中国热点化工产品市场分析358

PAN基碳纤维再迎自主化发展热潮
□  中国石油吉林石化公司研究院   齐姝婧

　　PAN基碳纤维是以PAN原丝为原料，经过预氧化、碳化及石墨化工艺制得的碳质量分数大于92%的特种纤维
材料。目前碳纤维已在军事及民用工业的各个领域得到广泛应用，包括航天、航空、汽车、电子、机械、化工、
轻纺、运动器材和休闲用品等。碳纤维属于技术密集型和政治敏感的关键材料，许多产品既是发展航天航空和军
事工业等尖端技术必不可少的新材料，又是民用工业更新换代的基础材料。它对我国产业结构的调整和传统材料
的更新换代也有着重要意义，对国防军工和国民经济的发展具有举足轻重的影响。

国内建设热情高涨
　　碳纤维一直以来被各国视为战略物资，发达国家对制造碳纤维的核心技术及关键设备严加封锁和管制，技术
无从引进。因此，我国的碳纤维技术完全是自主研发的。目前国内T300级碳纤维产业化已经进入成熟阶段，百
吨级和千吨级碳纤维生产线已投入生产。但国内很多生产线的运行和产品质量都不太稳定，很多企业还难以生产
出高质量的碳纤维产品，高端碳纤维仍然是我们的软肋。因此，目前我国碳纤维基本上处于供不应求的状态。2010
年我国PAN原丝和PAN基碳纤维主要生产厂家情况见表1。
　  近年来，在几乎真空的供应市场的刺激及我国各级政府的重视和支持下，国内逐渐掀起了碳纤维投资建厂的
热潮。大量资本特别是民营资本积极投身碳纤维的产业化项目，这也在很大程度上激活了这一产业，进一步促进
了国内碳纤维产业研究的不断深入，加快了碳纤维的产业化进程。截止到目前已经有20余家企业涉足碳纤维，
在建和拟建的碳纤维生产厂家众多（见表2）。
　　目前，中国石油、中国石化、中国化工、中国钢铁、中国建材、中国恒天、首钢国际等大型央企都已经或者
正计划“大手笔”介入。总的来说，国有大型企业参与高性能纤维发展的动力不足，但其后发优势不容小视；民
营中小型企业积极性高、进入快，但企业素质不高，难以做大做强。因此，预计今后几年，碳纤维行业的竞争态
势将更趋明朗。
　　　　　　　　 表1   2010年国内PAN基碳纤维主要生产厂家          t/a
            公司                     规格         PAN基原丝产能     PAN基碳纤维产能
中油吉林石化公司                 1K，3K，6K          30（研究院）             15    
                                                370（碳纤维厂）            148    
吉林奇峰化纤股份有限公司                              1500                150    
吉研高科技纤维有限公司                 12K                -                175    
大连兴科碳纤维有限公司            3K, 6K, 12K                -                360    
山西煤化工研究所                  1K，3K,6K               60                 20    
威海拓展纤维有限公司                  1K, 3K，            130                 50    
                                        12K             2500               1000    
西安康本材料有限公司            1K, 3K, 6K                50                 20    
中复神鹰碳纤维有限责任公司          6K，12K             3000               1220    
中钢集团江城碳纤维股份有限公司                            -                500    
山西恒天纺织新纤维科技有限公司      小丝束             1200                  -     
甘肃郝氏碳纤维有限公司               6K,12K                -                 60    
河北硅谷化工有限公司                                  200                 40    
中简科技发展有限公司                                  120                 50    
安徽鑫丰碳纤维有限公司                                    -                 30    
扬州惠通聚酯技术有限公司                              240                  -    
河南煤化工集团永煤碳纤维公司  MH300高性能碳纤维        -               500    
浙江巨鑫碳纤维有限公司                               外购原丝                500    
兰州蓝星纤维有限公司                                  500                1500    
台湾塑胶公司                                        15000               6150    
合计                                                24900              12488    

　　　　　　　表2   国内在建/拟建碳纤维生产厂家情况
        生产厂家                        原丝情况             新上能力
兰州蓝星纤维有限公司                    配套原丝    原丝2000t/a，1500t/a碳丝    
江苏恒神纤维材料有限公司                配套原丝    原丝15000 t/a、碳纤维6000 t/a    
河北硅谷化工有限公司                    配套原丝    两条1500 t/a原丝，600t碳丝    
天华溢威特种纤维（新泰）有限公司        配套原丝    1200 t/a在建。
大连国瑞碳材料有限公司                    外购原丝    1200 t/a    
沈阳中恒新材料有限公司                    配套原丝    原丝1500t、500t碳化线    
金发科技股份有限公司                                2000 t/a高性能PAN碳纤维    
中石化上海石化公司                        配套原丝    原丝3000 t/a、1500 t/a碳化生产线
中钢集团江城碳纤维股份有限公司            外购原丝    2000 t/a    
吉林碳谷碳纤维有限公司（吉林奇峰全资子公司）        5000t/a原丝
中石油吉林石化公司碳纤维厂                配套原丝    900 t/a（12K）  900 t/a（24K）    
威海拓展纤维有限公司                    配套原丝    2000 t/a    
中复神鹰碳纤维有限责任公司                配套原丝    2000 t/a    
安徽鑫丰碳纤维有限公司                    外购原丝    500 t/a    
西安康本材料有限公司                    配套原丝    500 t/a    
吉研高科技纤维有限公司                                500 t/a    

