碳纤维
碳纤维是一种丝状碳素材料,力学性能优异,具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等特性。
(1)按原料不同,可分为黏胶基、沥青基、聚丙烯腈基三大体系;其中聚丙烯腈基(PAN原丝)是主要应用品种。
(2)按纤维数量不同,可分为小丝束和大丝束;小丝束碳纤维性能优异但价格较高,大丝束性能相对较低但成本亦较低。
碳纤维的产业链包含从原油到终端应用的完整制造过程,分为原丝制备、碳丝制备两个阶段。
碳纤维制备工艺复杂,生产条件严格,整个工艺流程中涉及技术参数控制点3000-5000个:
先从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制得丙烯,并经氨氧化后得到丙烯腈;
丙烯腈经聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈(PAN)原丝;再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维。
(1)上游:原丝制备
作为碳纤维的前驱体,高质量的PAN原丝是制备高性能碳纤维的前提条件。
目前全球生产PAN碳纤维企业主要分布在日本和美国,其中日本东丽是全球龙头厂商。
(2)中游:碳纤维复合材料
碳纤维一般不是单独使用,而是以复合材料的形式被使用。
碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合,可形成碳纤维复合材料;其中以树脂基复合材料(CFRP)为主,占市场份额90%以上。
(3)下游:终端应用
从全球碳纤维应用端来看,主要包括风电叶片、航空航天、体育休闲、汽车工业。
目前全球碳纤维市场主要被日、美企业所垄断:
小丝束碳纤维市场上,日企占据全球产能49%;在大丝束碳纤维市场上,美企占据全球产能89%。
目前国产碳纤维供应逐渐增加,进口量持续降低,国内厂商包括:光威复材、中简科技、吉林化纤、中复神鹰、上海石化、吉林碳谷、博云新材等。
光威复材:国内碳纤维龙头厂商,形成了从原丝开始的碳纤维、织物、树脂、高性能预浸材料、复合材料制品的完整产业链布局。
吉林化纤:国内粘胶长丝龙头厂商,打造了原丝、碳纤维、复材的碳纤维产业链。
精工科技:国内碳纤维设备主要生产商,其他包括机器人装备、光伏设备、建筑设备、轻纺设备等。
双一科技:树脂基复合材料生产商,产品包括风力发电机舱罩、风电叶片、非金属模具、碳纤维制品等。
安达维尔:航空工业服务商,主营航空机载设备、航空维修、测控及地面保障设备。子公司耐思特瑞科技主营碳纤维、高性能纤维及复合材料。