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中國碳纖維發(fā)展亟待企業(yè)自立創(chuàng )新
發(fā)布時(shí)間:2022-10-13 15:46 | 瀏覽次數:




        碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。被譽(yù)為材料界的“黑色黃金”,性能高端、產(chǎn)量稀疏,但卻用途廣泛,分外是在航天軍事等高端領(lǐng)域,碳纖維更發(fā)揮著(zhù)不可替換的作用。因此,很多企業(yè)都在碳纖維材料的研發(fā)與生產(chǎn)上投入了大量精力。
 
  如此緊張的材料,其生產(chǎn)和研發(fā)的難度不亞于攀登珠穆朗瑪峰。目前,碳纖維材料的市場(chǎng)基本被日本、美國等發(fā)達國家所壟斷。 但我國的碳纖維行業(yè)若想獲得更長(cháng)遠的發(fā)展,也需吸取和借鑒其他國家的發(fā)展經(jīng)驗,進(jìn)而突破自身發(fā)展瓶頸,在碳纖維市場(chǎng)中分得更大的蛋糕。
 
        國際風(fēng)云日美兩家獨大 
  20世紀中葉,發(fā)達國家投入大量人力和物力研究碳纖維,碳纖維復合材料最初因為其在結構輕量化中無(wú)可替換的材料性能,首先在軍用航空航天領(lǐng)域得到了青睞;1959年,日本大阪工業(yè)技術(shù)試驗所的進(jìn)藤昭男首先發(fā)明了聚丙烯腈(PAN)基碳纖維,1964年,英國皇家航空研究所(RAE)的瓦特等人打通了生產(chǎn)高性能聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的工藝流程,在纖維的熱穩固化過(guò)程中施加了張力牽伸,以知足結構的轉化,使聚丙烯腈(PAN)基碳纖維成為主流產(chǎn)品,并于20世紀70年代開(kāi)啟民用碳纖維商業(yè)化應用;20世紀80年代至90年代,碳纖維在民用航空領(lǐng)域的引領(lǐng)下得以快速發(fā)展;進(jìn)入21世紀,碳纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)成熟,隨著(zhù)碳纖維應用領(lǐng)域的擴大,碳纖維的市場(chǎng)需求急劇增長(cháng),碳纖維產(chǎn)業(yè)日趨成熟。
 
  碳纖維很少直接應用,大多是經(jīng)過(guò)深加工制成中心產(chǎn)物或復合材料使用,碳纖維復合材料作為結構件或功能件現已廣泛應用在航空航天、工業(yè)和體育休閑用品三大領(lǐng)域。碳纖維以其質(zhì)輕、高強度、高模量、耐高低溫文耐腐蝕等特點(diǎn)最早應用于航天及國防領(lǐng)域,如大型飛機、軍用飛機、無(wú)人機及導彈、火箭、人造衛星和雷達罩等,且航空航天領(lǐng)域用碳纖維的性能等級相對而言是最高的。在工業(yè)領(lǐng)域,碳纖維廣泛應用在汽車(chē)、電纜、風(fēng)能發(fā)電、壓力容器、海洋產(chǎn)業(yè)、電子器件、工業(yè)器材和土木建筑等;在體育休閑用品領(lǐng)域,高爾夫球桿和釣魚(yú)竿最早獲得應用,近年來(lái),自行車(chē)、網(wǎng)球拍、羽毛球拍等體育用品也越來(lái)越多地使用碳纖維材料。
 
  從全球碳纖維市場(chǎng)的份額劃分看,國際碳纖維市場(chǎng)依然為日、美企業(yè)所壟斷。日本是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國,世界碳纖維技術(shù)重要掌握在日本公司手中,其生產(chǎn)的碳纖維無(wú)論質(zhì)量照舊數量上均處于世界領(lǐng)先地位,日本東麗更是世界上高性能碳纖維研究與生產(chǎn)的“領(lǐng)頭羊”。
 
中國碳纖維
 
  據相干數據表現,在小絲束碳纖維市場(chǎng)上,日本企業(yè)所占據的市場(chǎng)份額占到全球產(chǎn)能的49%;在大絲束碳纖維市場(chǎng)上,日本企業(yè)所擁有市場(chǎng)份額占到全球產(chǎn)能的52%,美國企業(yè)所擁有的市場(chǎng)份額占全球產(chǎn)能的24%,日美兩國合計擁有全球76%的大絲束碳纖維生產(chǎn)能力,處于顯明的主導地位。
 
