5%。 在2006-2008年间碳纤维产能扩张主要由日本三大企业推动，应对全球航空制造业蓬勃需求。2009-2010年PAN基碳纤维产能扩充，主要受新兴国家，特别是中国的投资驱动。中国规划至2015年拟在建碳纤维产能累计达5万吨。
有业内人士评论说：“每一个国家都想要一个碳纤维厂”。当前世界碳纤维生产企业呈现出蓬勃发展的趋势，不少碳纤维公司宣布扩产计划，还有一些新的碳纤维制造商进入碳纤维供应者行列，如韩国的晓星公司。2020年建成年产8000吨的生产厂，沙特阿拉伯的SABIC公司，到2020年将建立年产5000吨的工厂，土耳其的阿克萨公司和美国的陶氏化学公司于2012年联合开发成立全球碳纤维产品商业化的欧洲实体。日本东丽公司宣布扩大其设在日本，美国，法国和韩国的4个全球站点碳纤维生产的能力。德国的西格里汽车碳纤维公司在美国开设生产线，俄罗斯的阿拉布加纤维公司建立年产1500吨生产线等。
全球市场碳纤维主要应用于航空航天、工业应用和体育休闲三大领域，其中工业应用所占比重最大，2011年需求量约为29800吨，占比65.1%，其用量是航天和国防用碳纤维的4倍以上。在工业应用的细分市场中，最大用户是风能，达到12250吨，占工业应用的40%以上，2011年模压料对碳纤维需求量为5750吨，是工业应用的第二大用户。
其次是体育休闲，占比19.6%；航空航天应用占比15.3%。航空航天领域应用最为高端的产品，而工业应用与体育休闲领域则多应用中低端的产品。
表：世界碳纤维产品的需求结构（单位：吨）
| 分类 | 2011年 |
2015年 |
航空航天 |
7000 |
13100 |
工业应用 |
29800 |
68600 |
体育休闲 |
9000 |
10750 |
总计 |
45800 |
92490 |
当前世界碳纤维生产能力大于碳纤维的需求量，业内人士预测，到2015年和2020年，工业用碳纤维的需求量将分别达到68570吨和120690吨，约为2011年工业用碳纤维需求量的2.3倍和4倍。增长速度最快的有风能，压力容器，油气等领域。其中风能用碳纤维需求量最大。到2015年世界碳纤维总需求量可增长到92490吨。
全球主要生产企业
据嘉肯咨询整理统计：全球小丝束碳纤维主要企业有日本东丽、东邦、三菱丽阳、台塑、美国的Hexcel和cytec 公司，以及土耳其的AKSA公司。合计产能约为5.4万吨。
全球大丝束碳纤维生产企业有美国zoltek、SGL集团和日本东邦公司。合计产能约为2.3万吨。
碳纤维综合产能最高的生产企业是日本东丽公司，2011年产能为1.9万吨，其次是美国zoltek、日本东邦和三菱丽阳，产能分别为1.4万吨、1.39万吨和1.3万吨。而中国市场的产能合计约为9.2万吨。
第五节 中国碳纤维市场发展概况
据国内行业协会统计数据，中国目前碳纤维生产能力约为9200吨，具备生产能力的大小碳纤维生产企业有18个，从理论上讲，生产规模从年产300吨到1500吨不等。但实际上，中国碳纤维生产量在500-1000吨之间。2010年中国碳纤维需求量约为9785吨，进口碳纤维数量8737吨。
高品质碳纤维材料在航空航天，军工等领域有巨大的应用价值，受国外技术的封锁，我国的碳纤维产业研发技术还存在很大的不足。碳纤维的产业化被列入国家“863”、“973”计划，国家多个部门加大了对碳纤维产业化的支持力度。国家“十二五”新材料产业发展规划还将碳纤维作为重点发展项目。近年来，我国碳纤维行业在关键技术、装备、产业化生产及下游应用等方面均取得重大进展，千吨级工业化装置陆续建成并投产，初步建立了从原丝、碳纤维到复合材料及制品全产业链，实现了从无到有的转变。
虽然我国目前已初步形成了碳纤维产业基础，具备了大规模产业化的能力。但我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后局面并没有得到根本改观，还没有完全掌握碳纤维的核心技术，离具备国际竞争力的工业化水平还有较大差距。还无法满足国防军工和航空航天等高端领域的全部需要。
2008年碳纤维行业香山科学会议重新认识了碳纤维在我国的发展形势，认为近30年来制约碳纤维发展的诸多原因中，PAN原丝水平落后是最大瓶颈，从而进一步明确了碳纤维技术研发的主要方向。当前中国正致力于改进碳纤维质量和提高碳纤维性能。
我国主要碳纤维生产企业有：山东威海拓展碳纤维有限公司、江苏恒神碳纤维有限公司、中复神鹰碳纤维有限公司和沈阳中恒新材料有限公司等。目前国内只能稳定生产T300规格的产品，T700、T800等高规格产品刚刚突破制备关键技术，部分碳纤维生产企业还在进行工程化技术研究。而日本企业能够生产包括T700、T800、T1000、T1100在内的系列产品。
近几年，国外碳纤维生产企业针对国内碳纤维产业的大幅生产装置投资，加大了对中国市场的竞争力度，对华销售碳纤维产品的价格呈下降趋势。2010年12K的T300产品卖到24万元/吨，2012年价格大幅降到12万元/吨。业内人士认为：“中国投资碳纤维建设的曲线与国外对华产品价格下降曲线正好对应。”这使得国内碳纤维企业近年来基本处于全线亏损的状况。大部分企业只好大幅减产，甚至停工停产。
国内碳纤维行业的发展任重而道远。
harcoln.com
— 完 —
[——报告转载请注明出处：嘉肯咨询研究部 www.charcoln.com]
更丰富更详尽的报告，请：www.charcoln.com
联系我们：上海嘉肯市场咨询有限公司 Tel：021-6100 9400 Fax：021-6100 9411