碳纤维研究进展
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3000 4500 5500 6500 7000 8500 14000 11500 18000 16000 21900 26502 24076
32220 29200
1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2004 2005 2006 2007 2008
碳纤维基增强工程塑料、压力容器、建筑补强、风 力发电叶片、摩擦材料、深海油田的钻井平台等
成熟市场
新兴市场
待开发市场 汽车零部件、飞机承力部件、医疗器械等
原丝的售价是40元～50元/公斤，碳纤维为200元/公斤， 预浸料为500元/公斤，每一级的深加工都有高幅度的增值。
1.压 力 容 器
1.CF天然气钢瓶经济效益
碳纤维及其复合材料
主要内容
1
碳纤维及其复合材料简介 碳纤维发展现状
2 3
4
碳纤维复合材料产业化现状
下游产品的开发建议
一、碳纤维及其复合材料简介 碳纤维特点：
高比强度、高比模量 耐高温，使用温度2000℃，在3000 ℃非氧化气氛中不融不软 耐强酸、强碱及强有机溶剂的浸蚀 热膨胀系数小，约等于零 热导率高，约为10～140W/(m.K) 摩擦系数小，有自润滑作用 导电性好 密度小
要是碳纤维增强塑料材料。
2005年底波音和空客交付飞机620架，复合材料用量约1700 t，CFRP约 1020 t。据悉，波音公司近十年将有10000架次的市场，未来20年全球将 需要25000架大型飞机，总价值约2万亿美元。 目前我国高端碳纤维(T800)和碳纤维复合材料部件一体化成型技术相对落
强度7.02GPa 模量296GPa 强度5.51GPa 模量296GPa 强度4.92GPa 模量231GPa 强度3.54GPa 模量231GPa
T1000 T800H T700S T300
国际碳纤维需求量
需求量（t/a）
35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 年份
2. CF 风力发电机经济效益
到“十一五”期末，全国风能实际总装机容量将达到10-12GW， 到 2020年全国将达到20GW的风电装机容量。因此，中国是风力发电
碳纤维复合材料叶片的巨大市场。
2005年2月制定的《可再生能源法》做出了 2010年风能不少于400 万千瓦的规划， 预计到2010年末，叶片国内市场总量可达约60亿 元人民币。
机
二次结构件 辅翼 方向舵 升降舵 民用客机CF需要量
（单位吨/年） 2005年 2010年
2003年
210
980
1650
飞
机
碳纤维在体育器材方面的应用
四、下游产品的开发建议
类 别 应用领域
航空、航天及国防领域：飞机、卫星、火箭、导 弹、雷达等； 体育休闲品：高尔夫球、渔具、网球拍、羽毛球拍 箭杆、自行车、赛艇等。
作为CNG储气瓶，压力高达20MPa，使用寿命达15年。
1.压 力 容 器
汽车用压缩天然气瓶（CNG）
环保天然气替代柴油可以消除汽车尾气中的NOX、SOX等致癌物质，少排 放26%的CO2。减重比钢瓶轻4倍以上。
另外，消防、潜水用的便携式空气罐及化工行业的槽罐车也使用碳纤 维复合材料。
2. 风 力 发 电
按各省均建一个5万只/年规模的CNG储气瓶厂计算 CF用量 2万吨/年 70亿元/年 储气瓶 140亿元/年 CNG容器材料比较 材料 容积/L 质量/Kg 价格/美元
钢 铝衬里/GFRP
塑料衬里/GFRP 塑料衬里/CFRP
76
74 70 70
117
70 50 20
400
800 400 600
2. 风 力 发 电
