2015年全球碳纖維復合材料市場報告

  1.前言
  《2014碳纖維復合材料市場報告》 在2015年2月份通過各類媒體發布后,承蒙業界的厚愛,大家對賽奧這個工作提出表揚的同時,也紛紛要求我們繼續做下去,成為行業一個可以參考的、比較客觀公正的參考。
  還是需要感謝德國碳纖維復合材料聯盟(Carbon Composites e.V. -CCeV)的兩位新的作者(MR. Thomos Kraus 和Mr. Michael Kuhnel)從2014年開始,他們接替了MR. Bernhard Jahn的工作。也非常感謝CCeV參考了賽奧的意見,把企業列入了他們2015年的報告,其中重點列舉了中復神鷹和江蘇恒神的產能,由于CCeV只是列舉前十名產能的廠家,其他沒有列舉的廠家產能,我們在產能列表中會一一展示。
  對于碳纖維市場,2014的數據是基于2013年,筆者與申屠年先生、臺灣復合材料同業公會的趙玨秘書長統計的2011數據基礎上推導的。重點是從臺灣與大陸主要涉及的體育器材行業統計的,另外,國內一批從事碳纖維銷售的優秀人才,如恒天創投公司的白雪垠先生,陳宇航先生,中復神鷹的李韋先生,給我們提供了大量一線的數據,讓我們從生產與需求兩端去核實數據,對上述朋友和更多沒有提到姓名的朋友,一并致謝。
  今年,我們將以海關數據為主要依據,結合之前我們從市場得到的數據,希望給大家一個更清晰的市場圖,我們各家碳纖維廠家可以按圖索驥,更好地開展市場營銷的工作。越來越清晰的市場及用戶,依靠大家用各自卓越的產品性價比去贏取市場。
  2016年是我們碳纖維產業發展的一個重要年份,很多企業已經經歷了十個年頭的洗禮,其中: 有的企業在激烈市場拼殺中脫穎而出,率先實現盈利;有的企業集聚資源,已經取得良好的經營業績;有的企業為保障戰略物資甘當無名英雄;有的企業在巨大投資與費用下,依然咬牙在堅守;無論怎樣的企業,只要不坑蒙拐騙,不胡吹亂侃,踏踏實實做事,都是我們應該敬仰的企業。十多年的建設,我們已經擁有一批能肩負碳纖維發展使命和深諳行業發展規律的優秀企業家及團隊,這讓我們對前途充滿信心!
  2016年又是一個十字路口,以航空航天為代表的軍工用碳纖維,以及以汽車、風電為代表的工業用碳纖維,會出現逐漸明朗的“兩個”的特征。各類碳纖維牌號,不過是針對各個用途的代碼。行業、政府及社會要把這個性能攀比,轉化到效益攀比上,超級豪華車性能卓越,但肯定不如面對大眾的汽車盈利多,低成本碳纖維是提升企業盈利水平的重要技術方向。面對國際對工業級碳纖維動輒數十萬噸的需求預測,有一流的大規模的腈綸工藝,和這十多年積累的不斷提升的原絲技術。我們具備成為重要工業碳纖維基地的潛力。我們需要大力提升我們的大產能、低成本的碳化技術。當工業用低成本碳纖維的機遇迎面撲來時:
  國內碳纖維產業的朋友們,你們準備好了嗎?
  2.碳纖維市場
  2.1. 碳纖維市場需求-年份
      
  本數據對CCeV每年的數據做了調整,按CCeV的統計,2014數據是53,000噸,2015預測的數據是58,000噸。我們統計風電葉片的需求比CCeV多出10,000噸,同時,對體育器材,壓力容器等的需求數字大于CCeV的統計。另外的實際需求是16,788噸(這是個準確的數據),參考了其他咨詢機構與碳纖維巨頭企業的統計,我們統計得出2015年的需求是74,400噸。
  在我們2014年報告中,我們對市場增長的判斷是相對低調的。按照6-8%的年平均增長率在預測未來。今年,很多市場的利好,尤其是航空、汽車、風電葉片的強勁增長,以及其帶動作用,我們按照11.2%的增長來預測市場。
  我們認為:達到10萬噸需求的年份的預測是一個比較有意義的事。我們預測是2018年,這個信心主要來自2016年以來,各家大絲束廠家的由風電巨頭包銷,大絲束市場出現短缺的市場現狀,同時以寶馬,福特為代表的歐美車廠公開的雄心勃勃拓展復合材料在汽車領域的應用。
  碳纖維行業是具備放量降價的特點的,畢竟根本的原料,丙烯晴的當前價格是7000多元/噸,經歷原絲與碳化,成本就到100,000元/噸以上,期間,還有大量節省成本的空間。從碳纖維產業角度:只要需求端有明確的、大批量的需求,低成本碳纖維(比如60,000元/噸),從技術上是可行的。
  2.2. 碳纖維市場需求-應用(千噸)
  總量:68,400噸
      
