我國碳纖維行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及建議

1、我國碳纖維行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及建議 文 / 馬祥林張黎明王俊峰張海濤王 力 河南永煤碳纖維有限公司碳纖維是一種耐高溫纖 維，它 的密度不到鋼的 1/4，拉伸強(qiáng)度大于 3.50G P a，是鋼的 7 9倍，拉伸彈性 模量為 230 430G P a。碳 纖維是具 有高強(qiáng)高模、耐高溫、耐腐蝕、耐疲 勞、耐濕、密度小、蠕變小、導(dǎo)電傳熱、 熱膨脹系數(shù)低等一系列優(yōu)異性能的 新型纖維。碳纖維以聚丙烯腈纖維、瀝青纖 維、粘膠絲或酚醛纖維為原料生產(chǎn)纖 維，在惰性氣體中經(jīng)氧化、碳 化（3001 600）制得碳纖維，其碳含量在 92%以上。因聚丙烯腈基碳纖維（以下 簡稱“P A N基碳纖維”）技術(shù)成熟、工 藝簡單、產(chǎn)

2、品性能指標(biāo)好成為碳纖維邦（Toho）和三菱（Mitsubishi）、卓爾 泰克（Zoltek）、赫氏（Hexcel）、蘇泰克（Cytec）和阿爾迪拉（Aldila），西格里（SGL）以及臺(tái)塑（Formosa）。P A N基碳纖維產(chǎn)能中，以東麗 為首 3家日本企業(yè)仍占主導(dǎo)地 位， 約占全球市場份額的 80%，產(chǎn)能達(dá) 40 400t。美國P A N基碳纖維前 3大廠 商Zoltek、Hexcel及Cytec總產(chǎn)能達(dá) 到 20 750t。全球碳纖維需求量以年 均 15%16%的高速度增長，預(yù) 計(jì)到 2018年，全球碳纖維的需求量將超過10萬t。目前，生產(chǎn)小絲束碳纖維最主要的公司是東麗、東邦和三菱，3

3、家碳纖 維產(chǎn)能占全球 46%，美國占 28%，歐洲 占 19%，其他國家占 7% ；歐洲空客和 美國波音飛機(jī)制造商約占小絲束碳纖 維消費(fèi)市場的 1/5。2008-2012年全球 碳纖維的產(chǎn)能和產(chǎn)量見表 1。2. 我國碳纖維產(chǎn)能從 20世紀(jì) 60年代后期，我國開始 研制碳纖維及原絲，但發(fā)展緩慢。我國 現(xiàn)已研制出與日本東麗T300水平相當(dāng) 的碳纖維產(chǎn)品，但無論產(chǎn)量還是品質(zhì) 遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)需求。目前，國內(nèi)碳纖 維主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能約 8.542kt/a，詳 見表 2。行業(yè)的主流，占全球碳纖維總產(chǎn)量的90%。目前，碳纖維除了應(yīng)用于航空、表 1 2008-2012 年全球碳纖維產(chǎn)能和產(chǎn)量t航天等高端領(lǐng)域外

4、，也被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電葉片、文體用品、碳纖維復(fù)合芯電年份小絲束產(chǎn)能大絲束總和小絲束產(chǎn)量大絲束總和纜、油田鉆探汽車、建筑補(bǔ)強(qiáng)等領(lǐng)域。200848 55013 60062 15033 98512 25046 235200952 15020 00072 15036 50518 00054 505一、國內(nèi)外碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀1. 國外碳纖維產(chǎn)能201057 65020 00077 65040 35518 00058 355全球大型碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有 13201160 10022 00082 10042 07019 80061 870個(gè)，以P A N基纖維為原料生產(chǎn)碳纖維201267 80023 50091 3

5、0047 46021 15068 610的企業(yè)有 9個(gè)，包括東麗（T o r a y）、東注 ：小絲束是 1K/3K/6K/12K/24K ；大絲束是大于 24K。表 2 我國碳纖維生產(chǎn)能力情況kt/a企 業(yè)原絲2011年產(chǎn)能碳纖維原絲在建能力碳纖維吉研高科0.0000.1000.500邯鄲硅谷0.2000.0053.0001.200上海石化0.2001.5000.500山西恒天0.2001.200吉林化纖5.3500.115大連國瑞0.3601.400廣東金發(fā)0.100蘭州藍(lán)星5.0000.3505.2003.700揚(yáng)州惠通0.0600.100吉林碳素0.0120.500浙江泰先0.2500

