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碳纤维产业的崛起:中国正在成为成为全世界主导者

时间: 2024-09-23 01:51:50 |   作者: 移动电商系列产品

  随着现代工业技术的持续不断的发展,碳纤维作为一种轻、强、耐腐蚀的新型材料,正慢慢的变成为全球工业领域的焦点。

  碳纤维的制造并非一蹴而就,它涉及到从一次能源到终端应用的完整制作的完整过程,包含预氧化、炭化、预浸料等多个复杂工序。

  碳纤维的工艺流程中,有着令人瞩目的3000-5000个技术参数控制点。这个制作的完整过程要求高度严格的生产条件和精密的技术掌握,不是一般公司能够轻易进入的领域。

  我国在碳纤维产业中占据了主体地位,尤其在丙烯腈、原丝及碳纤维产能方面。依据数据,2020年和2021年,我国的CR5产能集中度都超过了75%。丙烯腈是碳纤维的主要的组成原材料之一,而其生产大多分布在在上海赛科、斯尔邦、吉林石化等公司。

  而原丝及碳纤维的生产能力则主要由吉林化纤、中复神鹰、宝旌碳纤维、恒神股份等制造商集中掌握。这种高度集中的产业链不仅意味着资金壁垒高,还需要高水平的技术上的支持,因此,许多企业难以涉足碳纤维产业。

  碳纤维的制备工艺最重要的包含丙烯晴聚合物溶液制备、PAN原丝制备、PAN纤维预氧化及热稳定化、PAN预氧纤维碳化、表面处理等多个环节。在这些工艺流程中,PAN原丝的成本占比最高,其次是氧化和碳化环节。这也代表着通过规模化生产,可以在相同时间和能耗下实现更大的丝束通过量,降低总体生产所带来的成本。

  根据中科院宁波材料所特种纤维事业部的数据,通过扩大生产规模,碳纤维的生产成本可以从每千克9.88美元降低到2.03美元,降幅高达20.5%。这表明,规模化生产在碳纤维产业中具有巨大的潜力,可以大幅度降低成本,提高竞争力。

  在碳纤维产业链中,下游环节,特别是碳纤维制品和碳纤维复合材料,附加值更高。以高端工业应用为例,上游碳纤维的平均价格为80140元/千克,预浸料的平均价格为120200元/千克,而下游碳纤维制品的平均价格则高达500~1000元/千克。

  碳纤维不仅种类多样,而且具有广泛的应用前景。根据原丝类型的不同,碳纤维可大致分为聚丙烯腈基、沥青基、粘胶基等多种类型。其中,聚丙烯腈基碳纤维因其生产的基本工艺简单、原料丰富以及优越的结构和功能特性,占据了全球市场的91%。

  而黏胶基和沥青基碳纤维用途较为有限,产量也相比来说较低。沥青基碳纤维保持着约1000吨年产量,而粘胶基碳纤维则基本停产,有可能完全退出碳纤维市场。

  碳纤维的制备离不开丙烯腈这一重要原材料,而幸运的是,丙烯腈在我国来源丰富,可以从石油、煤炭、天然气等多种化石燃料中制备得到。这种原材料的丰富性确保了碳纤维产业的稳定供应。

  随着国内新增碳纤维产能的不断释放,我国的丙烯腈进口量年年在下降,出口量逐步上升。2022年,丙烯腈的表观消费达到270万吨,进口为10.4万吨,而出口则达到21.7万吨。

  随着山东海江、浙江石化等新产能的陆续释放,我国的自给率不断的提高,加强了碳纤维产业的可持续发展。

  中国在碳纤维产业中已取得了显著的发展成果,从上游到下游都展现出强大的实力。

  随着技术不停地改进革新,生产规模的扩大,以及下游应用的拓展,我国碳纤维产业有望继续迈向更高的水平。碳纤维的轻、强、耐腐蚀等特性,将使其在诸多领域如航空航天、汽车制造、建筑材料等发挥逐渐重要的作用,为我国制造业的升级换代提供有力支撑。

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