我國碳纖維行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及建議

1、我國碳纖維行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及建議 文 / 馬祥林張黎明王俊峰張海濤王 力 河南永煤碳纖維有限公司碳纖維是一種耐高溫纖 維，它 的密度不到鋼的 1/4，拉伸強度大于 3.50G P a，是鋼的 7 9倍，拉伸彈性 模量為 230 430G P a。碳 纖維是具 有高強高模、耐高溫、耐腐蝕、耐疲 勞、耐濕、密度小、蠕變小、導電傳熱、 熱膨脹系數(shù)低等一系列優(yōu)異性能的 新型纖維。碳纖維以聚丙烯腈纖維、瀝青纖 維、粘膠絲或酚醛纖維為原料生產纖 維，在惰性氣體中經氧化、碳 化（3001 600）制得碳纖維，其碳含量在 92%以上。因聚丙烯腈基碳纖維（以下 簡稱“P A N基碳纖維”）技術成熟、工 藝簡單、產

2、品性能指標好成為碳纖維邦（Toho）和三菱（Mitsubishi）、卓爾 泰克（Zoltek）、赫氏（Hexcel）、蘇泰克（Cytec）和阿爾迪拉（Aldila），西格里（SGL）以及臺塑（Formosa）。P A N基碳纖維產能中，以東麗 為首 3家日本企業(yè)仍占主導地 位， 約占全球市場份額的 80%，產能達 40 400t。美國P A N基碳纖維前 3大廠 商Zoltek、Hexcel及Cytec總產能達 到 20 750t。全球碳纖維需求量以年 均 15%16%的高速度增長，預 計到 2018年，全球碳纖維的需求量將超過10萬t。目前，生產小絲束碳纖維最主要的公司是東麗、東邦和三菱，3

3、家碳纖 維產能占全球 46%，美國占 28%，歐洲 占 19%，其他國家占 7% ；歐洲空客和 美國波音飛機制造商約占小絲束碳纖 維消費市場的 1/5。2008-2012年全球 碳纖維的產能和產量見表 1。2. 我國碳纖維產能從 20世紀 60年代后期，我國開始 研制碳纖維及原絲，但發(fā)展緩慢。我國 現(xiàn)已研制出與日本東麗T300水平相當 的碳纖維產品，但無論產量還是品質 遠不能滿足國內需求。目前，國內碳纖 維主要生產企業(yè)產能約 8.542kt/a，詳 見表 2。行業(yè)的主流，占全球碳纖維總產量的90%。目前，碳纖維除了應用于航空、表 1 2008-2012 年全球碳纖維產能和產量t航天等高端領域外

4、，也被應用于風力發(fā)電葉片、文體用品、碳纖維復合芯電年份小絲束產能大絲束總和小絲束產量大絲束總和纜、油田鉆探汽車、建筑補強等領域。200848 55013 60062 15033 98512 25046 235200952 15020 00072 15036 50518 00054 505一、國內外碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀1. 國外碳纖維產能201057 65020 00077 65040 35518 00058 355全球大型碳纖維生產企業(yè)有 13201160 10022 00082 10042 07019 80061 870個，以P A N基纖維為原料生產碳纖維201267 80023 50091 3

5、0047 46021 15068 610的企業(yè)有 9個，包括東麗（T o r a y）、東注 ：小絲束是 1K/3K/6K/12K/24K ；大絲束是大于 24K。表 2 我國碳纖維生產能力情況kt/a企 業(yè)原絲2011年產能碳纖維原絲在建能力碳纖維吉研高科0.0000.1000.500邯鄲硅谷0.2000.0053.0001.200上海石化0.2001.5000.500山西恒天0.2001.200吉林化纖5.3500.115大連國瑞0.3601.400廣東金發(fā)0.100蘭州藍星5.0000.3505.2003.700揚州惠通0.0600.100吉林碳素0.0120.500浙江泰先0.2500

6、.100常州中簡0.5000.200西安康本0.0700.030江蘇恒神7.0003.000中復神鷹5.0002.5005.0002.000威海拓展2.8901.1502.7501.100中科院揚州中心0.0400.020吉林碳谷0.1501.500沈陽中恒1.5000.6001.5000.500合 計28.1608.54221.90011.600計劃設計能力原絲碳纖維3.2001.2003.0001.5003.0000.5002.5001.0002.4005.0002.00025.00010.6002.0001.2500.50015.0006.00025.00010.6002.5001.00