  CCeV 2015年報告預測的2015年數據是58,000噸,我們發布的2015年數據是74,400噸;其中關鍵的差別是:風電葉片我們統計是18,000,遠大于CCeV的8000噸左右的數據;的體育器材需求數據是9,300噸,加上臺灣1,000多噸,而大區占90%的份額,這樣反推市場為11,500噸,大于CCeV大約7000噸的數據;壓力容器,我們的數據也比CCeV的樂觀。
  從市場排名看,風電葉片次超越航空航天的用量,成為大的分市場。今年,很多碳纖維廠的24K及更大絲束的生產線被風電巨頭包銷,這也預示這近幾年的迅猛增長。
  2014年的報告提到,航空市場的較快增長,主要受益于波音787的驅動,2015年開始,空客A350作為新的驅動,會帶來材料的迅猛增長。到2018年之后,航空市場的增長會放緩。
  2.3. 碳纖維市場需求-應用(美元)
  總量:2,426.2百萬美元
      
  本統計采用了CCeV對各應用市場的單位纖維價格,基于需求噸數的差異,調整了整個市場的需求金額。
  我們只要簡單對比上述兩個表格,就可以發現:航空航天用的纖維價格較高(以T800級別為主),而汽車與混配模成型用的纖維則是價格較低的,風電葉片的碳纖維則低。請注意,這個只能定性對比,不能把這個作為市場銷售價格。比如汽車目前用的主流纖維是SGL的,市場售價大約15歐元/公斤,而風電葉片的主要供應商ZOLTEK,價格是11-12美元/公斤,三菱大絲束估計為13-14美元/公斤。
  3.碳纖維供應
  3.1.碳纖維理論產能-制造商
      
  本表格的國外廠家的數據來自CCeV2014年,其中,Toray 收購了ZOLTEK, 形成了總共44,700噸產能,占總產能(133,000噸)的33.6%,TOHO關閉了美國工廠2400噸工廠,所以,產能從2013年的13,900降低到現在的11,500噸。西格里在美國第二期3000噸建成投產,躍升為第二位. 我們替補了2015年形成1700噸(后可優化成2000噸)的俄羅斯的HCC,同時填補了他們長期忽略的韓國早生產碳纖維的廠家(80年代)TKI, 在前幾年恢復生產,新增1500噸生產線,TKI是大丙烯晴生產商,不如曉星這兩年風光,但發展潛力巨大。
  CCeV報告對企業是不熟悉的,我們再次做一個重要補充,希望他們借鑒并用于下年度報告,的數據是的。理論產能的計算是根據12K纖維來計算的,所謂產能是指:生產線已經建設完成,并具備生產能力,嚴格說是理論產能,這與實際產量有很大的區別。
  2014年SGL也收購了葡萄牙晴綸制造企業Fisipe,CYTEC與德國晴綸制造商DRALON形成了戰略合作,共同開發低成本大絲束碳纖維。2015年期間并沒有新的、重大進展報道。
  2014年,幾乎所有的碳纖維巨頭都宣布了擴產計劃:東麗與HEXCEL在歐洲擴產,三菱與美國在本土又一次3000噸擴產,CYTEC已經基本完成美國的雙倍產能擴產計劃,SGL在美國再一次擴產。這些擴大的產能在2016年應該形成真正產能,在2017年的報告會有交代。
  3.2.碳纖維理論產能-區域
  總量:135,200噸
      
