PAN基碳纤维产业现状及发展情况
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PAN基碳纤维产业现状及发展情况
目录
一、国内外碳纤维产业现状与发展趋势 二、我国碳纤维产业发展存在的主要问题 三、未来发展思考
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一、国内外碳纤维产业现状与发展趋势
国外碳纤维产业现状——生产能力
160000
图1、2008年-2014年全球碳纤维生产能力
140000
120000
100000 80000 60000
➢ 我国碳纤维产业存在的主要问题：
➢ 产品质量稳定性有待提高，高端产品产业化仍为空白
➢ 应用技术开发相对落后，制约国内碳纤维产能发挥
➢ 装备技术薄弱，生产成本偏高
➢ 国际竞争形势严峻
由于缺乏创新与集成和应用领域的拓展，极大地制约了我
国碳纤维产业的发展。
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三、未来发展思考
➢ 巩固已有技术，加快高端碳纤维品种自主化技术开发，及其产业化进 程，切实保障特殊应用领域国产碳纤维的稳定供给，推动国产碳纤维行 业持续技术升级。 ➢ 积极推动碳纤维研发、生产、应用单位结合自身优势和特点进行产学 研用合作，逐步攻克国产碳纤维质量稳定性和均匀性瓶颈，提升国产碳 纤维质量水平，尽快实现国内碳纤维的稳定、高效生产和应用。 ➢ 推动碳纤维规模化应用，强化应用需求对国产碳纤维制造的牵引作用。 ➢ 加强碳纤维及复合材料生产关键装备的自主化开发。 ➢ 完善国产碳纤维标准体系建设。 ➢ 进一步加强和完善行业创新平台建设。建设国家级技术和产品推广平 台，融开发、检测、应用、再提高与一体，建设以平台为核心的产业集 群，并对全国相关企业开放。
汽车轻量化—— 对汽车的减重、减排、节能，是一种强制性的推进。目前，随着碳纤维价格 的下降，越来越多的汽车部件开始使用碳纤维增强复合材料。
高速铁路领域——“碳纤维”将发挥举足轻重的作用，使得中国碳纤维用量一直持续“高温”。
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拓展国内碳纤维复合材料应用领域
拓展复合材料在航空航天、交通运输，风电、新能源和可再生能源、海洋 石油开发、智能电网建设等高端市场的应用。
汽车:最具应用潜力方向。到2020年，预计飞机用碳纤维市场将达到2014年的近2倍， 增至年1.5万吨，而以汽车为中心的产业用途将达到10万吨，将成为碳纤维的主要市场。 东丽—丰田；东邦—通用；三菱丽阳—宝马 新能源:飞轮储能、风力叶片、燃料电池 压力容器：2014年，全球散装CNG运输压力容器使用的CFRP材料将耗用5000t碳纤维 海浪和潮汐流能转换装置
外 翼
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拓展国内碳纤维复合材料应用领域
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其他领域
开发碳纤维复材自 行车市场
‹# ›
纺织机械配件-碳 纤维剑杆、轴
碳纤维储气罐
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二、我国碳纤维发展存在的主要问题
➢ 制备技术&规模效益——中国碳纤维产业发展的“瓶颈”
➢
国外碳纤维生产企业集中度高，且大都是化纤生产制造企业（如
日本东丽、东邦、土耳其AKSA、台湾台塑）
报价(美元) 19 18 19 19 22
120-140（紧缺） 17 15 15 15 14 13
国内碳纤维产业发展趋势
降低碳纤维生产及应用成本 1、纤维生产 高性能纤维研制（T800、T1000、M55J等）
本 节 内 容 结 束 低成本自动化制造工艺
2、复合材料应用 高效率、高可靠的设计方法 降低全寿命成本的应用理念
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本节内容结束
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国外碳纤维产业发展趋势 国外碳纤维产业技术发展趋势
项目 技术研发 应用开发
表1、国外碳纤维产业发展趋势
方向目标