  目前全球碳纖維制造的主導者是日本和他們設立在歐美的工廠(chǎng),其次是寄托歐美航空航天市場(chǎng)健康發(fā)展的美國HEXCEL和CYTEC公司,以及寄托壯大工業(yè)創(chuàng )新系統的德國SGL公司,隨著(zhù)中國在碳纖維領(lǐng)域投入的賡續增大,中國碳纖維產(chǎn)量占世界份額也在賡續進(jìn)步。
中國碳纖維
  國內趨勢亟待自立創(chuàng )新 
  2016全球與中國市場(chǎng)碳纖維深度研究報告表現,目前國內大小碳纖維生產(chǎn)企業(yè)近40家,2010至2014年期間,我國碳纖維產(chǎn)能從6445噸增至15000噸,產(chǎn)量從1500噸增至3700噸,發(fā)展取得了相稱(chēng)的成績(jì)。
 
  據統計,目前國內碳纖維在航空航天、體育休閑和工業(yè)應用三大領(lǐng)域的用量比例是4%、67%和29%。其中,體育休閑占絕大多數,而在民用航空、交通工具、新能源裝備、工程建設等方面的應用雖然已經(jīng)開(kāi)始起步,但應用水平偏低。
 
  目前國內碳纖維市場(chǎng)中,國產(chǎn)碳纖維自給率只有20%左右,對外依存率達到80%。國外碳纖維企業(yè)通過(guò)技術(shù)及價(jià)格上風(fēng)打壓國內碳纖維企業(yè),使我國的碳纖維市場(chǎng)長(cháng)期受制于歐美及日本等國家。
 
  碳纖維復合材料的設計水平不足,配套的材料缺乏,相干的應用標準系統不健全,導致應用領(lǐng)域窄。此外,樹(shù)脂、上漿劑等配套材料品種少、性能不足,復合材料用輔助質(zhì)料還不能完全實(shí)現自立供應,部分品種還依靠進(jìn)口等,不僅制約了碳纖維復合材料在高端成品上的應用,同時(shí)還緊張影響著(zhù)國產(chǎn)碳纖維的市場(chǎng)應用。
 
  國外碳纖維龍頭企業(yè)使用的設備基本上都是根據自身技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行的自立設計,在專(zhuān)有設備的基礎上改動(dòng)升級,形成了具有自立知識產(chǎn)權的專(zhuān)有碳纖維生產(chǎn)裝備;而國內引進(jìn)的國外生產(chǎn)設備是非禁運通用型碳纖維生產(chǎn)裝備,且價(jià)格較高。雖然國內碳纖維生產(chǎn)企業(yè)中設計產(chǎn)能千噸級以上的有3~4家,但因為缺乏核心技術(shù)團隊,大多數碳纖維生產(chǎn)企業(yè)對進(jìn)口生產(chǎn)裝備的技術(shù)參數和性能指標缺乏消化和吸取能力,生產(chǎn)線(xiàn)主動(dòng)化程度和對自身碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的匹配性遠遠落后于國外偕行,導致生產(chǎn)工藝的穩固性和過(guò)程控制的同等性較差,影響了碳纖維產(chǎn)品質(zhì)量和穩固性,且生產(chǎn)成本很高,造成設備閑置、經(jīng)營(yíng)虧損,無(wú)法與國際先輩企業(yè)競爭。
 
        不僅如此,目前我國大多數碳纖維企業(yè)產(chǎn)品處于低端領(lǐng)域,且行業(yè)集中度不高,有能力生產(chǎn)航空航天用的高端碳纖維企業(yè)屈指可數,大量企業(yè)集中于體育領(lǐng)域。更緊張的是,我國碳纖維的產(chǎn)業(yè)鏈必要進(jìn)一步完美。目前,國外已經(jīng)形成設計、制造、分析及驗證、應用牽引體系化的碳纖維復合材料系統。如日本東麗和美國赫克塞爾都有預浸料、織物、短切纖維、夾層材料等中心成型物,同時(shí),直接為客戶(hù)提供量身定制的復合材料解決方案和產(chǎn)品,方便了客戶(hù)的使用,也解決了碳纖維產(chǎn)品與樹(shù)脂匹配性題目。因為國內大部分碳纖維復合材料企業(yè)技術(shù)尚不成熟,缺乏響應的研發(fā)及工藝支撐,目前尚未能形成系統化、系列化的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式。
 
     雖然我國的碳纖維產(chǎn)業(yè)目前較世界先輩水平仍有差距,未能在市場(chǎng)上搶占先機。但隨著(zhù)碳纖維市場(chǎng)需求的賡續擴大和國家經(jīng)濟發(fā)展結構調整,只要相干企業(yè)捉住機遇,增強自立創(chuàng )新研發(fā),信賴(lài)中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)也將分得更大的蛋糕。
 
 
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