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碳纤维产业现状及发展趋势报告 航天晨光 荆祥海 一、 产业方面 自20 世纪 60 年代碳纤维首次商业化以来，碳纤维产业规模不 断扩大，产品品质不断提高，2014 年全球碳纤维产能（365 天连续生 产 12K/24K 碳纤维丝束计算）已达到 12.6 万t 。尽管碳纤维与传统 的玻璃纤维在价格上仍不能相比，但高性能碳纤维以其高比强度、高 模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点，具有玻璃纤维所不能比 拟的优势，已成为发展先进武器装备的关键材料，并在航空航天、国 防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。 当前，国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势，据估计，未来 5 年先进复合材料将以每年5%的增速发展，而随着民用航空、汽车工 业等领域的快速发展，全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达 10%， 亚太地区将会有更高的增长率，即碳纤维及其复合材料产业将面临前 所未有的发展空间和机遇。 根据前躯体原料的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈基（PAN ）、沥 青基和粘胶基碳纤维等。由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒 性物质二硫化碳，且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高，因此 目前在国际碳纤维产业领域，前2 种碳纤维获得了更大规模的生产 和应用。其中，PAN 基碳纤维又占据绝对优势，国际市场占有率超过 90% 。PAN 基碳纤维的 9 大生产商包括 ：日本东丽工业株式会社（简 称“东丽” ）、日本东邦化学工业株式会社（简称“东邦” ）、日本三菱丽 阳株式会社（简称“三菱丽阳” ）、美国赫氏有限公司（Hexcel ）、美 国 氰 特 工 业 公 司（Cytec ）、美 国卓尔泰克公司（Zoltek ，已被东 丽收购）、台 湾 塑 料 工 业 股 份 有 限 公司（简称“台塑” ）、土 耳其阿克萨集团（AKSA ）和德国西格里碳素集团（SGL）。沥青基碳 纤维的生产和应用居其次，主要生产企业 3 家，分别是Cytec、三菱 丽阳和东丽。 PAN 基碳纤维分为小丝束（1～24K ）和大丝束（36K 及以上） ２类。全球小丝束碳纤维市场主要被东丽、东邦、三菱丽阳3 家公 司所垄断，而来自中国、土耳其和韩国的企业，正不断扩充小丝束的 全球产能，同时也降低了 ３家日本公司的市场份额。 大 丝 束 碳 纤 维 生 产 商 主 要 有Zoster 、SGL 和三菱丽 阳３家。另外，中国蓝星(集团)总公司英国分公司拥有大丝束碳纤维 原丝的供应能力，Cytec 于2014 年与德国Dormagen 的腈纶纤维生产 商DralonGmbH 公司合作开展低成本大丝束碳纤维的研制开发。预计 在未来 10 年中，其他制造商也会陆续加入大丝束碳纤维生产领域。 为 满 足 高 速 发 展 的 航 空 航 天与汽车市场对碳纤维的 需要，几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划。例如，东丽拥有以 日本本土为核心的日美法韩4 个生产基地，目前已形成 11 000 ～12 000 ｔ/a 的T700S 和4 500 ｔ/a 的T800 碳纤维生产能力，并宣布PAN 基碳纤维的总产能于2015 年达到27 100 ｔ，2020 年扩大至50 000 ｔ。 另外，Hexcel 在欧洲大幅度扩产，三菱在美国与本土扩产，Cytec 已 经基本完成美国的双倍产能扩产计划，SGL 也在美国接连扩产。各企 业的碳纤维生产已基本实现了全球布局，为进一步实现从原丝到下游 复合材料制品的全产业链一体化协调发展奠定了硬件基础。 我国碳纤维的发展经历了艰苦的过程，在国家科技和产业化示范 计划支持下，近 10 年来我国碳纤维制备与应用技术，实现了从“无” 到“有”的转变，出现了前所未有的产业化建设高潮，初步建立起国 产碳纤维制备技术研发、工程实践和产业建设的较完整体系，产品质 量不断提高，碳纤维及其复合材料技术发展速度明显加快，有效缓解 了国防建设重大工程对国产高性能碳纤维的迫切需求，部分型号用碳 纤维及其复合材料的国产化自主保障问题基本解决。 目前，T300 级碳纤维已实现千吨级产业化，产品成功应用于航 空航天和武器装备，民用市场正在推广 ；T700 级碳纤维千吨级生产 线已经建成，产品进入应用考核 ；国产T800 级高强中模碳纤维吨级 线建成并已批量生产 ；高