“十三五”碳纤维发展前景及技术创新重点

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技术创新重点
2、干湿法国产千吨级T700级碳纤维产业化制备技术
基于干湿法T700级碳纤维的千吨级生产线，开发高效原料回收技术 突破间歇聚合的大容量聚合釜技术及连续聚合的长期稳定运行技术 突破适用于干湿法高速纺丝的成套纺丝技术 开发节能降耗技术 研发有效的原丝油剂及相适应的上油方式 突破干湿法T700级原丝高效预氧化技术以及低温炉长期稳定运行技术 开发与干湿法T700碳纤维表面特性相匹配的表面处理技术 开发满足碳纤维使用要求的上浆剂及相适应的上浆方式
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我国碳纤维产业存在的主要问题
3、原辅料
当前，国内还没有专门的碳纤维油剂和上浆剂的研究机构，对油 剂和上浆剂的理论和应用研究较少 原丝油剂多是在传统化纤油剂的基础上改良而来的 碳纤维上浆剂是在涂料、树脂乳液等基础上，通过复配、改性得 来的，只停留在传统的环氧基树脂上浆剂上 缺乏对高温树脂、增韧树脂、热塑性树脂等方面的研究，这在一 定程度上影响了碳纤维在航空、航天及其他高端应用领域的使用
四川新万新 四川华拓
厦门杨大 台北台塑 桂林化纤
安徽首文、安徽鑫丰 上海金山石化、上海有 机所、复旦大学、东华 大学、上海纺科院、上 海合研所、星楼实业 宁波材料所、浙江泰先、 衢州、浙江巨鑫 广东金发 中国复合材料集团有限公司
国内碳纤维产业现状--需求与应用
2014年国内碳纤维需求-应用
来源：广州赛奥
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技术创新ห้องสมุดไป่ตู้点
3、国产T800级高强中模碳纤维百吨级工程化技术
开发T800级碳纤维百吨级高质量稳定化生产技术 突破适合于百吨级T800级碳纤维用细旦化原丝的原料纯化技 术、聚合技术及纺丝液脱单脱泡、过滤等后处理技术 突破细旦化原丝的稳定纺丝技术 开发T800级碳纤维稳定预氧化碳化技术 研发与T800级碳纤维表面特性相适应的表面处理技术 开发出适用于T800级碳纤维的油剂和上浆剂
1.5 1.5 2.5 2.5 0.3 0.3 13.1 中国复合材料集团有限公司 13.1 126.4 129.8
全球PAN碳纤维的需求
总体上看，碳纤维需求的发展是平稳的 平均年增长率在6-8%， 没有出现早期国际预计的高速增长
来源：广州赛奥
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“十三五”碳纤维发展前景及技术创新重点
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“十三五”碳纤维发展前景及技术创新重点
国内碳纤维产业现状及存在问题 碳纤维发展前景 “十三五”碳纤维发展目标 “十三五”碳纤维技术创新重点
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技术创新重点
1、国产千吨级T300级碳纤维高效制备产业化技术
基于湿法工艺的T300级碳纤维千吨级生产线，开发高效原料回收和 利用技术 突破间歇聚合大容量聚合釜技术以及连续聚合的长期稳定运行技术 突破高速纺丝技术 开发高效预氧化技术 碳化生产线长期连续稳定运行技术 开发节能降耗减排技术 研发与千吨级T300级碳纤维相匹配的油剂和上浆剂等配套材料体系
2014年我国碳纤维总需求量10600t左右，体育休闲领域 约占60%，其次是建筑补强和电缆芯，分别占9%和8%。
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我国碳纤维产业存在的主要问题
1、生产工艺
原丝生产工艺单一，国内普遍采用的是DMSO—一步法—湿法 纺丝工艺路线，造成产品的同质化，产品优缺点相同，不能 形成互补效应 多数企业的产能仅为百吨级甚至是低于百吨级，产能分散、 生产线规模小、开车率低，且受制于资金、成本、市场等方 面的压力，多数处于停车状态 低水平重复建设，低端产品产能过剩
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结语
相比于国际运行稳健的成熟产业，国产碳纤维及其复合材料 整体水平尚处于产业发展的幼稚期、爬坡阶段，行业的自我持续 发展能力欠缺，竞争力不高。国产碳纤维产业面临着国际力量封 锁、产品价格冲击等困境，不仅技术与产品成熟度与国家需求存 在较大差距，而且国防关键材料自主保障能力也存在极大隐患。 因此，需要包括石化行业在内的国家各个领域、各级力量的 协同创新，以创新机制和创新思维，加强顶层设计，遏制盲目建 设和无序竞争，解决发展中的瓶颈问题，最终实现国产碳纤维产 品的全品系自主保障能力。