6、.100常州中簡0.5000.200西安康本0.0700.030江蘇恒神7.0003.000中復(fù)神鷹5.0002.5005.0002.000威海拓展2.8901.1502.7501.100中科院揚(yáng)州中心0.0400.020吉林碳谷0.1501.500沈陽中恒1.5000.6001.5000.500合 計(jì)28.1608.54221.90011.600計(jì)劃設(shè)計(jì)能力原絲碳纖維3.2001.2003.0001.5003.0000.5002.5001.0002.4005.0002.00025.00010.6002.0001.2500.50015.0006.00025.00010.6002.5001.00

7、05.00012.5005.000102.95044.300據(jù)報(bào)道，除了呼和浩特市浩源碳 纖維有限公司建設(shè)的碳纖維產(chǎn)業(yè)基地 外，中石油、中鋼吉炭、中石化、中國化 工、金發(fā)科技、中國建材、博云新材、威 海拓展、中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公 司（以下簡稱“中復(fù)神鷹”）、河南能源 集團(tuán)、浙江泰先等企業(yè)正在新建或者 計(jì)劃新建碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)能。目前，我國在碳纖維及其復(fù)合材料制 品方面的投資總額已超過 90億元。二、我國碳纖維技術(shù)發(fā)展情況因航空航天等國防領(lǐng)域的需要， 碳纖維應(yīng)用于高端領(lǐng)域正式列入國家 科技攻關(guān)計(jì)劃，全面啟動(dòng)了碳纖維產(chǎn) 品的研發(fā)和生產(chǎn)，但產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步履維艱。為落實(shí)新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā) 展

8、規(guī)劃，加快碳纖維及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè) 的發(fā)展，推動(dòng)傳統(tǒng)材料的升級換代，滿 足經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展的需要，2013年工 業(yè)和信息化部發(fā)布了加快推進(jìn)碳纖 維行業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（以下簡稱“計(jì) 劃”），旨在著力突破關(guān)鍵共性技術(shù)和 裝備，加強(qiáng)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝裝置的技術(shù)改造，培育碳纖維及其復(fù)合材料下游 市場，推進(jìn)聯(lián)合重組，發(fā)展高性能碳纖 維產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和低成本穩(wěn)定生 產(chǎn)，促進(jìn)上下游協(xié)調(diào)發(fā)展，不斷提高碳 纖維產(chǎn)業(yè)集群，構(gòu)建技術(shù)先進(jìn)、上下游 協(xié)調(diào)的碳纖維產(chǎn)業(yè)體系。1. 產(chǎn)業(yè)化新進(jìn)展益健碳纖維科技有限公司投資建設(shè)， 項(xiàng)目建成后可生產(chǎn)產(chǎn)品 20萬套。（3）江蘇航科江蘇航科成立于 2010年 2月，是 由中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)

9、械研 究所與鎮(zhèn)江新區(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)投資 有限公司共同合作建立，投入 2.5億成立常州中 簡，建成了年產(chǎn) 300t級 T700級高性能碳纖維生產(chǎn)線，其生 產(chǎn)的T700級碳纖維已經(jīng)處于我國航 空領(lǐng)域穩(wěn)定供貨階段，同時(shí)，T800級 碳纖維產(chǎn)品也突破工程化技術(shù)，達(dá)到 穩(wěn)定量產(chǎn)。2012年 6月 5日，經(jīng)國家科 技部專家組鑒定，常州中簡T800碳2011年以來，我國多家企業(yè)可穩(wěn)元，2012年 6月建成設(shè)計(jì)產(chǎn)能 25t / a的纖維各項(xiàng)參數(shù)已達(dá)到日本東麗T800定生產(chǎn)T700級軍用碳纖維產(chǎn)品，中復(fù)T800碳纖維生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定批量的水平。神鷹的T700生產(chǎn)線是全球第 3家采用生產(chǎn)，實(shí)際產(chǎn)能 1t/a。（7

