碳纖維復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

碳纖維是含碳量大于95%的纖維材料,由聚丙烯腈、黏膠纖維、瀝青纖維等有機(jī)纖維在高溫下碳化制得.本質(zhì)上來(lái)說(shuō),它是碳的同素異形體.按照力學(xué)性能分類,碳纖維可分為標(biāo)準(zhǔn)模量（230GPa左右）、中模量（280~350GPa）和高模量（＞350GPa）三類；按照纖維絲束大小分類,可分為小絲束（或標(biāo)準(zhǔn)絲束,≤24K）和大絲束（＞24K）兩大類；按不同的前驅(qū)體分類,聚丙烯腈基碳纖維占碳纖維總量的92%,瀝青基碳纖維占7%,黏膠基碳纖維只占1%.

碳纖維性能優(yōu)異,具有耐腐蝕,抗氧化,不生銹等優(yōu)良性質(zhì).但碳纖維由于橫向耐沖力差、耐磨性差,多作為增強(qiáng)材料加入到樹(shù)脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構(gòu)成復(fù)合材料,其中樹(shù)脂型復(fù)合材料生產(chǎn)最多,使用最為廣泛.

一、全球碳纖維

目前全球碳纖維制造的主導(dǎo)者是美國(guó)、日本和中國(guó).隨著中國(guó)在碳纖維領(lǐng)域投入的不斷增大,中國(guó)碳纖維產(chǎn)量占世界份額也不斷提高.,當(dāng)前中國(guó)大陸碳纖維產(chǎn)能在全球占比達(dá)17%,中國(guó)臺(tái)灣產(chǎn)能占全球的6%,二者之和超過(guò)日本.全球碳纖維產(chǎn)能分布（單位：%）

碳纖維由于其優(yōu)異的物理及化學(xué)特性,可廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電葉片、汽車、船舶、建筑等不同領(lǐng)域.全球碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)報(bào)告指出,2017年全球碳纖維復(fù)合材料需求達(dá)到8.42萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2020年全球總需求將會(huì)達(dá)到11.21萬(wàn)噸,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到10%.2008-2017年全球碳纖維需求量（單位：千噸）

2017年中國(guó)碳纖維需求達(dá)到2.349萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)20.09%,遠(yuǎn)超2012-2017年全球碳纖維需求量12.71%的復(fù)合增速,繼續(xù)延續(xù)中國(guó)碳纖維需求增長(zhǎng)的趨勢(shì).未來(lái)隨著國(guó)內(nèi)碳纖維需求的不斷增長(zhǎng),預(yù)計(jì)2020年中國(guó)碳纖維總需求將達(dá)到3.3萬(wàn)噸,復(fù)合增速11.4%.國(guó)內(nèi)碳纖維需求量（單位：千噸）

二、中國(guó)碳纖維行業(yè)發(fā)展

目前,中國(guó)碳纖維行業(yè)仍處于發(fā)展初級(jí)階段,絕大多數(shù)企業(yè)所掌握的碳纖維制造技術(shù)主要圍繞體育休閑等低端領(lǐng)域,比較常用的紡絲工藝是濕法紡絲、干濕法（干噴濕紡）紡絲,國(guó)內(nèi)企業(yè)碳纖維紡絲工藝主要以濕法為主.國(guó)內(nèi)主要碳纖維企業(yè)工藝及主營(yíng)業(yè)務(wù)情況公司工藝路線溶劑紡絲工藝東麗一步法DMSO溶劑濕紡/干噴濕紡帝人-ZnCI2水溶劑濕紡三菱-DMF濕紡/干噴濕紡光威復(fù)材一步法DMSO溶劑濕紡/干噴濕紡恒神股份一步法DMSO溶劑濕紡/干噴濕紡中復(fù)神鷹一步法DMSO溶劑干噴濕紡中簡(jiǎn)科技一步法DMSO溶劑濕紡/干噴濕紡吉林碳谷兩步法DMAc紡絲溶劑濕紡

2017年,中國(guó)碳纖維產(chǎn)能達(dá)到2.6萬(wàn)噸,實(shí)際產(chǎn)量約7400噸,銷量/理論產(chǎn)能比例為28.5%,較2016年有較大提升,但仍低于國(guó)際平均水平的57.3%.主要是中國(guó)的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化水平有限,較全球平均水平仍存在較大的提升空間中國(guó)主要碳纖維企業(yè)產(chǎn)能情況

從下游需求來(lái)看,體育器材依然占據(jù)半壁江山.穩(wěn)步發(fā)展是這個(gè)行業(yè)的特色,新的大增長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)需要自動(dòng)化復(fù)合材料工藝的創(chuàng)新.此外風(fēng)電葉片占到總需求的15%,對(duì)比2015年有了數(shù)倍的增長(zhǎng).然而,這一增長(zhǎng)主要源于VESTAS一家的需求；如果新的國(guó)際巨頭或國(guó)內(nèi)巨頭啟動(dòng)這個(gè)需求,后續(xù)幾年,可以期盼每年成倍數(shù)迅猛增長(zhǎng).從目前來(lái)看,中國(guó)碳纖維在航天航空和汽車領(lǐng)域應(yīng)用較全球市場(chǎng)差距巨大,這也為未來(lái)發(fā)展提供了巨大的空間.未來(lái)幾年,航天航空、汽車、風(fēng)電葉片將成為中國(guó)碳纖維市場(chǎng)最大的增長(zhǎng)點(diǎn).中國(guó)碳纖維下游需求分布（單位：%）