产品高性能化：美国Hexcel公司以NaSCN为溶液，通过丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯 或甲基丙烯酸甲酯共聚后，经干喷湿纺法制备原丝，再经氧化、炭化后，得到强度高 达 8GPa的碳纤维；日本东丽以DMSO为溶剂，使用丙烯腈与衣康酸共聚，得到了质量分 数为20%的聚合液，成功制备出强度为8.2GPa的碳纤维；纳米碳纤维的生产与应用。 生产低成本化 生产规模化：日本东丽计划在2015年将产能扩大到4万t/a；三菱丽阳计划在2016年 将其在美国的碳纤维产能由2000t/a扩大至4000t/a；日本东邦计划新建产能5000t/a， 2015年投产，届时总产能将达到1.89×104t/a。 CFRP的循环利用
新产品、新技术的开发 1、适合市场需要的新产品 2、复合材料制品成型技术 复合材料制品连续化生产技术 复合材料制品质量检测技术 高效配套树脂体系及装备开发 复合材料制品及成型工艺计算机辅助设计
国内碳纤维产业发展趋势
关键装备 原丝碳纤维制备：连续稳定聚合装备、高效溶解系统、 高效脱泡系统、高温装备制造、能源综合回收利用装备。
大飞机项目—— 在高油价时代，碳纤维复合材料结构轻巧、维修费用低的优势必将极大地冲 击了铝材承力结构一统天下的局面，新型飞机设计开始越来越多地采用先进 复合材料。
海上风力发电——中国计划在距离海岸大约30英里的地方大规模建造水上风力发电站，这些发 电站可能建在巨大的浮体上，也可能深入水下120英尺建在大陆架上。鉴于 海面上风力通常比地面上大，因此海上风力发电更具有发展前景。
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国内碳纤维产业现状
我国进口碳纤维市场情况
表2、2014年1月-6日碳纤维进口统计
商品
数量
数量(同比)
碳纤维
781.1
-29.7
碳布
863.5
17.4
碳纤维预浸料
608.0
-10.6
其他
3260.6
-12.8
图4、2010年-2013年碳纤维进口统计
2014年1月-6月，碳纤维及制品进口量为5513.2吨，其中： 碳纤维降幅最大，同比下降29.7; 碳布涨幅最大，同比增长17.4%； ‹# 碳纤维及制品进口数量同比下降12%。
大丝束 小丝束
40000
20000
0 2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2014年全球碳纤维产能约为14.3万吨，其中小丝束碳纤维约为10.5万
吨，占73%；大丝束碳纤维约3.8万吨，占27%。按照开工率70％计算，
‹# 2014年全球碳纤维总产量约为10万吨。
›
全球碳纤维主要生产商及其市场份额
小丝束
大丝束
图2、全球碳纤维市场份额划分
国际碳纤维市场依然为日、美企业所垄断。 小丝束：日本企业占全球产能的49％。 大丝束：日、美两国所控制，占72%。
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全球碳纤维应用领域分布
国外碳纤维产业现状
图3、全球碳纤维需求预测(单位：万吨)
吨
目前，国际碳纤维年需求量约为5-6万吨，航空航天、工业应用、体育休 闲三大应用领域占比分别为17%、67%和16%。预计2020年，全球碳纤维需 求量将达到15万吨，其中，航空航天占20%、工业领域占75%、体育休闲占 5%。
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国内碳纤维产业现状
国内PAN基碳纤维已形成约1.5万吨/年生产能力。 产品结构：
T300级碳纤维 • 达到国外同类产品水平
T700级碳纤维
干喷湿法纺丝T700级碳纤维实现工业化生产
T800级碳纤维 • 已开展批量试产
M50J碳纤维
• 突破关键研制技术
2014年，全国产量约为3200吨，其中12K占比超过90%。 预计2015 年国内碳纤维需求量将达到15000吨。
›
生产企业 日本东邦 日本三菱 日本东丽
台塑
AKSA
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表3、2014年碳纤维价格（不含15%关税）
型号 HTS40-12K STS40-24K
TR50S TR330（50K） T700SC-12K
T800H-12K TC36-12K TC35-24K TC35-48K A42-12K A42-24K A42-48K（50K）
本 节 内 容 结 束 复合材料：三维编织装备、自动成型装备、全自动
RTM成型装备、计算机辅助设计与制造装置、复合材料 质量检测装备。
碳纤维材料循环再利用 燃烧法高品质碳纤维回收技术 溶剂法碳纤维回收及综合利用技术 回收碳纤维表面改性及复合材料制品 开发技术
未来——中国四大产业将带动碳纤维市场强势增长
目录