叶片是风力发电机的核心部件，造价约占整个设备的 1/4到1/3。 每个叶片大约需要碳纤维1.5-2.0吨，我国2020年3000万千瓦 的风电规划的实现，需要大量的风机叶片，是碳纤维行业一个 潜在的巨大市场。 按西北5省每年各产10台计 CF用量 6800吨/年 风力发电机 23.8亿元/年 100亿元/年
后，难以制造大尺寸部件。因此，这些材料只用在我国飞机非承力和次承
力部位，在飞机的主要承力部位应用甚少 。
复合材料在空客A380飞机上的应用
复合材料在空客A350飞机上的应用
3. 汽 车 工 业
3. 新型汽车
(1)电动汽车
电动汽车要延长电池的使用时间，减少充电次数，必须让汽车轻量
化。碳纤维复材高强、质轻等特点，完全能满足要求。建议与电动汽
车厂商合作开发。
(2)高级跑车
部分高级跑车、高级轿车和特种车辆对速度和安全的追求，碳纤维复 材的用量将达到车身50%以上 ，市场潜力巨大。
客、货车产量
46.7 114 148.3 163.09 210 230
汽车保有量
551 1145 1608.9 1671 2400 3300
4.飞 机
A380客机使用复合材料达25-30t/架，其中85%是碳纤维增强复合材料 (CFRP)，A350飞机中占总质量52%的结构组件采用复合材料来制造，主
按原料分 黏胶基碳纤维(Rayon基CF)
聚丙烯腈基碳纤维(PAN基CF)
沥青基碳纤维(Pitch 基CF)
PANCF生产工艺过程——原丝
PANCF生产工艺过程——碳丝
先进复合材料（ACM） 主要指有较高强度和模量的碳 纤维、芳纶纤维等纤维与高性能的基体组成的复合材
料。复合材料根据基体可分为树脂基、金属基、陶瓷
国家级碳纤维项目
科技部863碳纤维专项攻关
• T-300级碳纤维及原丝中试稳定化研究 • T-300级碳纤维及原丝百吨级建设 • T-700碳纤维及原丝关键技术的研究
973国家重点基础研究发展规划项目计划
• 高性能碳纤维用聚丙烯腈原丝的结构优化及控制
三、碳纤维复合材料产业化现状
供求关系
国内竞争
碳纤维出路何在？
安装在汽车上的碳纤维储气瓶
能
源
(一)大型风力发电机叶片优点如下：
1. 比重小，抗疲劳，机械强度好，寿命长。
2. 成本低，仅为总机成本的1/3。 3. 耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好。 4. 容易维护，费用低。 (二)燃料电池和太阳能电池
1.导电性好，热膨胀系数小
2.高比强度，高比模量，耐热
Байду номын сангаас
飞 一次结构件 主翼 尾翼 机体
3. 汽 车 工 业
(3)近年来，我国汽车工业发展迅速，从2000年到2010年全国汽
车保有量将增加1倍。碳纤维复合材料作为一种先进的轻质高
强材料，正好迎合了未来汽车轻量化发展方向的要求。 中国汽车的需求和预测 单位：万辆 年份
1990 1995 2000 2001 2005 2010
汽车产量
51 146 208.8 233.44 320 450
1、发展高端产品，引领行业
2、开发下游产品，抢占先机
……
成本因素
国外 市场冲击
高 端 产 品
航空
高端产品
航天
导弹、雷达、战斗机
支柱产业中的广泛应用
1
新型建材
2
汽车工业
3
能源
4
飞机
新型建材
碳纤维作为新型建材，主要用于建筑补强。
碳纤维 复合材 料
汽 车 工 业
碳纤维复合材料可做翼子板、车顶板、底盘、行李箱 板、门内板、轮毂、引擎罩、避震弹簧、传动轴结构 加强和耐热件等
基复合材料等。
碳纤维复合材料具有轻而强，刚而薄的特点。
成型方法有：手糊法，缠绕法，拉挤法，注射法，真
空带囊热压法等。
二、国际碳纤维发展现状
