碳纖維行業(yè)專題研究-從玻纖發(fā)展看碳纖維供需進(jìn)化再演繹

碳纖維行業(yè)專題研究：從玻纖發(fā)展看碳纖維，供需進(jìn)化再演繹1

需求比較：玻纖產(chǎn)業(yè)化程度更高，碳纖維應(yīng)用初期碳纖維性能顯著優(yōu)于玻纖，但玻纖性價(jià)比更高碳纖維在可量產(chǎn)纖維材料中性能最佳，主要體現(xiàn)在低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫等。碳

纖維是由聚丙烯腈（PAN）（或?yàn)r青、粘膠、酚醛基）等有機(jī)纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形

成的含碳量高于

90%的碳主鏈結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)纖維，其中全球

90%以上的碳纖維通過(guò)

PAN制造。

碳纖維具備出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高的

比強(qiáng)度和最高的比模量的纖維。相比于傳統(tǒng)的高性能纖維玻纖、玄武巖纖維等，碳纖維的主

要特點(diǎn)是重量輕/低密度（密度是鋼的

1/5，是鋁合金的

1/2）、高強(qiáng)度（T300

拉伸強(qiáng)度

3500MPa，T1000/6370MPa，T1200/9000MPa）、高模量（彈性強(qiáng)弱，T300/230GPa，

T800/290GPa，M40/400GPa）、耐高溫（2000

攝氏度以上強(qiáng)度不降）、耐腐蝕（耐海水及

各種酸堿鹽等介質(zhì)腐蝕）、熱膨脹系數(shù)小（急冷急熱下尺寸穩(wěn)定性高）、導(dǎo)熱/導(dǎo)電性能獨(dú)特

（可用于電加熱及軍工屏蔽防護(hù)）。玻纖相比于碳纖維性價(jià)比更高，而中國(guó)巨石超高模量玻纖在部分性能上與碳纖維差距已明

顯縮小。玻璃纖維是一種綜合性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，以葉臘石、高嶺土、石灰石、石

英砂等礦物原料按一定配比混合后經(jīng)高溫熔制等工藝制造而成，價(jià)格一般在

5000-10000

元

/噸之間。通常作為復(fù)合材料增強(qiáng)基材、電絕緣材料、耐熱絕熱材料、光導(dǎo)材料、耐蝕材料

和過(guò)濾材料等，廣泛用于多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的新材料之一。與碳纖維相比，

玻纖性能雖較低，但價(jià)格是碳纖維的

1/10

以下，性價(jià)比相對(duì)較高且應(yīng)用更廣泛。此外，中

國(guó)巨石

2020

年推出的

E9

超高模量玻纖拉伸模量超過(guò)

100GPa，拉伸強(qiáng)度已可達(dá)到

3500MPa，軟化溫度達(dá)到

970℃，在部分性能上與碳纖維的差距已明顯縮小。玻纖產(chǎn)業(yè)化程度更高，碳纖維需求在拓展初期玻纖需求量為碳纖維

80

倍，但需求增速顯著小于碳纖維需求體量看，2020

年碳纖維在全球/中國(guó)有

11/5

萬(wàn)噸、26/10

億美元市場(chǎng)規(guī)模，預(yù)計(jì)至

21-

25

年

CAGR為

13%/25%，國(guó)產(chǎn)碳纖維需求預(yù)計(jì)保持

30%以上高增長(zhǎng)。從需求端看，2020

年全

球碳纖維整體需求約

10.7

萬(wàn)噸/26

億美元，同比+3%/-9%，疫情拖累高價(jià)的航空航天領(lǐng)域

銷(xiāo)售降低導(dǎo)致市場(chǎng)規(guī)模下降；預(yù)計(jì)

25/30

年需求分別達(dá)到

20/40

萬(wàn)噸，21-25/21-30

年

CAGR分別為

13%/14%。2020

年中國(guó)碳纖維需求約

4.9

萬(wàn)噸，同比+29%，占到全球需求量的

46%，同比+9pct。其

中國(guó)產(chǎn)/進(jìn)口為

1.9/3.0

萬(wàn)噸，同比+54%/+18%，國(guó)產(chǎn)碳纖維增速已連續(xù)

3

年超

30%。預(yù)計(jì)

國(guó)內(nèi)碳纖維需求在

2023/2025

年總體達(dá)到

9.4/14.9

萬(wàn)噸，21-25

年

CAGR為

24%/25%，

其中國(guó)產(chǎn)

CAGR預(yù)計(jì)為

35%/35%。此外，2020

年國(guó)內(nèi)總體市場(chǎng)規(guī)模

10

億美元。目前國(guó)內(nèi)大部分碳纖維需求依靠進(jìn)口滿足，2020

年國(guó)內(nèi)需求自給率僅

38%（1.9/4.9

萬(wàn)噸），

隨著國(guó)內(nèi)下游需求的逐步打開(kāi)，預(yù)計(jì)到

2023/2025

年碳纖維自給率可達(dá)到

48%/55%。進(jìn)口碳纖維主要來(lái)自日本、美國(guó)等，2021

年前

9

月，我

國(guó)進(jìn)口碳纖維產(chǎn)品合計(jì)為

1.9

萬(wàn)噸，同比+8%，其中碳纖維/碳纖維預(yù)浸料/制品

4037/1278/15397

噸，同比+60%/+90%/-4%。需求結(jié)構(gòu)看，碳纖維下游需求以風(fēng)電葉片、航天航空、體育休閑、汽車(chē)為主。從全球需求來(lái)

看，碳纖維下游相對(duì)分散，風(fēng)電葉片（主梁、梁帽）、航空航天（飛機(jī)構(gòu)件）、體育休閑（球

拍/釣具等）、汽車(chē)（輕量化構(gòu)件）為主要應(yīng)用領(lǐng)域，2020

年合計(jì)占到全球需求的

70%。而

國(guó)內(nèi)碳纖維主要應(yīng)用于風(fēng)電葉片和體育休閑，2020

年兩者合計(jì)占比達(dá)到

71%。從附加值來(lái)

看，航空航天單價(jià)達(dá)到

60

美元/kg，產(chǎn)品相對(duì)高端，市場(chǎng)基本被海外公司所占據(jù)；風(fēng)電葉片

單價(jià)最低（14

美元/kg），全球應(yīng)用相對(duì)更多。但體育用品中碳纖維的發(fā)展速度相對(duì)較低，

2020

年全球體育用品碳纖維用量

1.5

萬(wàn)噸，同比+3%，預(yù)計(jì)

2025

年

2.0

萬(wàn)噸，21-25

年

CAGR達(dá)到

5%。玻纖集中應(yīng)用在建筑、交通運(yùn)輸?shù)葌鹘y(tǒng)領(lǐng)域，碳纖維在風(fēng)電葉片、汽車(chē)輕量化等高端產(chǎn)品

中和玻纖有替代關(guān)系，而在建筑中也可用于橋梁補(bǔ)強(qiáng)。玻纖產(chǎn)業(yè)化較明顯，大眾產(chǎn)品占比較

高，相對(duì)較低的價(jià)格使玻纖主要應(yīng)用于建筑建材領(lǐng)域（34%）、交通運(yùn)輸（14%）、電子電器

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