7、05.00012.5005.000102.95044.300據(jù)報道，除了呼和浩特市浩源碳 纖維有限公司建設的碳纖維產業(yè)基地 外，中石油、中鋼吉炭、中石化、中國化 工、金發(fā)科技、中國建材、博云新材、威 海拓展、中復神鷹碳纖維有限責任公 司（以下簡稱“中復神鷹”）、河南能源 集團、浙江泰先等企業(yè)正在新建或者 計劃新建碳纖維及其復合材料產能。目前，我國在碳纖維及其復合材料制 品方面的投資總額已超過 90億元。二、我國碳纖維技術發(fā)展情況因航空航天等國防領域的需要， 碳纖維應用于高端領域正式列入國家 科技攻關計劃，全面啟動了碳纖維產 品的研發(fā)和生產，但產業(yè)化發(fā)展步履維艱。為落實新材料產業(yè)“十二五”發(fā) 展

8、規(guī)劃，加快碳纖維及復合材料產業(yè) 的發(fā)展，推動傳統(tǒng)材料的升級換代，滿 足經濟和工業(yè)發(fā)展的需要，2013年工 業(yè)和信息化部發(fā)布了加快推進碳纖 維行業(yè)發(fā)展行動計劃（以下簡稱“計 劃”），旨在著力突破關鍵共性技術和 裝備，加強現(xiàn)有生產工藝裝置的技術改造，培育碳纖維及其復合材料下游 市場，推進聯(lián)合重組，發(fā)展高性能碳纖 維產品，實現(xiàn)高質量和低成本穩(wěn)定生 產，促進上下游協(xié)調發(fā)展，不斷提高碳 纖維產業(yè)集群，構建技術先進、上下游 協(xié)調的碳纖維產業(yè)體系。1. 產業(yè)化新進展益健碳纖維科技有限公司投資建設， 項目建成后可生產產品 20萬套。（3）江蘇航科江蘇航科成立于 2010年 2月，是 由中國科學院西安光學精密機

9、械研 究所與鎮(zhèn)江新區(qū)高新技術產業(yè)投資 有限公司共同合作建立，投入 2.5億成立常州中 簡，建成了年產 300t級 T700級高性能碳纖維生產線，其生 產的T700級碳纖維已經處于我國航 空領域穩(wěn)定供貨階段，同時，T800級 碳纖維產品也突破工程化技術，達到 穩(wěn)定量產。2012年 6月 5日，經國家科 技部專家組鑒定，常州中簡T800碳2011年以來，我國多家企業(yè)可穩(wěn)元，2012年 6月建成設計產能 25t / a的纖維各項參數(shù)已達到日本東麗T800定生產T700級軍用碳纖維產品，中復T800碳纖維生產線，實現(xiàn)了穩(wěn)定批量的水平。神鷹的T700生產線是全球第 3家采用生產，實際產能 1t/a。（7

10、）中復神鷹干噴濕紡工藝體系的生產線。2012年，該公司T800碳纖維產品的抗拉 中國建材、連云港鷹游紡機公司我國建設了首條T800級碳纖維生產伸強度、抗拉伸模量和抗斷裂伸長率與江蘇奧神集團合資成立了中復神鷹線，并實現(xiàn)了穩(wěn)定批量生產。3項主要性能指標以及線密度、導熱性碳纖維有限公司，其碳化生產線 2007目 前，我國已全面啟動千噸級 及其它性能，跟日本東麗集團的T800年 5月投 產，碳纖維年產量在 20t。T800碳纖維生產線的建設工作，江蘇產品相同。2007年 10月新建了 2 500t/a的聚丙烯航科復合材料科技有限公司（以下簡2014年 2月，江蘇航科復合材料 腈基碳纖維原絲生產線和 1

11、 000t/ a的稱“江蘇航科”）、中簡科技發(fā)展有限公科技有限公司研發(fā)了T1000碳纖維，碳化生產線。中復神鷹從 2009年開始司（以下簡稱“常州中簡”）、中國科學經北京航空航天大學高性碳纖維檢測攻關T700碳纖維項目，與該項目同步院寧波材料技術與工程研究所（以下分析中心和北京化工大學碳纖維及復開發(fā)的ST-750碳纖維，經測試已接近簡稱“寧波材料所”）、太原鋼鐵集團等合材料研究所等單位測試，纖維性能T800級碳纖維的技術指標。4家企業(yè)已著 手T800碳纖維產業(yè) 化。達到標準要求。目前，我國已擁有從 20 5 000t/a目 前，我國高 端T1000的研發(fā)取得突 （4）寧波材料研究所不同產能的P