  上表借鑒了CCeV2015報告部分數據,作了調整,主要是加入了,俄羅斯的增量,從CCeV的總產能125,000噸調整到135,200噸。
  從這個區域表中,希望大家能認識到:
  日本三家公司均在亞洲、歐洲與北美有生產布局,美國HEXCEL走美國與歐洲與布局,SGL在歐洲(西班牙,英國,德國)、美國有布局;ZOLTEK (現在屬于東麗),主要生產廠在墨西哥與匈牙利,這些巨頭的產業布局,是決定這些有能力制造碳纖維的核心因素。
  除了歐美日這6家國際巨頭,自身具有技術和制造能力的與區域有:,臺灣,韓國,土耳其,俄羅斯。
  的統計數據是23,800噸產能,進入三甲,這個需辯證看待,我們是由23家碳纖維廠的合計,這與當前格局區別是很大的,后面在產能篇有詳細說明。
  4.碳纖維市場
  4.1.碳纖維需求-年份
      
  這些數據對比2014年報告與較大的調整,主要參考了歷年的海關進口數據。
  這次沒有統計大地區(臺灣的用量估計在1000-1500噸范圍)。只是對大陸地區作了統計。
  2013年對比前幾年有一個需求猛增:我們認真分析了數據,得到的結論是市場經過幾年培養,集中式增長爆發。
  從2015年到2020年,我們按照年增長12% 預測未來的需求數據。主要依據是:以自行車為代表的體育器材的持續增長,風電葉片需求的強勁增長,主要是鹽城的TPI和天津的VESTAS,以及國內為風電葉片配套的部件制造企業。希望,國產葉片能盡快加入。
  4.2.碳纖維需求-來源
  總量:16,789噸
      
      
  注意,FABRIC &PP 是碳纖維織物及預浸料。之所以包含韓國,主要是考慮東麗在韓國的4700噸的碳纖維產能與相關后續工藝。到2015年,即使是韓國加工的織物與預浸料,多是東麗的纖維。
  總金額:457,191千美元
      
  從進口來源國解讀幾組數據:
  日本及韓國(東麗分公司)出口到的碳纖維為7400噸,占總供應量的44%,幾乎半壁江山。這其中,包含了25.6%的織物與預浸料。所以,對于高端纖維、制品及基礎復材,國內還是有旺盛需求的。
  天津VESTAS和鹽城的PPI兩家風電葉片大約消耗了近900噸大絲束碳纖維,主要來源是ZOLTEK在匈牙利的工廠。
  臺塑集團,土耳其AKSA共銷售了近4000噸纖維。中復神鷹銷售了大約1400噸纖維,剩下的1100噸纖維由3-4家單位分享,所以,現有的23家碳纖維企業,能形成有效市場化銷售的(不含特殊銷售)只有4-5家。這說明一個嚴酷的現實:碳纖維產業有效供給嚴重不足。
  4.3. 碳纖維需求-省份
  總量:16,789噸
      
      
  從需求省份看,碳纖維復合材料產業的集中度相當高,北京是沒有什么碳纖維產業的,其需求數據主要源于位于北京的土耳其DOWAKSA 代理-恒天創投公司,所以,只有6個省份擁有規模復合材料產業:廣東,上海,福建,山東,江蘇,天津。僅廣東與福建近7,000噸,占41%的份額。
  廣東省在10強碳纖維城市中,占據4席。這與臺灣體育廠家在該省的巨大投資有直接關聯。
  總金額:387,365千美元
      
      
  4.4. 碳纖維需求-應用
  總量:16,800噸
      
  這個應用劃分是參考之前數據。我們的市場格局與2014年基本沒有變化,加入了風電葉片的分市場。
  體育器材依然是近60%的主要份額。眾多體育器材中,這兩年,自行車無疑是增長快的亮點。除了傳統的臺資大廠,國內也涌現出一批制造復合材料自行車的企業。比如深圳市喜德盛,泰山體育,江蘇ZGL公司。
  風電葉片勢必要用到碳纖維優良的模量,同時,因為有玻纖參照,對碳纖維的價格有很高的要求,ZOLTEK因為價格較低,占領了很大的市場份額。如果能量產48-60K大絲束碳纖維,價格控制在USD10美元,對18,000噸需求的客戶,還是有很強吸引力的。
  面對汽車市場巨大的需求潛力,我們提出一個觀點:碳纖維復合材料行業不要去為汽車行業是否該用碳纖維去操閑心,汽車行業巨大、工業文明程度高、精英云集。要站在汽車供應鏈的角度,與的汽車企業及一級供應商建立往來,我們只需要苦練內功,盡快做出大絲束、低成本的碳纖維,客戶就一定主動上門。
  5.碳纖維供應
  5.1. 碳纖維企業理論產能
      