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我国碳纤维产业存在的主要问题
4、碳纤维产品
品种单一，当前只有T300级产品和少量的T700级产品，在高强 中模和高模石墨纤维方面还只是停留在试验和试生产阶段，还 没有成熟的产品面市 产品性能稳定性差，只能应用在体育休闲用品和低端的建筑加 固市场，无法满足高端领域的需要，导致航空、航天、一般工 业等领域多采用进口碳纤维。
2013年
21.1 10.9 11.4 7.2 2.4 8.8 13.0 9.0 3.5 0.0 3.0 1.5 2.5 0.3 19.6 113.7
2014年
26.1 10.9 11.4 8.6 2.4 8.8 14.3 12.0 3.5 1.5 3.0
2015年
27.1 10.9 11.4 10.0 3.4 8.8 14.3 12.0 3.5 1.5 3.0
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“十三五”碳纤维发展前景及技术创新重点
国内碳纤维产业现状及存在问题 碳纤维发展前景 “十三五”碳纤维发展目标 “十三五”碳纤维技术创新重点
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世界主要碳纤维生产厂家
Toray
+
Zoltek
Hexcel
Toho
Mitsubishi Rayon 江苏
中复 神鹰 恒神 威海 拓展
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2、核心装备
碳纤维对装备的依赖程度较高，国内碳纤维装备研发起步较晚， 自主研发能力弱、设备与生产工艺适应性差 大部分厂家采用的是进口装备，由于工艺不确定性，造成设备对 工艺的保障能力不足，在一定程度上阻碍了工艺的进步 自主设计或国内采购的设备，在加工精度、设计方面的不足，不 能满足工艺的需要 国内仍不具备成熟的高温蒸汽牵伸机、大型预氧化炉、宽口径高 温碳化炉、高温石墨化炉、卷绕机等关键设备的研发和制造实力 国内碳纤维技术的落后在一定程度上也是装备水平低的结果
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 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 技术发展速度明显加快，产品质量不断提高
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国内碳纤维产业现状
T300级碳纤维已实现千吨级产业化，产品成功应用于航 空等领域 T700级碳纤维千吨级生产线已建成，产品进入应用考核 T800级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
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国内碳纤维产业现状
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1.96万吨 已建成6条千吨产能（含配套的原丝生产能力） 7条五百吨产能的碳纤维生产线（含配套的原丝生产能力） 拥有千吨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 主要产品为12K及以下的小丝束PAN基碳纤维
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我国碳纤维产业存在的主要问题
4、碳纤维产品
由于缺乏规模化效应，运行稳定性差，以及产品合格率低等因 素，国产碳纤维成本普遍较高，一般在150元/kg以上 而目前国内T700级碳纤维市场售价普遍在120元/kg 成本与售价倒挂，最好情况也只是成本与售价持平，严重打击 了国内厂商的生产积极性，这也是国内碳纤维产量低的原因之 一。
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我国碳纤维的发展目标 “十三五”我国碳纤维发展的总体目标：
培育三到五家碳纤维龙头企业，通过体制机制创新， 建立有中国特色的碳纤维制造及应用产业链结构 ，形 成碳纤维制备技术与产品有序竞争 。 通过能源、交通、建筑、体育等领域的应用牵引，做 大碳纤维产业；通过高端领域应用验证考核做好做强 碳纤维质量,实现各领域用碳纤维的全品系自主保障能 力。
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国内碳纤维产业现状
中国碳纤维企业理论产能前十名
来源：广州赛奥
出产品：威海拓展、中复神鹰、丹阳恒神、中油吉化、蓝星、大连兴科、中简科 技、河南永煤、中钢吉炭等