10、）中復(fù)神鷹干噴濕紡工藝體系的生產(chǎn)線。2012年，該公司T800碳纖維產(chǎn)品的抗拉 中國建材、連云港鷹游紡機(jī)公司我國建設(shè)了首條T800級碳纖維生產(chǎn)伸強(qiáng)度、抗拉伸模量和抗斷裂伸長率與江蘇奧神集團(tuán)合資成立了中復(fù)神鷹線，并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定批量生產(chǎn)。3項(xiàng)主要性能指標(biāo)以及線密度、導(dǎo)熱性碳纖維有限公司，其碳化生產(chǎn)線 2007目 前，我國已全面啟動(dòng)千噸級 及其它性能，跟日本東麗集團(tuán)的T800年 5月投 產(chǎn)，碳纖維年產(chǎn)量在 20t。T800碳纖維生產(chǎn)線的建設(shè)工作，江蘇產(chǎn)品相同。2007年 10月新建了 2 500t/a的聚丙烯航科復(fù)合材料科技有限公司（以下簡2014年 2月，江蘇航科復(fù)合材料 腈基碳纖維原絲生產(chǎn)線和 1

11、 000t/ a的稱“江蘇航科”）、中簡科技發(fā)展有限公科技有限公司研發(fā)了T1000碳纖維，碳化生產(chǎn)線。中復(fù)神鷹從 2009年開始司（以下簡稱“常州中簡”）、中國科學(xué)經(jīng)北京航空航天大學(xué)高性碳纖維檢測攻關(guān)T700碳纖維項(xiàng)目，與該項(xiàng)目同步院寧波材料技術(shù)與工程研究所（以下分析中心和北京化工大學(xué)碳纖維及復(fù)開發(fā)的ST-750碳纖維，經(jīng)測試已接近簡稱“寧波材料所”）、太原鋼鐵集團(tuán)等合材料研究所等單位測試，纖維性能T800級碳纖維的技術(shù)指標(biāo)。4家企業(yè)已著 手T800碳纖維產(chǎn)業(yè) 化。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。目前，我國已擁有從 20 5 000t/a目 前，我國高 端T1000的研發(fā)取得突 （4）寧波材料研究所不同產(chǎn)能的P

12、AN基碳纖維企業(yè)33家，設(shè)破，預(yù)計(jì)到 2020年，我國將建成千噸級2010年 10月，寧波材料所依托高強(qiáng)計(jì)總產(chǎn)能約 21500t/ a，但由于國外產(chǎn)T1000碳纖維生產(chǎn)線和百噸級MJ系列中模碳纖維技術(shù)，與寧波化工、鎮(zhèn)海石品低價(jià)向中國市場傾銷，致使行業(yè)全碳纖維生產(chǎn) 線，并可以開 展T1200和化、寧波康興電纜共同設(shè)立浙江泰先新面虧損，只有幾家供應(yīng)高端的企業(yè)盈M70J等更高性能纖維以及專用復(fù)合材材料公司。2012年建成了100t/a的碳纖利;行業(yè)總產(chǎn)量則直線上升，2012年約料的研制及產(chǎn)業(yè)化工作，并滿足戰(zhàn)略維生產(chǎn)線，產(chǎn)品規(guī)格為 6K、12K、24K2 400t，2013年已突破 3 000t。性新

13、興產(chǎn)業(yè)和國防軍工的需求。（其中以 12K為主）高強(qiáng)中模碳纖維，2. 存在的問題（1）藍(lán)星威邦碳纖維項(xiàng)目已進(jìn)入產(chǎn)品調(diào)試階段。在國家領(lǐng)導(dǎo)人的關(guān)懷下，近年來2012年 11月 22日，藍(lán)星威邦碳纖（5）太原鋼鐵集團(tuán)我國的碳纖維研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了維項(xiàng)目落戶山東文登。項(xiàng)目由北京藍(lán)太原鋼鐵集團(tuán)與中科院山西煤化突破性進(jìn)展，主要表現(xiàn)在 ：實(shí)現(xiàn)了星精細(xì)化工有限公司與淄博浩霖集團(tuán)所的合作共同建設(shè)高端碳纖維項(xiàng)目，T300級產(chǎn)業(yè)化和穩(wěn)定生產(chǎn)，高端品 合作，一期投資 10億元，北京藍(lán)星公開發(fā)高端碳纖維新材料。該項(xiàng)目投資應(yīng)用不再受制于人 ；建成了千噸 司提供全套技術(shù)支撐，2013年投入試6億元，于 2013年 10月竣工