一、国内外碳纤维产业现状与发展趋势 二、我国碳纤维产业发展存在的主要问题 三、未来发展思考
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一、国内外碳纤维产业现状与发展趋势
国外碳纤维产业现状——生产能力
160000
图1、2008年-2014年全球碳纤维生产能力
140000
120000
100000 80000 60000
➢ 我国碳纤维产业存在的主要问题：
➢ 产品质量稳定性有待提高，高端产品产业化仍为空白
➢ 应用技术开发相对落后，制约国内碳纤维产能发挥
➢ 装备技术薄弱，生产成本偏高
➢ 国际竞争形势严峻
由于缺乏创新与集成和应用领域的拓展，极大地制约了我
国碳纤维产业的发展。
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三、未来发展思考
➢ 巩固已有技术，加快高端碳纤维品种自主化技术开发，及其产业化进 程，切实保障特殊应用领域国产碳纤维的稳定供给，推动国产碳纤维行 业持续技术升级。 ➢ 积极推动碳纤维研发、生产、应用单位结合自身优势和特点进行产学 研用合作，逐步攻克国产碳纤维质量稳定性和均匀性瓶颈，提升国产碳 纤维质量水平，尽快实现国内碳纤维的稳定、高效生产和应用。 ➢ 推动碳纤维规模化应用，强化应用需求对国产碳纤维制造的牵引作用。 ➢ 加强碳纤维及复合材料生产关键装备的自主化开发。 ➢ 完善国产碳纤维标准体系建设。 ➢ 进一步加强和完善行业创新平台建设。建设国家级技术和产品推广平 台，融开发、检测、应用、再提高与一体，建设以平台为核心的产业集 群，并对全国相关企业开放。
汽车轻量化—— 对汽车的减重、减排、节能，是一种强制性的推进。目前，随着碳纤维价格 的下降，越来越多的汽车部件开始使用碳纤维增强复合材料。
高速铁路领域——“碳纤维”将发挥举足轻重的作用，使得中国碳纤维用量一直持续“高温”。
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拓展国内碳纤维复合材料应用领域
拓展复合材料在航空航天、交通运输，风电、新能源和可再生能源、海洋 石油开发、智能电网建设等高端市场的应用。
汽车:最具应用潜力方向。到2020年，预计飞机用碳纤维市场将达到2014年的近2倍， 增至年1.5万吨，而以汽车为中心的产业用途将达到10万吨，将成为碳纤维的主要市场。 东丽—丰田；东邦—通用；三菱丽阳—宝马 新能源:飞轮储能、风力叶片、燃料电池 压力容器：2014年，全球散装CNG运输压力容器使用的CFRP材料将耗用5000t碳纤维 海浪和潮汐流能转换装置
外 翼
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拓展国内碳纤维复合材料应用领域
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其他领域
开发碳纤维复材自 行车市场
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纺织机械配件-碳 纤维剑杆、轴
碳纤维储气罐
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二、我国碳纤维发展存在的主要问题
➢ 制备技术&规模效益——中国碳纤维产业发展的“瓶颈”
➢
国外碳纤维生产企业集中度高，且大都是化纤生产制造企业（如
日本东丽、东邦、土耳其AKSA、台湾台塑）
报价(美元) 19 18 19 19 22
120-140（紧缺） 17 15 15 15 14 13
国内碳纤维产业发展趋势
降低碳纤维生产及应用成本 1、纤维生产 高性能纤维研制（T800、T1000、M55J等）
本 节 内 容 结 束 低成本自动化制造工艺
2、复合材料应用 高效率、高可靠的设计方法 降低全寿命成本的应用理念
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本节内容结束
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国外碳纤维产业发展趋势 国外碳纤维产业技术发展趋势
项目 技术研发 应用开发
表1、国外碳纤维产业发展趋势
方向目标
产品高性能化：美国Hexcel公司以NaSCN为溶液，通过丙烯腈、衣康酸、丙烯酸甲酯 或甲基丙烯酸甲酯共聚后，经干喷湿纺法制备原丝，再经氧化、炭化后，得到强度高 达 8GPa的碳纤维；日本东丽以DMSO为溶剂，使用丙烯腈与衣康酸共聚，得到了质量分 数为20%的聚合液，成功制备出强度为8.2GPa的碳纤维；纳米碳纤维的生产与应用。 生产低成本化 生产规模化：日本东丽计划在2015年将产能扩大到4万t/a；三菱丽阳计划在2016年 将其在美国的碳纤维产能由2000t/a扩大至4000t/a；日本东邦计划新建产能5000t/a， 2015年投产，届时总产能将达到1.89×104t/a。 CFRP的循环利用
