PDF《需求推升技术革命,碳纤维行业突破在即 化纤》

20 世纪

90 年代初从美国阿石兰石油公司引进年产 200t 通用级沥青基碳纤维生产 线,1995 年已投产,同时还引进了年产 45t 活性碳纤维的生产装置. 1.2.3 聚丙烯腈(PAN)基碳纤维 PAN 基碳纤维的炭化收率比粘胶纤维高, 可达 45%以上, 而且因为生产流 程,溶剂回收,三废处理等方面都比粘胶纤维简单,成本低,原料来源丰富, 加上聚丙烯腈基碳纤维的力学性能,尤其是抗拉强度,抗拉模量等为三种碳纤 维之首.所以是目前应用领域最广,产量也最大的一种碳纤维. 世界主要碳纤维生产企业有日本的东丽、 东邦、 三菱, 美国的 Cytec、 Hexcel, 德国的 SGL,土耳其的 AKSA,中国台塑等企业.总体来说小丝束产能主要集 中在日本企业,而大丝束产能则在欧美.2013 年,东丽通过收购美国第一大大 丝束生产商 Zoltek,成功进入廉价碳纤维领域,而其产能占世界全部产能的比 例则提高到 34.33%, 成为当之无愧的碳纤维巨无霸. 随着商业飞机、 风力发电、 汽车领域等工业需求量的不断增加, 世界主要厂商都针对性的开发了扩产计划, 东丽计划在美国南卡新建碳纤维产线以满足民航飞机等需求;

三菱计划增加美 国加州子公司的产能以满足风电、 汽车和储气罐的增长需求;

此外 Hexcel、 Cytec 和SGL 也都纷纷发布或完成了扩产计划.

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图表 3:世界范围小丝束主要生产厂家

图表 4:世界范围大丝束主要生产厂家 数据来源:公司公告 国联证券研究所 数据来源:公司公告 国联证券研究所 中国大部分企业产出均为小丝束,1K~12K 产品均有产出,12K 占比超过 90%.当前原丝产能近四万吨,CR8 集中度超过 80%,其中产能最大的是中复 神鹰,达到

12000 吨/年.恒神、威海拓展和吉林碳谷分别以

7500 吨/年、5500 吨/年和

5000 吨/年位列

2 到4位. 碳丝产能集中度更高, CR8 集中度超过 93%. 中复神鹰、恒神和威海拓展分别以

5000 吨/年、5000 吨/年和

2600 吨/年高居前 三,占据国内总产能的 84%.未来随着碳纤维应用的逐步扩大,原丝和碳丝的 产能有望继续增加,预计到

2020 年中国碳纤维产能增至

30000 吨.

图表 5:中国碳纤维原丝产能分布

图表 6:中国碳丝产能分布 数据来源:公司公告 国联证券研究所 数据来源:公司公告 国联证券研究所 1.3PAN 碳纤维的分类 1.3.1 按单丝数量分类 按照碳纤维丝束中的单丝数量多少,可以把聚丙烯腈基碳纤维又可分为小 丝束和大丝束两种.相比小丝束,大丝束生产成本低,但在制作板材等结构时, 丝束不宜展开,导致单层厚度增加,不利于结构设计.此外,大丝束碳纤维粘 连、断丝等现象更多,这样会使强度、刚度受影响,性能有所降低,性能的分 散性也会较大.飞机、航天器一般只用小丝束碳纤维,因此小丝束碳纤维又被

6 称为 宇航级 碳纤维,大丝束碳纤维被称为 工业级 碳纤维.在区分界限上, 早期以 12K (单丝数量 12,000根) 为分界线, 目前常规分类把单丝数量在 1K~24K 的碳纤维定义为小丝束,48K 及以上的划为大丝束.大小丝束的界限并不是一 成不变的,随着技术的进步,其分界线可能会进一步向上推移.2014 年,PAN 基碳纤维产能约为 14.3 万吨,其中小丝束 10.5 万吨,大丝束 3.8 万吨,预计到

2020 年总产能将达到 16.9 万吨,小丝束和大丝束产能分别保持 3.70%和7.00% 的复合增长率. 1.3.2 按性能分类 碳纤维最主要的特点是质量轻,强度大;