碳纖維是含碳量高于90%的纖維的總稱。碳纖維是一種物理性能優(yōu)異的材料,既具有元素碳的各種優(yōu)良性能,如比重小、耐熱、耐熱沖擊,耐化學(xué)腐蝕和導(dǎo)電等,又有纖維的可繞性和優(yōu)異的力學(xué)性能,能夠耐受高溫而不失強(qiáng)度,對(duì)一般的酸、堿有良好的耐腐蝕作用,在絕氧條件下,可耐2000℃的高溫,是一種重要的工業(yè)用纖維材料,適用于作增強(qiáng)復(fù)合材料、燒蝕材料和絕熱材料。
目前我國(guó)已經(jīng)具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化能力。10多年來(lái),高品質(zhì)碳纖維材料在航空航天、軍工等領(lǐng)域的特殊應(yīng)用一直受到我國(guó)政府的高度關(guān)注,碳纖維產(chǎn)業(yè)化被列入國(guó)家863、973計(jì)劃,國(guó)家發(fā)改委、科技部、工業(yè)和信息化部等部門也都加大了對(duì)碳纖維產(chǎn)業(yè)化的支持力度。國(guó)家“十二五”新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃將碳纖維作為重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。在國(guó)家政策扶持下,我國(guó)碳纖維行業(yè)在關(guān)鍵技術(shù)、裝備、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及下游應(yīng)用等方面均取得重大進(jìn)展,千噸級(jí)工業(yè)化裝置陸續(xù)建成并投產(chǎn),初步建立了從原絲、碳纖維到復(fù)合材料及制品全產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的轉(zhuǎn)變。
目前我國(guó)已培育出山東威海拓展碳纖維有限公司、江蘇恒神碳纖維有限公司、中復(fù)神鷹碳纖維有限公司等龍頭企業(yè),碳纖維產(chǎn)能達(dá)到2萬(wàn)余噸。我國(guó)目前已初步形成了碳纖維產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),培養(yǎng)了技術(shù)人才隊(duì)伍,具備了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的能力。
我國(guó)是碳纖維需求大國(guó)。近年來(lái),隨著我國(guó)工業(yè)快速發(fā)展,國(guó)內(nèi)碳纖維年消費(fèi)量不斷攀升。2008年,我國(guó)碳纖維需求量為2995.1噸。2010年達(dá)到4240.6噸,同比增長(zhǎng)17.4%。2012年我國(guó)碳纖維需求量為6000噸,同比增長(zhǎng)18.6%。
圖表1 2008-2013年我國(guó)碳纖維行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及增速
從定性角度分析,碳纖維的的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,目前主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇蘸教旒皣?guó)防領(lǐng)域、體育休閑用品、增強(qiáng)塑料、壓力容器、建筑加固、風(fēng)力發(fā)電、摩擦材料、鉆井平臺(tái)、汽車、醫(yī)療器械、新能源等。而我國(guó)主要在航空航天和體育器材兩個(gè)領(lǐng)域市場(chǎng)比較成熟,其他工業(yè)領(lǐng)域市場(chǎng)剛剛興起,還有許多領(lǐng)域有待開發(fā)。
就產(chǎn)品而言,中國(guó)高性能碳纖維基本處于空白,目前國(guó)內(nèi)只有相當(dāng)于或次于T300級(jí)碳纖維的產(chǎn)品,T700級(jí)碳纖維尚處于工程化研究階段,T800、MJ系列碳纖維尚在攻關(guān),而且牌號(hào)、規(guī)格單一。目前國(guó)內(nèi)以3k(每束3000根)、12k的T300級(jí)碳纖維為主打產(chǎn)品。國(guó)外單線最大產(chǎn)能已達(dá)1800噸(12k),生產(chǎn)效率高。相比之下中國(guó)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備規(guī)模均有較大差距,因此成本差異很大,導(dǎo)致中國(guó)碳纖維產(chǎn)品沒(méi)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
相對(duì)于有些落寞的技術(shù)開發(fā),碳纖維生產(chǎn)線建設(shè)卻一片紅火。目前中國(guó)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)已近30家,規(guī)劃產(chǎn)能在7-8萬(wàn)噸/年。除了民營(yíng)企業(yè),中國(guó)石油、中國(guó)石化、中國(guó)化工、中國(guó)鋼鐵、中國(guó)建材、首鋼國(guó)際等大型國(guó)企都已介入。但碳纖維產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)尚未奠定,產(chǎn)能自然難以轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量。目前國(guó)內(nèi)技術(shù)水平高的碳纖維企業(yè)也有幾家,但由于沒(méi)有形成規(guī)模優(yōu)勢(shì),同等質(zhì)量產(chǎn)品的價(jià)格遠(yuǎn)高于國(guó)外。據(jù)了解,日本東麗T700級(jí)碳纖維的成本與國(guó)內(nèi)T300級(jí)的成本相當(dāng)。
總體來(lái)說(shuō),碳纖維行業(yè)是一個(gè)具有發(fā)展前景的行業(yè)。碳纖維產(chǎn)品屬于高技術(shù)密集型產(chǎn)品,是發(fā)展航天航空、尖端技術(shù)等必不可少的新材料。千訊咨詢發(fā)布的《中國(guó)碳纖維市場(chǎng)發(fā)展研究及投資前景報(bào)告》顯示,高性能碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)在我國(guó)具有廣闊的應(yīng)用前景。針對(duì)我國(guó)能源、資源、環(huán)境、制造、交通等國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)高性能結(jié)構(gòu)材料的迫切需求,研制出滿足航空航天、高速軌道交通、大型風(fēng)力發(fā)電裝備等所需的碳纖維復(fù)合材料,不僅將為我國(guó)重大工程建設(shè)和重大裝備制造提供技術(shù)保障,而且將為我國(guó)從材料大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)椴牧蠌?qiáng)國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)前,中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)化還很難,復(fù)合材料的應(yīng)用就更艱難。為了加快發(fā)展中國(guó)碳纖維和復(fù)合材料事業(yè)、趕超世界先進(jìn)水平,需加強(qiáng)合作,集中技術(shù)優(yōu)勢(shì),不懈努力,為我國(guó)的碳纖維事業(yè)在該領(lǐng)域早日步入世界前列做出貢獻(xiàn)。具體來(lái)說(shuō),碳纖維產(chǎn)業(yè)化可在以下幾個(gè)方面開展工作:第一步是實(shí)現(xiàn)碳纖維及復(fù)合材料規(guī)模化研制生產(chǎn);第二步是實(shí)現(xiàn)碳纖維及復(fù)合材料的普遍應(yīng)用,完成“材料革命”技術(shù)升級(jí)的任務(wù)。