12、AN基碳纖維企業(yè)33家，設破，預計到 2020年，我國將建成千噸級2010年 10月，寧波材料所依托高強計總產能約 21500t/ a，但由于國外產T1000碳纖維生產線和百噸級MJ系列中模碳纖維技術，與寧波化工、鎮(zhèn)海石品低價向中國市場傾銷，致使行業(yè)全碳纖維生產 線，并可以開 展T1200和化、寧波康興電纜共同設立浙江泰先新面虧損，只有幾家供應高端的企業(yè)盈M70J等更高性能纖維以及專用復合材材料公司。2012年建成了100t/a的碳纖利;行業(yè)總產量則直線上升，2012年約料的研制及產業(yè)化工作，并滿足戰(zhàn)略維生產線，產品規(guī)格為 6K、12K、24K2 400t，2013年已突破 3 000t。性新

13、興產業(yè)和國防軍工的需求。（其中以 12K為主）高強中模碳纖維，2. 存在的問題（1）藍星威邦碳纖維項目已進入產品調試階段。在國家領導人的關懷下，近年來2012年 11月 22日，藍星威邦碳纖（5）太原鋼鐵集團我國的碳纖維研發(fā)和產業(yè)化取得了維項目落戶山東文登。項目由北京藍太原鋼鐵集團與中科院山西煤化突破性進展，主要表現(xiàn)在 ：實現(xiàn)了星精細化工有限公司與淄博浩霖集團所的合作共同建設高端碳纖維項目，T300級產業(yè)化和穩(wěn)定生產，高端品 合作，一期投資 10億元，北京藍星公開發(fā)高端碳纖維新材料。該項目投資應用不再受制于人 ；建成了千噸 司提供全套技術支撐，2013年投入試6億元，于 2013年 10月竣工

14、，形成每年級碳纖維生產線，進入了量產階段 ；生產，項目全部達產后年可生產碳纖 維布 50萬m2，碳纖維材料 230t。T800級碳纖維 25t、M55J石墨纖維 5t 的產能。2014年 1月項目進入試生產 T700級軍用碳纖維產品可穩(wěn)定生 產，建設了幾 條T800級碳纖維生產 （2）河北益健碳纖維科技有限公司階段。線，并實現(xiàn)了穩(wěn)定批量生產 ；高端2012年第 4季度，河北邢臺威縣 （6）常州中簡T1000的研發(fā)取得突破，預計到 2020年產 20萬套碳纖維系列產品項目簽2008年 4月由常州市政府與中 年，我國將建成千噸級T1000碳纖維約。該項目總投資 3.16億元，由河北國科學院山西煤炭

15、化學研究所合作，生產線和百噸級M J系列碳纖維生產線;正在向T1100、M70級的產品研纖維的需求量依賴進口。（5）生產成本高發(fā)進軍，不久可望有成。我國T300級別碳纖維已實現(xiàn)了 在碳纖維生產過程中，盡管規(guī)模但我國碳纖維行業(yè)的發(fā)展還存在國產化，但存在纖維毛絲多、脆性大等小，也建設齊全的公用工程和生產設著許多問題，如 ：產品性能不高、質量問題，歸根結底由于國產P A N原絲在備，因此規(guī)模效益在碳纖維生產過程不穩(wěn)定、成本高、品種單一，情況亟待生產過程中采用腈綸原液雜質含量中比較突出。計劃要求，噸聚丙烯腈改進。高，導致纖維性能不穩(wěn)定，離散系數(shù)原絲消耗丙烯腈小于 1.1t，噸碳纖維（1）缺乏核心技術，

16、生產成本高（C V值）大 ；更高等級的產品處于試消耗原小于 2.1t。盡管我國已實現(xiàn)了T300等級碳 驗階段，難以滿足國內高端需求。目 前，丙烯腈價格 14 500元/ t，纖維的工業(yè)化生產，但是與國外的技（3）關鍵設備制造技術的缺乏二甲基亞砜價格 12 000元/ t，按照計術水平還存在一定的差距。碳纖維的生產碳纖維需要碳化爐專用設劃要求噸原絲消耗丙烯腈 1.1t，需質量、技術及生產規(guī)模都與國外差距備，碳化爐是高溫技術和高溫設備的要二甲基亞砜溶劑 5.5t，噸原絲直 大，尤其我國碳纖維缺乏核心的產業(yè)集成，使用溫度一般在 300 1 600。接成本 8.195萬元/ t。按照噸碳絲消化技術，目