  我們統計了24家具有工程產能以上產能的企業,對于科研院校的實驗設施,統計了共100噸產能,截止到2016年7月底,產能總計是23,810噸。其中:
  A.產能千噸以上:6家公司;
  B.產能在500-1000噸之間:6家公司
  C. 產能在100-500噸之間:9家公司
  D. 產能在100噸以下:3家公司
  對比2014年報告,2015年的特點是:產能的集中度在加強,新的投資依然在進入,比如新晉10強的浙江精功集團旗下的精業新材及中安信科技。
  除了上述以碳纖維作為統計依據,我國還有以原絲生產為主的企業:
  A. 吉林化纖集團下的吉林碳谷公司,在巨大腈綸工業基礎上,建設了年產5000噸PAN基原絲的產能,除了向國內同行銷售原絲,還批量出口;
  B. 中石油集團下屬上海石化公司,也具有三甲的腈綸工業基礎,建設有千噸級的PAN基原絲,同時還擁有500噸碳化線一條。
  C. 山西恒天曾經是我國較早專業生產PAN基原絲的單位,近幾年,基本停產。
  除了PAN基碳纖維,國內還有一批瀝青基碳纖維正在火熱建設中,粘膠基碳纖維也有一定的工業制造基礎。
  5.2. 碳纖維產業的新發展
  碳纖維產業發展十多年,道路是極其曲折的,然而,經過多年的沉淀,這個行業在2015年跨上一個新的發展臺階。
  原絲技術方面:
  濕法T700級別12K,24K 技術基本成熟,吉林化纖、金山石化等公司原絲在澳洲CARBON NEXUS對原絲做碳化測試,均得到很好的評價。下一步的發展方向是“提速+提束”(徐梁華教授,李書鄉董事長歸納),充分發揮著兩家公司在腈綸工業的優勢,為產業提供質優價廉的原絲。這將為高性價比工業用碳纖維打下堅固的根基。
  干噴濕紡技術是國際推崇的,東麗與HEXCEL均有成熟的技術,中復神鷹、恒神,威海拓展等公司對該技術做了很好的發展。干噴濕紡工藝做出的碳纖維,性能優越、外表光潔,為高性能碳纖維打下了扎實的基礎。
  “干濕法”與“濕法”兩條技術路線,可以很好地相互促進,比如“濕法”去借鑒“干濕法”的高速度紡絲技術。這個結合一定會將原絲水平帶到一個更高的層次。原絲油劑十分關鍵,不僅影響品質,更是成本的重要因素,需要特別重視。
  熱穩定化碳化技術方面:
  從2015年起到現在,國際碳化技術迎來新一輪創新熱潮,尤其是圍繞核心的工序熱穩定化(俗稱預氧化)做出了重大突破,這個突破一定會繼續,并終摘掉碳纖維產業“高能耗”的帽子。
  國內碳纖維企業在這個方面也做出了很多努力,一些廠家已經把熱穩定化時間縮短了一半。同時,大家更注重整條碳化線的能耗優化和提升產能,這個工作是低成本碳化的關鍵工作。
  2015年,廣州賽奧碳纖維技術有限公司組織兩批企業(自行去的還有3-4批)到澳洲CARBON NEXUS 碳化線現場參觀學習。兩次均用的是吉林化纖的原絲在開車,參觀代表對車間環境、碳纖維品質、整線能耗、易操作性等特點,留下了深刻的印象。CARBON NEXUS完全開放地態度,也讓參觀者感受到碳化工藝與優化蘊藏著大量技術。表面處理與上漿,是碳化纖維成為商品碳纖維的重要環節,與不同基體的結合,才能滿足應用的多元性,碳纖維廠應與國內專業機構加強合作,把這個工作抓起來。
  原絲與碳化技術是相互促進的,日本研究表明:可以在原絲階段完成“熱穩定化”;國內外實踐證明:原絲的調節可以縮短“熱穩定化”時間,這些技術有待于國內專家去攻克。
  回顧2015年,通過碳纖維行業同仁的一致努力,在技術積累上,已經出現讓人欣喜的一面。原絲產業化完成了重大突破,碳化技術進入快速提升期,結合國際創新,我們可在2-3年得到飛速的進步。而市場方面,各個分市場均表現出強勁的需求,尤其以風電葉片、汽車為代表的工業碳纖維的需求機遇,更是迎面撲來。對比國際巨頭,我們每家企業還勢單力薄,所以,“集聚創新發展”應成為我們行業發展的重要思路。
  6.碳纖維復合材料市場
  6.1.樹脂基碳纖維復合材料需求-年份
      