中國(guó)碳纖維市場(chǎng)主要依賴外資進(jìn)口,國(guó)產(chǎn)碳纖維上升空間巨大.在2017年中國(guó)碳纖維年需求量2.35萬(wàn)噸中,僅有7400噸由國(guó)產(chǎn)碳纖維企業(yè)生產(chǎn),進(jìn)口碳纖維總量為1.61萬(wàn)噸,進(jìn)口依賴度高達(dá)68.5%.隨著國(guó)產(chǎn)碳纖維企業(yè)技術(shù)水平的不斷提高,中國(guó)國(guó)產(chǎn)碳纖維市場(chǎng)占比將會(huì)不斷上升.基于碳纖維的輕質(zhì)性、優(yōu)異的物理化學(xué)特性,在航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與,且用量與使用部位逐漸增加,單機(jī)用量有望出現(xiàn)181%增長(zhǎng),處于“量?jī)r(jià)齊升”階段.目前美國(guó)的主戰(zhàn)戰(zhàn)機(jī)F-22/35碳纖維復(fù)合材料用量達(dá)30%；中國(guó)J-7、J-8、J-10等二代/三代老機(jī)型主要碳纖維用量占比不超過(guò)10%,但Z-9直升機(jī)復(fù)材用量達(dá)25%、四代戰(zhàn)斗機(jī)J-20復(fù)材用量達(dá)27%；從J-10到J-20的裝備換代使復(fù)合材料用量具備了3.5倍的質(zhì)量占比提升空間,該數(shù)據(jù)表明我軍航空裝備碳纖維使用比例的提升空間很大.隨著未來(lái)航空裝備的持續(xù)換代,國(guó)產(chǎn)碳纖維需求量將會(huì)出現(xiàn)飛機(jī)產(chǎn)量、單機(jī)復(fù)材采購(gòu)金額“量?jī)r(jià)齊升”的高景氣增長(zhǎng).中美機(jī)型碳纖維復(fù)合材料用量對(duì)比機(jī)型用量應(yīng)用部位首飛時(shí)間F-2230%機(jī)翼、前中機(jī)身、垂尾、平尾及大軸1990F-3530%機(jī)翼、機(jī)身、垂尾、平尾、進(jìn)氣道2000J-72%機(jī)翼壁板、外翼壁板尾、主起落架護(hù)板1995J-106%垂尾、鴨翼1999J-2027%機(jī)翼、起落架局部、蒙皮局部2011Z-925%旋翼、涵道垂尾、尾槳葉、機(jī)身等1985

由于中國(guó)掌握高性能碳纖維研發(fā)核心技術(shù)并能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、成本可控的規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)較少,目前進(jìn)口碳纖維總量仍然明顯高于國(guó)產(chǎn)量,2019年中國(guó)碳纖維進(jìn)口量約23千噸,出口量約12.5千噸.未來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)碳纖維技術(shù)水平提高,中國(guó)國(guó)產(chǎn)碳纖維市場(chǎng)占比有望不斷提升.2010-2020年中國(guó)碳纖維需求變化情況

三、碳纖維行業(yè)將出現(xiàn)如下發(fā)展趨勢(shì).

碳纖維產(chǎn)品向穩(wěn)定性、高端化方向發(fā)展.雖然國(guó)內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)中設(shè)計(jì)產(chǎn)能千噸級(jí)以上的有3-4家,但缺乏核心技術(shù)團(tuán)隊(duì),生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性和過(guò)程控制的一致性較差,無(wú)法保證碳纖維產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性,生產(chǎn)成本很高.因此,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的穩(wěn)定化生產(chǎn),提高設(shè)備利用率是必然趨勢(shì).據(jù)統(tǒng)計(jì),目前國(guó)內(nèi)碳纖維在航空航天、體育休閑和工業(yè)應(yīng)用三大領(lǐng)域中,高端應(yīng)用領(lǐng)域占比僅4%.需要潛心鉆研,實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,形成體系化、系列化的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式,打破國(guó)外高端領(lǐng)域的壟斷.

尋求新的市場(chǎng)領(lǐng)域.目前碳纖維高端應(yīng)用領(lǐng)域由日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷.中國(guó)大多數(shù)碳纖維企業(yè)產(chǎn)品處于低端領(lǐng)域.而低端應(yīng)用如體育休閑領(lǐng)域,行業(yè)巨頭在價(jià)格制定和攻關(guān)科研方面易形成合力,壓制國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè).因此,中國(guó)碳纖維行業(yè)急需尋求新的市場(chǎng)領(lǐng)域,獲得突破發(fā)展.

企業(yè)轉(zhuǎn)型兼、并購(gòu),布局完整產(chǎn)業(yè)鏈.碳纖維行業(yè)是技術(shù)和資金高度密集型行業(yè),對(duì)內(nèi)需要巨大投資,對(duì)外面臨國(guó)際巨頭的打壓,所以不可避免要面臨轉(zhuǎn)