新产品、新技术的开发 1、适合市场需要的新产品 2、复合材料制品成型技术 复合材料制品连续化生产技术 复合材料制品质量检测技术 高效配套树脂体系及装备开发 复合材料制品及成型工艺计算机辅助设计
国内碳纤维产业发展趋势
关键装备 原丝碳纤维制备：连续稳定聚合装备、高效溶解系统、 高效脱泡系统、高温装备制造、能源综合回收利用装备。
大飞机项目—— 在高油价时代，碳纤维复合材料结构轻巧、维修费用低的优势必将极大地冲 击了铝材承力结构一统天下的局面，新型飞机设计开始越来越多地采用先进 复合材料。
海上风力发电——中国计划在距离海岸大约30英里的地方大规模建造水上风力发电站，这些发 电站可能建在巨大的浮体上，也可能深入水下120英尺建在大陆架上。鉴于 海面上风力通常比地面上大，因此海上风力发电更具有发展前景。
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国内碳纤维产业现状
我国进口碳纤维市场情况
表2、2014年1月-6日碳纤维进口统计
商品
数量
数量(同比)
碳纤维
781.1
-29.7
碳布
863.5
17.4
碳纤维预浸料
608.0
-10.6
其他
3260.6
-12.8
图4、2010年-2013年碳纤维进口统计
2014年1月-6月，碳纤维及制品进口量为5513.2吨，其中： 碳纤维降幅最大，同比下降29.7; 碳布涨幅最大，同比增长17.4%； ‹# 碳纤维及制品进口数量同比下降12%。
大丝束 小丝束
40000
20000
0 2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2014年全球碳纤维产能约为14.3万吨，其中小丝束碳纤维约为10.5万
吨，占73%；大丝束碳纤维约3.8万吨，占27%。按照开工率70％计算，
‹# 2014年全球碳纤维总产量约为10万吨。
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全球碳纤维主要生产商及其市场份额
小丝束
大丝束
图2、全球碳纤维市场份额划分
国际碳纤维市场依然为日、美企业所垄断。 小丝束：日本企业占全球产能的49％。 大丝束：日、美两国所控制，占72%。
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全球碳纤维应用领域分布
国外碳纤维产业现状
图3、全球碳纤维需求预测(单位：万吨)
吨
目前，国际碳纤维年需求量约为5-6万吨，航空航天、工业应用、体育休 闲三大应用领域占比分别为17%、67%和16%。预计2020年，全球碳纤维需 求量将达到15万吨，其中，航空航天占20%、工业领域占75%、体育休闲占 5%。
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国内碳纤维产业现状
国内PAN基碳纤维已形成约1.5万吨/年生产能力。 产品结构：
T300级碳纤维 • 达到国外同类产品水平
T700级碳纤维
干喷湿法纺丝T700级碳纤维实现工业化生产
T800级碳纤维 • 已开展批量试产
M50J碳纤维
• 突破关键研制技术
2014年，全国产量约为3200吨，其中12K占比超过90%。 预计2015 年国内碳纤维需求量将达到15000吨。
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生产企业 日本东邦 日本三菱 日本东丽
台塑
AKSA
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表3、2014年碳纤维价格（不含15%关税）
型号 HTS40-12K STS40-24K
TR50S TR330（50K） T700SC-12K
T800H-12K TC36-12K TC35-24K TC35-48K A42-12K A42-24K A42-48K（50K）
本 节 内 容 结 束 复合材料：三维编织装备、自动成型装备、全自动
RTM成型装备、计算机辅助设计与制造装置、复合材料 质量检测装备。
碳纤维材料循环再利用 燃烧法高品质碳纤维回收技术 溶剂法碳纤维回收及综合利用技术 回收碳纤维表面改性及复合材料制品 开发技术
未来——中国四大产业将带动碳纤维市场强势增长