战略性新兴领域撬动产业发展
　　随着我国工业的不断进步，低碳经济的不断发展，人们正在寻找更多领域的低碳环保替代材料，碳纤维以自
身卓越的性能独树一帜，其市场需求将不断增长，未来将会广泛地应用于医疗设备、压力容器、土木工程和建筑
材料、能源等新兴工业领域。随着需求量的增大，碳纤维大规模产业化、本土化将成为趋势，生产成本也将逐渐
降低，加工技术会更趋向多元化。近两年，我国四大产业的良性发展带动了碳纤维市场的强势增长。
　　1.航空航天产业产业
　　航天器材料的未来发展方向是减轻结构重量，卫星结构重量占整星的重量由20%下降到10%。除了在设计上
采用先进的设计方法，在材料的选择上要选用高性能的材料，如超高模碳纤维、超高模高强碳纤维和相应的树脂
基体材料。“十二五”时期，我国重点发展的航天器材料包括超高模碳纤维复合材料、超高模高强碳纤维复合材
料等，航天复合材料需求量将达到10万t。
  　大飞机项目需要大量碳纤维，国产碳纤维原丝项目已启动。2010年我国全面启动和实施的大飞机重大专项整
体配套项目中，包括了碳纤维在内的诸多化工新材料项目，随之而来的是以该专项为代表的国内各领域对碳纤维
产品需求的增加，许多碳纤维研究项目或千吨级生产项目纷纷启动。
　　从国内看，未来通用飞机发展潜力巨大，未来五年需要通用飞机近5000架，约占全球总需求量的12%，其中
有21%是公务机，其余79%是通勤、作业、培训和运动等用途的飞机。随着碳纤维复合材料及其加工技术的快速
进步，通用飞机制造领域正越来越多地采用先进复合材料。
　  2.汽车、自行车等民用领域
　　一般用于航空航天、国防军工等高科技领域的碳纤维是高性能碳纤维，而民用领域则是常规碳纤维应用最为
广阔的天地，同时也是生产企业赢利的一个主攻方向。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一
半。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流，一些极富创造力的世界汽车巨
头，在他们那些令人惊叹的新产品系列中，已经大比例地使用碳纤维复合材料。对于中国这样一个汽车消费和生
产大国而言，碳纤维在汽车上的应用将会发展成一个充满创新和机遇的巨大市场。
　　2010年6月，中复神鹰旗下的连云港神鹰自行车有限责任公司向市场推出仅6kg的碳纤维自行车。这是国内
第一家用完全拥有自主知识产权生产的碳纤维制造的自行车，其主要原料碳纤维全部由中复神鹰生产提供。据了
解，这种碳纤维自行车已通过欧洲碳纤维自行车质量认证标准，价格仅为进口同类碳纤维自行车的1/3，该公司
已开工建设年产10万辆多品种的碳纤维自行车一期工程。
　　3.新能源领域
  　在国家新能源战略的指导下，大力发展大功率风机配套的新型风电叶片必将大有可为，碳纤维复合芯铝导线
和杆塔研究和应用技术也代表了当今国际输电领域新材料应用的发展方向，对我国电网建设和升级改造、提高电
网的安全运行水平、提高电网的输送能力与效益，节能环保、节约土地资源，以及促进国产碳纤维的可持续发展，
具有重大现实和战略意义。“十二五”期间，我国将形成年产高性能碳纤维复合芯5万km的生产能力，在现有基
础上输电线路实现了10%以上的节能效果，推动我国电力技术进步和工业节能减排。
　　碳纤维能够为海上风力发电提供更轻质、更抗拉、更耐腐蚀的新材料。2010年随着中国海上风电序幕的拉开，
碳纤维在风机叶片领域的技术研究将成为风电市场新的重头课题，这也为风电设备企业提供了新的经济增长点，
同时中国碳纤维产业也迎来了新的发展机遇。在海上风电系统中，应当开发出功率更大的风力发电机和更长的叶
片，用来降低成本，提高效率。海上风机叶片需要有很强的耐盐雾腐蚀、耐海浪及潮流冲击的性能，由于是在海
上安装，需要叶片的质量更轻量化，这些性能要求远远不是传统叶片材料所能够满足的，而碳纤维复合材料相对
于传统材料将更能满足海上风电叶片所需达到的强度和硬度。
    4.军工领域
　　“碳纤维热”源于军工，未来这个市场仍将持续“高温”。目前，碳纤维及其复合材料已成为发展现代战略
武器必不可少的新材料之一，广泛应用于战略导弹、隐身战机、现代舰艇以及非杀伤武器等许多方面，用量与日
俱增，涉及的武器装备越来越多。我国军用领域对碳纤维国产化的需求相当紧迫。
    诸多情况表明，在国内碳纤维市场供给难以满足需求的背景下，碳纤维的销售价格保持景气上升，生产碳纤
维的企业必将获得高额利润率。我国碳纤维现阶段绝大部分依赖进口，且由于国内原丝质量、生产技术及设备等
原因，无论是质量和规模与国外相比差距都很大。但比较乐观的是，我国碳纤维企业，特别是有规模、有技术实
力的大企业，未来几年必然进入高成长期；另一方面，日本地震促使国内碳纤维关注度得到了提高。2011年，由
于地震和海啸等自然灾害的影响，日本本土的部分碳纤维生产企业受到了一定的影响，其装置开工率的下降影响
了世界碳纤维的供给，但这却为我国碳纤维产业的发展提供了一个良好的契机。
　　随着世界碳纤维市场的回暖，我国碳纤维的消费量也是与日俱增。2010年我国碳纤维的消费量达到了约
8600t。据权威机构预测，2014年全球碳纤维产值可达24亿美元，而且高性能纤维及复合材料市场的中心将进一
步向亚洲转移，我国高性能碳纤维复合材料产业前景更是不可估量。

