PDF《需求推升技术革命,碳纤维行业突破在即 化纤》

25 5.6 康得新:自下而上开发汽车应用

26 5.7 和邦生物:投资工业级碳纤维项目

27 5.8 海源机械:积极转型新材料,定增投资车用碳纤维产业链.28 5.9 楚江新材:新材料设备并表增厚业绩利润.28 5.10 精功科技:设备研发之路任重道远.29 5.11 金发科技:内功修炼尚需时日.30 5.12 方大碳素:亚洲碳素龙头,布局碳纤维产业

31 3 1.碳纤维概况 1.1碳纤维材料的发展 碳纤维是一种纤维状的碳素材料,含碳量在 90%以上,直径一般为 5~7 微米,大约是成年人头发的十分之一.19 世纪后期,爱迪生用碳丝制作灯泡的 灯丝,从而发明了电灯,这是碳纤维最早的应用.但随后钨丝取代碳丝灯并沿 用至今,使得碳丝一度退出了历史舞台.直到

20 世纪

50 年代,在美苏冷战和 争霸的时代背景下,为了解决战略武器的耐高温和耐烧蚀材料,碳纤维再次进 入人们的关注视角.并自此以后,在材料科学领域掀起了碳纤维研究与开发热 潮,各种有机纤维被用来尝试制备碳纤维.

图表 1:全球碳纤维产能按品种

图表 2:PAN 基碳纤维产能变化 数据来源:网络资料,国联证券研究所 数据来源:网络资料,国联证券研究所 1.2碳纤维的三大种类 可以用来制取碳纤维的原料有许多种,按它的来源主要分为两大类,一类 是人造纤维,如粘胶丝,人造棉,木质素纤维等,另一类是合成纤维,它们是 从石油等自然资源中提纯出来的原料,再经过处理后纺成丝的,如腈纶纤维, 沥青纤维,聚丙烯腈(PAN)纤维等.经过多年的发展,目前只有粘胶(纤维素) 基纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维三种原料制备碳纤维工艺实现了工业 化. 1.2.1 粘胶(纤维素)基碳纤维 用粘胶基碳纤维增强的耐烧蚀材料,可以制造火箭、导弹和航天飞机的鼻 锥及头部的大面积烧蚀屏蔽材料、固体发动机喷管等,是解决宇航和导弹技术 的关键材料.粘胶基碳纤维还可做飞机刹车片、汽车刹车片、放射性同位素能 源盒,也可增强树脂做耐腐蚀泵体、叶片、管道、容器、催化剂骨架材料、导 电线材及面发热体、密封材料以及医用吸附材料等.

4 虽然它是最早用于制取碳纤维的原丝,但由于粘胶纤维的理论总碳量仅 44.5%,实际制造过程热解反应中,往往会因裂解不当,生成左旋葡萄糖等裂 解产物而实际碳收率仅为 30% 以下. 所以粘胶(纤维素)基碳纤维的制备成本比 较高,目前其产量已不足世界纤维总量的 1%.但它作为航空飞行器中耐烧蚀 材料有其独特的优点,由于含碱金属、碱土金属离子少,飞行过程中燃烧时产 生的钠光弱,雷达不易发现,所以在军事工业方面还保留少量的生产. 1.2.2 沥青基碳纤维

1965 年,日本群马大学的大谷杉郎研制成功了沥青基碳纤维.从此,沥青 成为生产碳纤维的新原料, 是目前碳纤维领域中仅次于 PAN 基的第二大原料路 线.大谷杉郎开始用聚氯乙稀(PVC)在惰性气体保护下加热到 400℃,然后将所 制PVC 沥青进行熔融纺丝,之后在空气中加热到 260℃进行不熔化处理,即预 氧化,再经炭化等一系列后处理得到沥青基碳纤维. 目前,熔纺沥青多用煤焦油沥青、石油沥青或合成沥青.1970 年,日本吴 羽化学工业公司生产的通用级沥青基碳纤维上市, 至今该公司仍在规模化生产.

1975 年,美国联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)开始生产高性能中间 相沥青基碳纤维 Thornel-P ,年产量 237t. 我国鞍山东亚精细化工有限公司于