中复神鹰的干喷湿纺T700级碳纤维已实现稳定生产,现每天产量4吨 中国复合材料集团有限公司
国内碳纤维产业现状
我国碳纤维的实际产量仍然很低
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碳纤维发展前景
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。
日本东丽已形成12000吨/年的T700S和4500吨/年T800碳纤 维生产能力，2020年扩大产能将扩大至50000吨。 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
“十三五”碳纤维发展前景及 技术创新重点
陈 虹
中国复合材料集团有限公司 2015年04月09日
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国内碳纤维产业现状及存在问题 碳纤维发展前景 “十三五”碳纤维发展目标 “十三五”碳纤维技术创新重点
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国内碳纤维产业现状
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PAN基碳纤维制造商的产能（千吨）（2014年东丽统计预测）
2012年
东丽 三菱 东邦 赫氏（Hexcel） Cytec 台塑 Zoltek SGL Aksa 俄国复合材料控股 公司(HCC) 沙特基础工业公司 (SABIC) 泰光 晓星 印度 中国 合计 18.9 10.9 13.9 7.2 2.4 8.8 12.2 9.0 3.5 0.0 0.0 1.5 0.0 0.3 11.6 100.2
SGL
台塑集团
Aksa
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碳纤维发展前景
碳纤维及其复合材料以其高强轻质的性能特点，广泛应 用于国防军工、航空航天等高端领域，以及体育休闲、 轨道交通、建筑加固等民用领域，应用前景广阔 碳纤维复合材料的应用正由国防军工、航空航天向民用 工程领域不断渗透 目前，民用航空、新能源汽车、风力叶片、高压输电线 以及建筑等工业领域得到了广泛应用，其用量占到了总 用量的65%左右
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我国碳纤维产业存在的主要问题
5、应用市场技术发展独立，产业牵引力不足
我国的碳纤维应用是独立于碳纤维制备技术而发展起来的，碳 纤维上下游产业发展严重脱节，纤维几乎完全依赖于进口，对 国内碳纤维产业发展的牵引力不足。 国内碳纤维复合材料的设计、制造和应用水平与发达国家存在 较大差距，导致国产碳纤维复合材料在高端制品和工业领域的 应用受到制约。 我国复合材料制品的设计、制造技术有待进一步提高，碳纤维 下游应用市场亟待培育和开拓。
国内碳纤维产业现状及存在问题 碳纤维发展前景 “十三五”碳纤维发展目标 “十三五”碳纤维技术创新重点
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我国碳纤维的发展目标 “十三五”我国碳纤维发展的总体目标：
重点突破国产碳纤维的低成本制备技术、高端领域用 碳纤维制备关键技术，使高强、高强中模、高模和高 模高强碳纤维主要产品满足应用需求；同时，显著提 升国产化装备的设计制造和二次改造升级能力，实现 国产碳纤维品种系列化、工艺多元化、产能规模化， 实现碳纤维制备技术从跟踪创新到原始创新的跨越， 使国产碳纤维技术、产品性能与生产成本与国际先进 水平相当，具备产业竞争力。
2014年碳纤维产量约2600吨，不足设计产能的20%
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国内碳纤维产业现状
兰州蓝星 甘肃郝氏 兰州中凯 内蒙欣亚 邯郸硅谷 保定天鹅 山西煤化所 山西榆次恒天 西安康本 河南永煤 中复神鹰、江苏恒神、 聚酯惠通、中科院扬州 基地、中简科技、 镇江航科、扬州惠亨 沈阳中恒、大连新科 大连国瑞 北京化工大学 吉林石化、中钢吉炭、 吉林化纤、吉研科技 威海拓展、山东大学 泰安天泰、泰安新天 恒晨公司、天华益威
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技术创新重点
4、国产十吨级高强高模碳纤维工程化技术
开发十吨级高强高模碳纤维的高质量稳定生产技术 突破适合高强高模碳纤维原丝的稳定纺丝技术 研发原丝油剂 开发适用于高强高模碳纤维的石墨化技术以及相配套的预氧化 碳化技术 研发与高强高模碳纤维表面特性相匹配的表面处理技术 开发适用于高强高模碳纤维的上浆剂，满足其产品性能和使用 工艺性要求