碳纤维产业发展背景-管理学案例分析

碳纤维产业发展背景

一、产业方面

自 20 世纪 60 年代碳纤维首次商业化以来，碳纤维产业规模不断扩大，产品品质不断提高，2014 年全球碳纤维产能（365 天连续生产 12K/24K 碳纤维丝束计算）已达到 12.6 万 t。尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比，但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点，具有玻璃纤维所不能比拟的优势，已成为发展先进武器装备的关键材料，并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。

当前，国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势，据估计，未来 5 年先进复合材料将以每年 5%的增速发展，而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展，全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达 10%，亚太地区将会有更高的增长率，即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。

根据前躯体原料的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈基（PAN）、沥青基和粘胶基碳纤维等。由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒性物质二硫化碳，且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高，因此目前在国际碳纤维产业领域，前 2 种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。其中，PAN 基碳纤维又占据绝对优势，国际市场占有率超过90%。PAN 基碳纤维的 9 大生产商包括：日本东丽工业株式会社（简

称“东丽”）、日本东邦化学工业株式会社（简称“东邦”）、日本三菱丽阳株式会社（简称“三菱丽阳”）、美国赫氏有限公司（Hexcel）、美国氰特工业公司（Cytec）、美国卓尔泰克公司（Zoltek，已被东丽收购）、台湾塑料工业股份有限公司（简称“台塑”）、土耳其阿克萨集团（AKSA）和德国西格里碳素集团（SGL）。沥青基碳纤维的生产和应用居其次，主要生产企业 3 家，分别是 Cytec、三菱丽阳和东丽。

PAN 基碳纤维分为小丝束（1～24K）和大丝束（36K 及以上）２类。全球小丝束碳纤维市场主要被东丽、东邦、三菱丽阳 3 家公司所垄断，而来自中国、土耳其和韩国的企业，正不断扩充小丝束的全球产能，同时也降低了３家日本公司的市场份额。

大丝束碳纤维生产商主要有 Zoster、SGL 和三菱丽阳３家。另外，中国蓝星(集团)总公司英国分公司拥有大丝束碳纤维原丝的供应能力，Cytec 于 2014 年与德国 Dormagen 的腈纶纤维生产商 DralonGmbH 公司合作开展低成本大丝束碳纤维的研制开发。预计在未来 10 年中，其他制造商也会陆续加入大丝束碳纤维生产领域。

为满足高速发展的航空航天与汽车市场对碳纤维的需要，几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划。例如，东丽拥有以日本本土为核心的日美法韩 4 个生产基地，目前已形成 11 000 ～12 000ｔ/a 的 T700S 和 4 500ｔ/a 的 T800 碳纤维生产能力，并宣布 PAN

基碳纤维的总产能于2015 年达到27 100ｔ，2020 年扩大至50

000ｔ。另外，Hexcel 在欧洲大幅度扩产，三菱在美国与本土扩产，Cytec 已经基本完成美国的双倍产能扩产计划，SGL 也在美国接连扩产。各企业的碳纤维生产已基本实现了全球布局，为进一步实现从原丝到下游复合材料制品的全产业链一体化协调发展奠定了硬件基础。

我国碳纤维的发展经历了艰苦的过程，在国家科技和产业化示范计划支持下，近 10 年来我国碳纤维制备与应用技术，实现了从“无”到“有”的转变，出现了前所未有的产业化建设高潮，初步建立起国产碳纤维制备技术研发、工程实践和产业建设的较完整体系，产品质量不断提高，碳纤维及其复合材料技术发展速度明显加快，有效缓解了国防建设重大工程对国产高性能碳纤维的迫切需求，部分型号用碳纤维及其复合材料的国产化自主保障问题基本解决。

目前，T300 级碳纤维已实现千吨级产业化，产品成功应用于航空航天和武器装备，民用市场正在推广；T700 级碳纤维千吨级生产线已经建成，产品进入应用考核；国产 T800 级高强中模碳纤维吨级线建成并已批量生产；高模及高模高强碳纤维的产业化仍为空白，其工程化制备关键技术急需突破；更高等级的高强中模和高强高模碳纤维制备关键技术亟待攻关。

截至 2014 年底，我国已拥有碳纤维生产企业近 40 家，理论设计总产能达到 1.96 万 t。已建成 6 条千吨产能（含配套的原丝生产能力）、7 条 500t 产能的碳纤维生产线（含配套的原丝生产能力），拥有千吨级以上规模生产线的企业 4 家，五百吨级的企业（或企业联合体）5 家，主体产品为 12K 及以下的小丝束 PAN 基碳

纤维。

据统计，2007 年以来，国内碳纤维产量逐年增加，从 2007 年的约 200t，增加到 2014 年的约 2 600t，但产能释放能力弱的问题依然非常突出，2014 年的碳纤维实际产量不足设计产能的 20%。一方面，我国碳纤维企业普遍开工不足、设备闲置、产能浪费，生产成本居高不下；另一方面，受国际碳纤维行业巨头的蓄意压制，碳纤维售价一跌再跌，甚至跌至成本以下，碳纤维企业面临着生产越多亏损越多的局面。目前，我国碳纤维企业长期面对“内忧外患”困扰，几乎全部处于亏损状态，大部分企业只能减产甚至停产，生存状况不容乐观。

二、技术方面

目前，国外高强、高强中模碳纤维的产业化制备技术成熟，规模化、自动化程度高，关键核心技术掌握在日、美等国手中。其中，东丽凭借其强大实力研制并形成了包括 T300、T700、T800、T1000 等在内的高强系列和包括 M35J、M40、M40J、M55J、M60J、M70J 等在内的高模和高模高强系列产品，一直占领着碳纤维技术的制高点，令对手望其项背。美国 Hexcel 经过多年的研究，在 IM9 高强中模碳纤维基础上，研制出 IM10 碳纤维，主要力学性能超过日本东丽 T1000，并成功应用于大型客机。IM10 推出２年半后的 2014 年初，东丽宣布推出 T1100 碳纤维，重新夺回碳纤维技术的领先地位。

目前，低成本技术已成为碳纤维及其复合材料发展的迫切需求和