日本是碳纤维的最大制造国，日本东丽公司、东邦公司、三菱公司生 产的PAN基碳纤维占全球产量的70%左右。
发 展 历 程
近 年 来 重 大 突 破
发 展 历 程
32220 29200
1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2004 2005 2006 2007 2008
碳纤维基增强工程塑料、压力容器、建筑补强、风 力发电叶片、摩擦材料、深海油田的钻井平台等
成熟市场
新兴市场
待开发市场 汽车零部件、飞机承力部件、医疗器械等
原丝的售价是40元～50元/公斤，碳纤维为200元/公斤， 预浸料为500元/公斤，每一级的深加工都有高幅度的增值。
1.压 力 容 器
1.CF天然气钢瓶经济效益
碳纤维及其复合材料
主要内容
1
碳纤维及其复合材料简介 碳纤维发展现状
2 3
4
碳纤维复合材料产业化现状
下游产品的开发建议
一、碳纤维及其复合材料简介 碳纤维特点：
高比强度、高比模量 耐高温，使用温度2000℃，在3000 ℃非氧化气氛中不融不软 耐强酸、强碱及强有机溶剂的浸蚀 热膨胀系数小，约等于零 热导率高，约为10～140W/(m.K) 摩擦系数小，有自润滑作用 导电性好 密度小
要是碳纤维增强塑料材料。
2005年底波音和空客交付飞机620架，复合材料用量约1700 t，CFRP约 1020 t。据悉，波音公司近十年将有10000架次的市场，未来20年全球将 需要25000架大型飞机，总价值约2万亿美元。 目前我国高端碳纤维(T800)和碳纤维复合材料部件一体化成型技术相对落
强度7.02GPa 模量296GPa 强度5.51GPa 模量296GPa 强度4.92GPa 模量231GPa 强度3.54GPa 模量231GPa
T1000 T800H T700S T300
国际碳纤维需求量
需求量（t/a）
35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 年份
2. CF 风力发电机经济效益
到“十一五”期末，全国风能实际总装机容量将达到10-12GW， 到 2020年全国将达到20GW的风电装机容量。因此，中国是风力发电
碳纤维复合材料叶片的巨大市场。
2005年2月制定的《可再生能源法》做出了 2010年风能不少于400 万千瓦的规划， 预计到2010年末，叶片国内市场总量可达约60亿 元人民币。
机
二次结构件 辅翼 方向舵 升降舵 民用客机CF需要量
（单位吨/年） 2005年 2010年
2003年
210
980
1650
飞
机
碳纤维在体育器材方面的应用
四、下游产品的开发建议
类 别 应用领域
航空、航天及国防领域：飞机、卫星、火箭、导 弹、雷达等； 体育休闲品：高尔夫球、渔具、网球拍、羽毛球拍 箭杆、自行车、赛艇等。
作为CNG储气瓶，压力高达20MPa，使用寿命达15年。
1.压 力 容 器
汽车用压缩天然气瓶（CNG）
环保天然气替代柴油可以消除汽车尾气中的NOX、SOX等致癌物质，少排 放26%的CO2。减重比钢瓶轻4倍以上。
另外，消防、潜水用的便携式空气罐及化工行业的槽罐车也使用碳纤 维复合材料。
2. 风 力 发 电
按各省均建一个5万只/年规模的CNG储气瓶厂计算 CF用量 2万吨/年 70亿元/年 储气瓶 140亿元/年 CNG容器材料比较 材料 容积/L 质量/Kg 价格/美元
钢 铝衬里/GFRP
塑料衬里/GFRP 塑料衬里/CFRP
76
74 70 70
117
70 50 20
400
800 400 600
2. 风 力 发 电
