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“双碳“战略下,碳纤维将迎高景气周期
2021年23期 发行日期:2021-12-03
作者:■ 王红珍

  作为一种煤基新材料,煤基碳纤维具有原料资源化、制备可塑化、产品环保化、运用经济化和再生低碳化等五大优良性能,以煤基碳纤维生产来代替普通材料,不仅可减少对其他产品的需求量,节约资源,而且缓解了日益严重的污染问题,是我国战略性新兴产业中最主要的发展方向之一。 

用量年增速超20%

  碳纤维被誉为“新材料之王”,是碳含量在90%以上的高强度高模量纤维,其耐高温性能在所有的纤维材料种是最强的。目前碳纤维已在风电叶片、航空航天、体育休闲和汽车等领域得到广泛应用。

  碳纤维按产品规格分类,可分为大丝束(碳纤维单丝数量大于24K)和小丝束(等于或小于24K);按原材料分类,可分为聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、黏胶丝基碳纤维。按力学性能分类,可分为通用型和高性能型碳纤维。

  碳纤维是世界各国发展高新技术、国防尖端技术和改造传统产业的物质基础和技术先导,是我国战略性新兴产业中最主要的发展方向之一。近几年,中国碳纤维市场增长强劲。

  山西煤炭化工研究所研究员张寿春认为,目前碳纤维用量每年以20%以上的增速增长。在工业领域,尤其是新能源的风电、光伏领域将成为碳纤维较大的用户市场。2016—2020年国内碳纤维年需求量详见图1。

  从图表数据分析,2017—2020年,中国的碳纤维需求增速分别为19.90%、31.90%、21.9%、29.1%。2020 年虽然受新冠疫情的冲击,但是仍然保持了29.1%的增速。  

  2020年底,国家提出了“双碳”战略,在向这一目标迈进的过程中,新能源、装备制造等领域有望大量应用碳纤维,碳纤维将由此迎来高景气。

  风电、光伏和氢能等领域都是中国有比较优势的产业,也是国家重点扶持的产业。风电叶片减重、光伏面板及耗材制造、氢能压力容器、核能装备等新能源领域对碳纤维复合材料的应用已相对普及,并不断通过技术进步增加应用比重,将成为带动碳纤维需求快速增长的“压舱石”。

国内企业实力迅速提升

  一直以来,全球碳纤维市场由日美两国企业垄断。中国碳纤维研究始于20世纪60年代初,1975年20多家研究所和企业联合起来共同攻关,但一直到2000年都没有规模化生产。从2001年起,在国家政策的大力扶持和技术自主创新的环境下,我国与美日等国家的产业技术水平差距逐渐缩小,从完全依赖进口到目前具备了高强型、高模型、高强中模型以及高强高模型等碳纤维品类的生产能力。从2007年起,国内碳纤维企业如雨后春笋般迅速扩大,2018年,国内(含台湾地区)碳纤维理论产量达到2.68万吨,位居世界第二,全球“三雄”格局正在形成。2016—2020年国内碳纤维年产能情况详见图2。

  一直以来,西方国家对国内碳纤维,尤其是小丝束碳纤维产业,实施严格的技术封锁和产品禁运。对工业领域用的碳纤维,西方国家一直利用其先发优势,在价格上打压本土企业。

  在飞速发展的中国,国内很多公司以振兴民族产业为己任,积极参与国家碳纤维重大专项的建设,成功打破西方国家的封锁和禁运。目前国内碳纤维主要企业:光威复材的碳纤维生产以T300(高强型碳纤维)为主;中简科技主要供货给军方,以T700(高强型碳纤维)为主;中复神鹰产品已经覆盖了高强型、高强中模型、高强高模型等类别。碳纤维高端产品的生产技术不断被企业突破。

  在2020年新冠肺炎疫情期间,全球碳纤维的贸易整体受到较大冲击。日本、美国加强了对碳纤维出口中国的政策管控。这些管控更是为国内本土企业脱颖而出提供了一个产业发展空间。2021年9月8日,随着中国建材集团西宁万吨碳纤维基地在西宁经济技术开发区甘河工业园区正式投产,我国拥有了第一个万吨级碳纤维生产基地。

高性能碳纤维发展空间大

  作为处于发展阶段的新兴产业,碳纤维产业单项技术水平和个别产品已可以与国外一些同行相媲美,从而成为目前中国制造业中为数不多的能够与欧美发达国家平等对话的产业之一。

  据张寿春介绍,山西煤炭化工研究所是国内最早开展碳纤维研究单位之一,是国内碳纤维技术的发源地,研发技术在国内领先。2019年采用干喷湿纺路线制备的T1000级超高强碳纤维,经第三方机构检测,性能指标均达到业内先进水平。目前世界上高端牌号碳纤维主要采用干喷湿纺路线生产。随着碳纤维用户需求不断提高,国内碳纤维产品将随着用户需求不断向更高端发展。

  随着山西煤炭化工研究所等国内研发团队的不断努力,不同规格不同牌号的碳纤维将不断被研发生产,碳纤维品种将越来越丰富。 


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