14、，形成每年級碳纖維生產(chǎn)線，進(jìn)入了量產(chǎn)階段 ；生產(chǎn)，項(xiàng)目全部達(dá)產(chǎn)后年可生產(chǎn)碳纖 維布 50萬m2，碳纖維材料 230t。T800級碳纖維 25t、M55J石墨纖維 5t 的產(chǎn)能。2014年 1月項(xiàng)目進(jìn)入試生產(chǎn) T700級軍用碳纖維產(chǎn)品可穩(wěn)定生 產(chǎn)，建設(shè)了幾 條T800級碳纖維生產(chǎn) （2）河北益健碳纖維科技有限公司階段。線，并實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定批量生產(chǎn) ；高端2012年第 4季度，河北邢臺(tái)威縣 （6）常州中簡T1000的研發(fā)取得突破，預(yù)計(jì)到 2020年產(chǎn) 20萬套碳纖維系列產(chǎn)品項(xiàng)目簽2008年 4月由常州市政府與中 年，我國將建成千噸級T1000碳纖維約。該項(xiàng)目總投資 3.16億元，由河北國科學(xué)院山西煤炭

15、化學(xué)研究所合作，生產(chǎn)線和百噸級M J系列碳纖維生產(chǎn)線;正在向T1100、M70級的產(chǎn)品研纖維的需求量依賴進(jìn)口。（5）生產(chǎn)成本高發(fā)進(jìn)軍，不久可望有成。我國T300級別碳纖維已實(shí)現(xiàn)了 在碳纖維生產(chǎn)過程中，盡管規(guī)模但我國碳纖維行業(yè)的發(fā)展還存在國產(chǎn)化，但存在纖維毛絲多、脆性大等小，也建設(shè)齊全的公用工程和生產(chǎn)設(shè)著許多問題，如 ：產(chǎn)品性能不高、質(zhì)量問題，歸根結(jié)底由于國產(chǎn)P A N原絲在備，因此規(guī)模效益在碳纖維生產(chǎn)過程不穩(wěn)定、成本高、品種單一，情況亟待生產(chǎn)過程中采用腈綸原液雜質(zhì)含量中比較突出。計(jì)劃要求，噸聚丙烯腈改進(jìn)。高，導(dǎo)致纖維性能不穩(wěn)定，離散系數(shù)原絲消耗丙烯腈小于 1.1t，噸碳纖維（1）缺乏核心技術(shù)，

16、生產(chǎn)成本高（C V值）大 ；更高等級的產(chǎn)品處于試消耗原小于 2.1t。盡管我國已實(shí)現(xiàn)了T300等級碳 驗(yàn)階段，難以滿足國內(nèi)高端需求。目 前，丙烯腈價(jià)格 14 500元/ t，纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，但是與國外的技（3）關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)的缺乏二甲基亞砜價(jià)格 12 000元/ t，按照計(jì)術(shù)水平還存在一定的差距。碳纖維的生產(chǎn)碳纖維需要碳化爐專用設(shè)劃要求噸原絲消耗丙烯腈 1.1t，需質(zhì)量、技術(shù)及生產(chǎn)規(guī)模都與國外差距備，碳化爐是高溫技術(shù)和高溫設(shè)備的要二甲基亞砜溶劑 5.5t，噸原絲直 大，尤其我國碳纖維缺乏核心的產(chǎn)業(yè)集成，使用溫度一般在 300 1 600。接成本 8.195萬元/ t。按照噸碳絲消化技術(shù)，目

17、前沒有完全掌握碳纖維生由于國外對設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的壟斷，只耗 2.1t原絲計(jì)算，噸碳絲成本直接成產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。有較小的國產(chǎn)化碳化爐設(shè)備，寬口徑本 17.2095萬元/ t。當(dāng)前，國產(chǎn) 12K碳針對于工程化技術(shù)方面，由于在碳化裝備碳纖維生產(chǎn)設(shè)備對中國實(shí)纖維市場售價(jià) 11.00萬元/ t，日本東此方面存在大量亟待解決的問題，造行封鎖，國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)很難規(guī)麗碳纖維 13.0萬元/ t，土耳其碳纖維成了我國碳纖維單線規(guī)模小。目前，國?；瑱C(jī)械設(shè)備占成本比例大，企業(yè)12.0萬元/ t。P A N基碳纖維生產(chǎn)成本外主要碳纖維的單線產(chǎn)能達(dá) 1 500t/a，成本高，影響碳纖維企業(yè)的生存和國包括P A N原絲

