“黑色黃金”碳纖維,當之無愧的“材料之王”

化工新材料包括高性能樹脂、高性能合成橡膠、高性能纖維、功能性膜材料、專用化學品、無機新材料等六大種類。

今日文章的主角正是高性能纖維中的重要材料——碳纖維。
  
從碳纖維歸屬的類別來看,碳纖維為化工新材料中高性能纖維的一種。除碳纖維外,芳綸、超高分子量聚乙烯纖維、聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚對苯撐苯并雙噁唑纖維也同屬這一種類。
  
作為先進復合材料的重要組成部分,以碳纖維為代表的高性能纖維是各國高新技術產業及國防領域的重點發展產業,具有不容忽視的發展潛力。碳纖維更是憑借其優異的性能與重要的應用場景,成為當之無愧的“材料之王”。
 
  在過去很長一段時間里,碳纖維,和芯片一樣,卡住了的脖子。
  而,偏偏又是碳纖維消耗大國。
  2013年-2015年,的碳纖維消耗量為1.51萬噸、1.47萬噸、1.69萬噸,約占碳纖維消耗量的30%、27.6%和22.72%。
  而碳纖維市場,過去基本上是美日企業的天下。僅日本東麗,三菱和東邦,其碳纖維產能就占的50%。
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為什么說碳纖維是“黑色黃金”?
碳纖維是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維,耐高溫居所有化纖之。碳纖維強度是鋼的7到10倍,密度是鋼的1/4,還有抗疲勞、強度高等性能,因此被稱為21世紀的“黑黃金”。
 
  先來看上游,碳纖維主要以腈綸(聚丙烯腈)和粘膠纖維為原料;
  中游方面,碳纖維產業主要包括碳纖維及其制品,從原絲到終的復合材料往往需要經過多個加工步驟,中游產品要包括三種:碳纖維及其制品、預浸料、復合材料。
  下游應用來看,碳纖維目前已成熟運用于航空、航天等國防領域,包括制造飛機、衛星、火箭、導彈、雷達等。但隨著市場需求的增加,碳纖維基增強工程塑料、壓力容器、建筑補強、風力發電等新興市場的需求與日俱增,此外,汽車零部件、醫療機械等待開發市場也前景也相當樂觀。
  國產碳纖維仍任重道遠!
  從國內市場來看,2020年,我國碳纖維的需求量為4.8萬噸,但國產碳纖維供應量不足2萬噸,產品自給率僅為42%。在高性能碳纖維方面,我國現有產能仍有短板,未能滿足國內增長的需求,供需缺口也因此而來。
  放眼,2020年碳纖維材料使用量超過了10萬噸,在航空飛機領域使用量達到了8700噸,航天領域也有300噸的使用需求。碳纖維的主要生產為日本、美國、歐洲部分發達、韓國等,這部分技術先進的牢牢把控了研發技術,并通過戰略布局在碳纖維市場中占有地位。
  而隨著我國在新材料領域的不懈努力,國內碳纖維技術屢屢獲得重要突破,打破海外發達的技術封鎖,并在碳纖維市場中逐步占有重要地位。
  未來,隨著國內技術的進步與國產高性能碳纖維的大規模量產,市場供不應求的局面將得到改善,碳纖維材料的價格也將逐步平穩。而全碳纖維市場仍有較大增長空間,預計2030年總需求量將超42萬噸,相較2020年用量大幅擴張4倍。