应多措并举促稳健发展
　  2010年以来，随着世界经济形势逐步好转，全球碳纤维市场也快速回暖。2010年10月，《国务院关于加快
培育和发展战略性新兴产业的决定》正式发布，新材料作为战略性新兴产业位列其中。该《决定》中明确指出，
今后要大力“提升碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料的发展水平”，并首次从国
家战略层面对高性能纤维及复合材料产业的地位与发展方向给予了明确。此外，碳纤维作为新材料，同时还为新
能源等新兴产业的发展提供基础性支撑，因此，今后这一领域定将会获得更多的政策扶持。
    虽然国内碳纤维装置已经达到千吨级，但与国外一些千吨级规模的碳纤维装置相比，不论从工艺技术还是产
品质量等方面都存在较大的差距。针对我国碳纤维的发展，笔者在此提出以下几点建议：
    （1）握紧拳头形成合力，进一步提升原丝技术水平  目前PAN原丝水平的落后是制约碳纤维生产水平提高
的瓶颈，不仅影响碳纤维的质量，而且影响其产量、生产成本和市场竞争能力。在完善碳纤维生产技术的前提下，
我们也应尽快在PAN基原丝制造工艺技术上取得更大突破，力求发展高质量的上游产品生产线，保证碳纤维生产
稳定、产品优质，从而在关键技术上打破国外的封锁与垄断。为此，国内碳纤维生产企业应积极与国内各大科研
机构、企业握紧拳头形成合力，避免重复引进、重复研究的现象，少走弯路，节约成本。
    （2）进一步消化吸收国外先进技术，开展助剂及关键设备的国产化研究，提升我国碳纤维自主研发技术实
力  目前我国碳纤维装置如纺丝设备、碳化设备基本引自意大利、美国、德国、日本、英国等先进国家，装备国
产化方面差距较大，需尽快消化吸收已掌握的技术，有效控制碳纤维制备过程中的缺陷，突破国产碳纤维性能不
稳定、离散度偏高的难题，使PAN基原丝和碳纤维的性能和稳定性得到大幅度的提高。
    （3）进一步深化产品结构调整，实现国产碳纤维产品的系列化、规模化发展  目前，我国碳纤维产品结构
还比较单一，缺乏高性能的大丝束产品，因此必须加大产品结构调整，进一步开发T300 12K 、24K及T800系列
产品，形成T300 、T800 两个系列，1K、3K、6K、12K、24K及48K六种牌号产品，提升我国碳纤维产业横向发
展的实力。因此，在部件制造方面，要适当购买国外先进设备，攻克关键设备国产化的难题；积极与下游单位合
作，加强“产、学、研、用”紧密结合，建立相关机制，积极开发新工艺、新应用。
    （4）努力着眼于碳纤维的循环利用  碳纤维制品多用于特殊领域，其使用寿命和更新周期均有严格要求，
大量废弃的碳纤维产品亟待处理。据日本三菱丽阳估计，目前全球废弃的碳纤维大约为2万t。随着碳纤维生产
能力的扩大及增强材料的大量使用，碳纤维的回收利用将会日益重要。近年来，国外一些企业已经开始重视研发
环境友好型可循环碳纤维。日本东丽、帝人和三菱已计划联手大规模生产此类碳纤维，以促进高强轻质材料的回
收利用。因此，我国也应借鉴国外的先进理念，将碳纤维的循环利用逐渐纳入研发范围之内。