  本表是根據我們統計的碳纖維需求噸數,根據纖維在樹脂中通常的65%的比例計算的。其目的是給大家一個復合材料需求的規模概念。
  6.2.樹脂基碳纖維復合材料需求-復材成本
      
  6.3.樹脂基碳纖維復合材料需求-應用
  總量:105.2千噸
      
  總金額:134.5億美元
      
  6.4. 樹脂基碳纖維復合材料需求-區域(10億美元)
  總金額:134.5億美元
      
  6.5. 樹脂基碳纖維復合材料需求-制造工藝
  總量:105.2千噸
      
  6.6.碳纖維復合材料需求-基體(10億美元)
  總額:194.3億美元
      
  本圖表采用的是CCeV的2015年的統計數據,樹脂基復合材料是自行計算的數據。
  對于熱固性與熱塑性復合材料的需求,CCeV 2015年的比率為77%:23%,按照自行統計的數據計算,熱固性復合材料需求106.5億美元,熱塑性復合材料需求32.6億美元。如同2014年的報告,筆者對這個占比23%還是持懷疑態度,熱塑性復合材料的優勢不言自明,但是也有重大的劣勢,核心是對碳纖維的浸潤與界面問題,重點突破在熱塑性樹脂創新上。
  在關注樹脂基復合材料的同時,我們要關注碳基、陶瓷基、金屬基復合材料,我國碳基復合材料已經形成相當產業。陶瓷基、金屬基是始于航空航天軍工的重要材料,需更加重視,盡早實現產業化。
  7.復合材料應用發展趨勢與展望
  7.1.航空航天應用市場
  航空航天市場的分市場份額(金額)如下圖:
      
  市場的發展趨勢(碳纖維需求數量)如下圖:
      
  商用飛機對碳纖維需求驅動是巨大的,前兩年受益于波音787為代表機群,2015年開始,空客A350又成為碳纖維需求的重要引擎。我們期盼商飛的C929 對碳纖維行業做出重大牽引。
  7.2.體育休閑應用市場
  體育休閑市場的分市場組成,以及十年來的需求發展情況如下。
      
      
  體育休閑市場的特點是:國際品牌,大(以臺資為主)加工制造。制造工藝相對傳統,勞動力密集。國際品牌的經營能力是國人的短板,而極少歐美復材企業的參與,又使得這個領域的工藝創新乏力。期盼大陸更多有實力的企業參與到這個市場,以材料的多形態與自動化工藝推動這個市場的多元化發展。
  7.3.風電葉片應用市場
      
  風電葉片對碳纖維的需求在2013年急劇下滑,主要原因是2013年國際新增裝機容量的下降。2014年,風電對碳纖維的需求持續回暖,2015年恢復了強勁增長,風電市場抵御了低迷石油價格的沖擊后,我們預測,風電行業將會持續強勁增長。
  國際主要采用碳纖維制造風電葉片的企業是:VESTAS,GEMESA-SIEMENS,Nortex和GE,重要的碳纖維葉片制造商還有LM, TPI和巴西的Tecsis,我國主要的葉片制造商:中材科技,中復連眾,中航惠騰等均在積極研究碳纖維在葉片梁的應用。
  從葉片發展看,碳纖維如何在“分段式”葉片發揮作用,是我們應重點關注的方向;成型工藝方面,由于風電葉片對成本的高要求,復合材料經典的纏繞與拉擠工藝,必然會成為葉片梁的重要的工藝。
      