18、生產(chǎn)成本和碳纖維生最大超過 2 000t / a，而我國國產(chǎn)設(shè)備際競爭。產(chǎn)成本 2部分，噸碳絲直接成本達(dá)到單線產(chǎn)能僅為 100 400t / a。單線規(guī)（4）PAN 原絲質(zhì)量問題17.2095萬元/t，再將固定資產(chǎn)折舊和模小也導(dǎo)致了產(chǎn)品生產(chǎn)成本的提高。P A N原絲的生產(chǎn)包括聚丙烯腈流動(dòng)成本計(jì)算在內(nèi)，噸碳絲成本價(jià)約據(jù)計(jì)算，年產(chǎn) 500t的生產(chǎn)線成本約為的化工合成和聚丙烯腈纖維的紡絲 2達(dá) 20萬元/ t，如果按照國產(chǎn)碳纖維進(jìn)15.9萬元/ t，年產(chǎn)l 500t的生產(chǎn)線成本大工藝，過程工序很多，設(shè)備要求高，行銷售，國產(chǎn)碳纖維面臨全面虧損。約為 11.7萬元/ t，與前者相比，后者影響因素也很多。

19、碳纖維的性能好壞產(chǎn)品成本降低了 27%。 由于技術(shù)方面原因，我國許多碳關(guān)鍵在于原絲的質(zhì)量，原絲的內(nèi)部缺 陷在炭化后幾乎形狀不變地“遺傳”到三、建議1. 建立良好的發(fā)展環(huán)境纖維生產(chǎn)線出現(xiàn)裝置不配套等問題，碳纖維中。計(jì) 劃指 出，通過建立寬松的 進(jìn)而造成產(chǎn)能不能發(fā)揮的現(xiàn)象。碳纖對于高質(zhì)量的原絲，原絲利用率外部環(huán)境，培育碳纖維骨干企業(yè)，到維制備過程不管是工藝技術(shù)，還是設(shè)是 2.1，即 2.1k g可以生產(chǎn) 1.0k g碳纖2020年 5家生產(chǎn)集中度提高至 70%以備開發(fā)以及配套材料，只要與研制和維 ；質(zhì)量差的原絲，原絲利用率增加上，實(shí)現(xiàn)合理的資源配置，提高碳纖維產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不一致，必將影響到碳纖至 2

20、.5，增加了生產(chǎn)成本。國外碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的競爭優(yōu)勢。維的發(fā)展。因此，從產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化公司以特種P A N原絲為原料，降低了重點(diǎn)扶植有核心技術(shù)、自主創(chuàng)新難度大，碳纖維要實(shí)現(xiàn)真正的國產(chǎn)化生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的核心競爭力。能力的上下游產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合的重點(diǎn)企過程漫長。碳纖維原絲的生產(chǎn)關(guān)鍵點(diǎn)是丙烯業(yè)，形成相對比較集中的幾家企業(yè) ；設(shè)（2）產(chǎn)品質(zhì)量有待提高腈聚合工藝、丙烯腈與二聚體及引發(fā)立專項(xiàng)資金持續(xù)支持碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)多數(shù)碳纖維企業(yè)存在生產(chǎn)規(guī)模劑的配比、原絲噴絲工藝等方面。在制展，持續(xù)對碳纖維發(fā)展加以支持 ；建議小，技術(shù)設(shè)備落后，有產(chǎn)能沒有產(chǎn)量，備過程中，共聚單體的選擇、聚合體的考慮設(shè)立碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，變政有產(chǎn)量產(chǎn)品質(zhì)量不高，實(shí)際產(chǎn)量不足相對分子質(zhì)量、黏度、凝固成形條件、府撥款、貼息等為股權(quán)，有利于增加國2kt。而國內(nèi)市場對碳纖維的需求量每纖維致密化、牽伸倍率、上油工藝等關(guān)家的話語權(quán) ；面臨復(fù)雜的碳纖維市場、年都以 15%的速度增長，90%以上碳 鍵技術(shù)制約了國產(chǎn)碳纖維的發(fā)展。技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈等發(fā)展環(huán)境，及時(shí)解決碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到的實(shí)際問題，并促 進(jìn)碳纖維等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。2. 加大技術(shù)攻關(guān)力度企業(yè)通過技術(shù)引進(jìn)與自主創(chuàng)新相 結(jié)合，盡快實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)?；趯?shí)踐 中鍛煉人才，不斷提升技術(shù)水平，進(jìn)一 步掌握核心技術(shù)。在工藝技術(shù)