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产经运行
浅析2016年中国碳纤维行业市场
/文 2017/07/03

1 碳纤维行业概述

碳纤维(CF)是一种高强度、高模量的高性能纤维材料,含碳量90%以上,除碳以外的主要元素是氮。作为一种性能优异的战略性新材料,碳纤维密度不到钢的1/4、强度是钢的5~7倍,广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。目前市场销售的90%以上的碳纤维,是以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料制成的聚丙烯腈基碳纤维。
碳纤维被称为“新材料之王”,有非常优异的物理性质和化学性质(表1)。物理性质方面,兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特性。化学性质方面,对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性,不溶不胀、不会疲劳、不会生锈、热稳定性好。
碳纤维的缺点是横向耐冲力较差、耐磨性一般、高温抗氧化性能较差,需要和其他材质配套使用,此外,高性能碳纤维在制备时需要消除各类缺陷的产生,技术难掌握,制备成本高。

2 全球碳纤维新材料产业格局

目前,世界碳纤维技术主要掌握在日本公司手中,其生产的碳纤维无论质量还是数量上均处于世界领先地位,日本东丽更是世界上高性能碳纤维研究与生产的“领头羊”。美国是继日本之后掌握碳纤维生产技术的少数几个发达国家之一,同时又是世界上最大的丙烯腈基碳纤维消费国。
世界碳纤维的生产主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数发达国家和我国的台湾省,主要生产商为日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝三大集团和美国的卓尔泰克、阿克苏、阿尔迪拉和德国的SGL公司等。日本企业约占据了世界78%的产量。发达国家的碳纤维行业已逐步走向成熟。
根据中国化纤工业协会的数据显示,在小丝束碳纤维市场上,日本企业所占有的市场份额占到全球产能的49%;在大丝束碳纤维市场上,日本企业所拥有的市场份额占到全球产能的52%,美国企业所拥有的市场份额占全球产能的24%,日美两国合计拥有全球76%的大丝束碳纤维生产能力,处于明显的主导地位。
我国碳纤维产业与国外基本上同时起步,但多年来只是停留在几十吨的中试阶段,性能较低且不稳定。近十年来在国家支持下,碳纤维产业得到了飞速发展。其中T300级碳纤维实现了国产化规模生产,其产品陆续进入市场,逐步满足现阶段特殊领域的需求,民用市场正在推广;T700级碳纤维在恒神、中复神鹰已实现了千吨级产业化生产;T800级碳纤维取得产业化生产技术的突破。

3 中国碳纤维行业市场运行状况

我国碳纤维产业规模尚小,产量远低于产能,产业链尚不完善。在产业规模方面,处于领先地位的企业包括威海拓展、中复神鹰、江苏恒神等。受制于产量及成品质量,我国碳纤维制品仍大量依赖进口。由于技术能力的限制,我国高端碳纤维材料主要依赖进口,每年进口的碳纤维及碳纤维制品的总量在 1万吨左右,进口依存度依旧在高位徘徊。
2014年我国碳纤维消费量约13753吨,约占世界总消费量的16%,而超过80%依赖进口。2015年,由于航空、航天技术等相关行业的快速发展,带动了高性能碳纤维及其复合材料需求的快速增长,国内碳纤维消费量达到1.6万吨。
从应用领域来看,美国应用重点在航空航天,欧洲重点在工业应用,亚洲偏重于体育休闲。目前国内碳纤维在航空航天、体育休闲和工业应用三大领域的用量比例是4%、67%和29%。其中,体育休闲占绝大多数,而在民用航空、交通工具、新能源装备、工程建设等方面的应用虽然已经开始起步,但应用水平偏低。新兴市场主要有增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、钻井平台等。

4 中国碳纤维行业发展趋势分析

4.1 碳纤维研制和产业化建设将进一步加快
经过四十多年的研发和约十年的产业化建设,中国建立起了自己的碳纤维技术体系和较完整的碳纤维产业,初步形成了产业化的碳纤维研发与生产平台,建立了针对国产高性能碳纤维的应用评价、复合材料制备与应用体系。中国碳纤维制造已开始逐步打破了日、美长期的技术封锁和市场垄断局面。未来几年,在国家政策的强力支持及国内碳纤维规模化发展推动下,中国碳纤维的产业化进程将进一步加快,进一步打破国外产品和技术垄断

4.2 碳纤维产业将加速进口替代
总体来看,国内T300级和T700级碳纤维产品质量已达到国外同类产品水平,在航天航空、国防军工、体育休闲等领域部分替代进口。但是国内碳纤维行业对外依存度依然非常高,进口产品占整个市场销量的80%以上,高端产品市场甚至达到95%。国内政策已经明确提出到2020年,我国碳纤维技术创新、产业化能力和综合竞争能力达到国际水平,国家政策鼓励进口替代的意图非常明确,随着国内碳纤维产业链的不断成熟,国内碳纤维必将速度进口替代进程。

4.3 应用领域不断扩大,工业消费占比逐步上升
碳纤维除了用于航天航空和风电、汽车、体育用品及国防领域等主要领域外,在轨道交通、电力输送、海洋工程、建筑补强、石油开采、压力容器等领域的需求潜力同样可观。从全球碳纤维应用来看,工业领域的应用仍占主流,我国受限于产品技术水平难以满足规模生产高端碳纤维,体育休闲领域占据了大部分市场。目前国内体育休闲市场已经逐渐饱和,未来几年,随着碳纤维生产技术的进步及工业应用领域的拓展,工业领域的占比将逐步扩大,预计到2020年将超过60%。

4.4 低端产品竞争加剧,行业开始走向整合
国产碳纤维整体性能、质量与国际先进国家相比存在较大差距,产品又都集中于低端产品,纤维应用技术服务能力差,产品市场接受程度不高。大多数碳纤维企业并没有完全掌握工艺技术和设备性能,造成产品质量稳定性差,且产品同质化非常严重。初步统计的国内16家具备原丝和碳纤维产业链的企业中,有13家采用了DMSO纺丝工艺路线。所有的碳纤维企业都以生产高强型T300级和T700级以及高强中模型T800级碳纤维为主,产品又都集中在3K、6K、12K、24K,而24K以上的大丝束品种基本没有生产。
随着龙头企业规模化生产能力逐渐形成,加上日本企业在低端产品市场对于价格的刻意打压,低端产品的利润空间将会被进一步压缩,缺乏核心竞争优势和技术的中小企业将面临更大的生存压力,行业整合将加速到来。

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