叶片是风力发电机的核心部件，造价约占整个设备的 1/4到1/3。 每个叶片大约需要碳纤维1.5-2.0吨，我国2020年3000万千瓦 的风电规划的实现，需要大量的风机叶片，是碳纤维行业一个 潜在的巨大市场。 按西北5省每年各产10台计 CF用量 6800吨/年 风力发电机 23.8亿元/年 100亿元/年
后，难以制造大尺寸部件。因此，这些材料只用在我国飞机非承力和次承
力部位，在飞机的主要承力部位应用甚少 。
复合材料在空客A380飞机上的应用
复合材料在空客A350飞机上的应用
3. 汽 车 工 业
3. 新型汽车
(1)电动汽车
电动汽车要延长电池的使用时间，减少充电次数，必须让汽车轻量
化。碳纤维复材高强、质轻等特点，完全能满足要求。建议与电动汽
车厂商合作开发。
(2)高级跑车
部分高级跑车、高级轿车和特种车辆对速度和安全的追求，碳纤维复 材的用量将达到车身50%以上 ，市场潜力巨大。
客、货车产量
46.7 114 148.3 163.09 210 230
汽车保有量
551 1145 1608.9 1671 2400 3300
4.飞 机
A380客机使用复合材料达25-30t/架，其中85%是碳纤维增强复合材料 (CFRP)，A350飞机中占总质量52%的结构组件采用复合材料来制造，主
按原料分 黏胶基碳纤维(Rayon基CF)
聚丙烯腈基碳纤维(PAN基CF)
沥青基碳纤维(Pitch 基CF)
PANCF生产工艺过程——原丝
PANCF生产工艺过程——碳丝
先进复合材料（ACM） 主要指有较高强度和模量的碳 纤维、芳纶纤维等纤维与高性能的基体组成的复合材
料。复合材料根据基体可分为树脂基、金属基、陶瓷
国家级碳纤维项目
科技部863碳纤维专项攻关
• T-300级碳纤维及原丝中试稳定化研究 • T-300级碳纤维及原丝百吨级建设 • T-700碳纤维及原丝关键技术的研究
973国家重点基础研究发展规划项目计划
• 高性能碳纤维用聚丙烯腈原丝的结构优化及控制
三、碳纤维复合材料产业化现状
供求关系
国内竞争
碳纤维出路何在？
安装在汽车上的碳纤维储气瓶
能
源
(一)大型风力发电机叶片优点如下：
1. 比重小，抗疲劳，机械强度好，寿命长。
2. 成本低，仅为总机成本的1/3。 3. 耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好。 4. 容易维护，费用低。 (二)燃料电池和太阳能电池
1.导电性好，热膨胀系数小
2.高比强度，高比模量，耐热
Байду номын сангаас
飞 一次结构件 主翼 尾翼 机体
3. 汽 车 工 业
(3)近年来，我国汽车工业发展迅速，从2000年到2010年全国汽
车保有量将增加1倍。碳纤维复合材料作为一种先进的轻质高
强材料，正好迎合了未来汽车轻量化发展方向的要求。 中国汽车的需求和预测 单位：万辆 年份
1990 1995 2000 2001 2005 2010
汽车产量
51 146 208.8 233.44 320 450
1、发展高端产品，引领行业
2、开发下游产品，抢占先机
……
成本因素
国外 市场冲击
高 端 产 品
航空
高端产品
航天
导弹、雷达、战斗机
支柱产业中的广泛应用
1
新型建材
2
汽车工业
3
能源
4
飞机
新型建材
碳纤维作为新型建材，主要用于建筑补强。
碳纤维 复合材 料
汽 车 工 业
碳纤维复合材料可做翼子板、车顶板、底盘、行李箱 板、门内板、轮毂、引擎罩、避震弹簧、传动轴结构 加强和耐热件等
基复合材料等。
碳纤维复合材料具有轻而强，刚而薄的特点。
成型方法有：手糊法，缠绕法，拉挤法，注射法，真
空带囊热压法等。
二、国际碳纤维发展现状
日本是碳纤维的最大制造国，日本东丽公司、东邦公司、三菱公司生 产的PAN基碳纤维占全球产量的70%左右。
发 展 历 程
近 年 来 重 大 突 破
发 展 历 程