17、前沒有完全掌握碳纖維生由于國外對設備生產技術的壟斷，只耗 2.1t原絲計算，噸碳絲成本直接成產的關鍵技術。有較小的國產化碳化爐設備，寬口徑本 17.2095萬元/ t。當前，國產 12K碳針對于工程化技術方面，由于在碳化裝備碳纖維生產設備對中國實纖維市場售價 11.00萬元/ t，日本東此方面存在大量亟待解決的問題，造行封鎖，國內碳纖維生產企業(yè)很難規(guī)麗碳纖維 13.0萬元/ t，土耳其碳纖維成了我國碳纖維單線規(guī)模小。目前，國?；?，機械設備占成本比例大，企業(yè)12.0萬元/ t。P A N基碳纖維生產成本外主要碳纖維的單線產能達 1 500t/a，成本高，影響碳纖維企業(yè)的生存和國包括P A N原絲

18、生產成本和碳纖維生最大超過 2 000t / a，而我國國產設備際競爭。產成本 2部分，噸碳絲直接成本達到單線產能僅為 100 400t / a。單線規(guī)（4）PAN 原絲質量問題17.2095萬元/t，再將固定資產折舊和模小也導致了產品生產成本的提高。P A N原絲的生產包括聚丙烯腈流動成本計算在內，噸碳絲成本價約據(jù)計算，年產 500t的生產線成本約為的化工合成和聚丙烯腈纖維的紡絲 2達 20萬元/ t，如果按照國產碳纖維進15.9萬元/ t，年產l 500t的生產線成本大工藝，過程工序很多，設備要求高，行銷售，國產碳纖維面臨全面虧損。約為 11.7萬元/ t，與前者相比，后者影響因素也很多。

19、碳纖維的性能好壞產品成本降低了 27%。 由于技術方面原因，我國許多碳關鍵在于原絲的質量，原絲的內部缺 陷在炭化后幾乎形狀不變地“遺傳”到三、建議1. 建立良好的發(fā)展環(huán)境纖維生產線出現(xiàn)裝置不配套等問題，碳纖維中。計 劃指 出，通過建立寬松的 進而造成產能不能發(fā)揮的現(xiàn)象。碳纖對于高質量的原絲，原絲利用率外部環(huán)境，培育碳纖維骨干企業(yè)，到維制備過程不管是工藝技術，還是設是 2.1，即 2.1k g可以生產 1.0k g碳纖2020年 5家生產集中度提高至 70%以備開發(fā)以及配套材料，只要與研制和維 ；質量差的原絲，原絲利用率增加上，實現(xiàn)合理的資源配置，提高碳纖維產業(yè)化進程不一致，必將影響到碳纖至 2

20、.5，增加了生產成本。國外碳纖維產業(yè)鏈的競爭優(yōu)勢。維的發(fā)展。因此，從產品研發(fā)到產業(yè)化公司以特種P A N原絲為原料，降低了重點扶植有核心技術、自主創(chuàng)新難度大，碳纖維要實現(xiàn)真正的國產化生產成本，提高了產品的核心競爭力。能力的上下游產業(yè)鏈結合的重點企過程漫長。碳纖維原絲的生產關鍵點是丙烯業(yè)，形成相對比較集中的幾家企業(yè) ；設（2）產品質量有待提高腈聚合工藝、丙烯腈與二聚體及引發(fā)立專項資金持續(xù)支持碳纖維產業(yè)鏈發(fā)多數(shù)碳纖維企業(yè)存在生產規(guī)模劑的配比、原絲噴絲工藝等方面。在制展，持續(xù)對碳纖維發(fā)展加以支持 ；建議小，技術設備落后，有產能沒有產量，備過程中，共聚單體的選擇、聚合體的考慮設立碳纖維產業(yè)發(fā)展基金，變政有產量產品質量不高，實際產量不足相對分子質量、黏度、凝固成形條件、府撥款、貼息等為股權，有利于增加國2kt。而國內市場對碳纖維的需求量每纖維致密化、牽伸倍率、上油工藝等關家的話語權 ；面臨復雜的碳纖維市場、年都以 15%的速度增長，90%以上碳 鍵技術制約了國產碳纖維的發(fā)展。技術、產業(yè)鏈等發(fā)展環(huán)境，及時解決碳纖維產業(yè)發(fā)展遇到的實際問題，并促 進碳纖維等戰(zhàn)略產業(yè)良性發(fā)展。2. 加大技術攻關力度企業(yè)通過技術引進與自主創(chuàng)新相 結合，盡快實現(xiàn)生產的規(guī)?；?，在實踐 中鍛煉人才，不斷提升技術水平，進一 步掌握核心技術。在工藝技術