  7.4.混配模成型應用市場
      
  前面提到:混配模成型(Molding& compound)嚴格講,不是一個應用市場,而是對工藝的描述,但由于這些工藝橫跨的應用多,所以,把它歸類成一個應用,便于說明。
  混配(compound)主要是指非連續碳纖維增強塑料,主要形態有磨粉,短切和長碳纖維增強,與塑料結合,用于提升材料的力學性能、靜電性能、電磁屏蔽性能以及熱性能。通過雙螺桿的混配,形成增強塑料顆粒,在通過注塑或模壓工藝,做成零件,廣泛應用于電子電氣、辦公設備、體育器材、交通工具等。
  模成型(Molding)主要是指片狀模塑料Sheet Molding Compound-SMC,團狀模塑料Bulk Molding Compound-BMC,這類材料是纖維與熱固性基體混配后形成的,再通過模壓工藝完成零件制造。廣泛應用于汽車,電子電氣,化工裝備,船舶等領域,通常是形狀比較復雜的零件。
  非連續碳纖維復合材料,以對纖維性能的犧牲換取了低成本和高產能。更好地滿足了工業領域對性價比的需求。
  7.5.汽車應用市場
      
  對于碳纖維在汽車的應用,從國際上,汽車大廠已經從之前“碳纖維是否應該用在汽車上”的爭論,紛紛轉移到產業布局與實施。
  BMW,完成了I3,I8純碳車身之后,正在研發另一款I系列車型,同時,用“carbon-core”與鋁合金、高強鋼混合使用,進入7系列車型,后面勢必延伸到6系,5系車型。
  福特、通用則從重要零部件的開發與使用,積累對碳纖維復合材料的經驗。其中重要的部件是輪轂。
  韓國現代2014年展出的概念車INTRODO氫能源汽車,被業界認為是寶馬之后的又一一批量碳纖維車身車型。
  我們經常會遇到兩個問題:碳纖維復合材料是否會在汽車領域大批量使用?我們有如下觀點:
  A. 從技術角度,毫無疑問,從現有材料技術看:碳纖維復合材料是汽車輕量化的佳選擇,從F1賽車,豪華車多年的使用已經證明。
  B. 目前,復合材料的成型工藝成本遠遠大于碳纖維本身,我們堅信:龐大而實力強勁的汽車行業的加入,會極大地促進復合材料制造工藝的創新、效率和自動化,從而實現全壽命周期、綜合評定的低成本(考慮排放因素)。
  C. 早在90年代,碳纖維與汽車行業有一個比較普通的共識,就是USD5/磅低成本碳纖維是汽車批量使用的基本條件。碳纖維產業會因為汽車的需求驅動,將發生一次深刻的工業革命。這場革命的特征是:從封閉到開放工業新生態,技術創新,去掉“高能耗”帽子,從小眾貴族到大眾材料。
  國內眾多汽車行業已經在紛紛嘗試碳纖維復合材料在企業的應用,這是值得肯定的,但是技術起點太低,“瞎忙乎”的居多,“拾人牙慧”的居多,應該與“碳纖維復合材料”行業建立深度、有效的合作機制。
  7.6.壓力容器應用市場
      
  壓力容器,盡管眼前的市場需求并不大,然而,卻有著蓬勃發展空間。
  A. 燃料電池的低成本突破,將會對新能源汽車的技術路線圖,做出根本的改變,出現電動汽車與燃料電池汽車并行的市場局面。2015年下半年,豐田推出的燃料電池車MIRAI,得到市場的熱捧。其他公司燃料電池汽車也將在2016-17陸續推出。這對高壓氫氣瓶將帶來強勁需求,對高品級碳纖維將有巨大的拉動。
  B. CNG拖車大氣瓶的需求,在Hexagon Lincoln的推動下,其新款TITAN XL(40尺柜,15000標準立方米)2015年在拉美試運行,2016年7月獲得美國交通部上路許可。國內中材科技也在積極推動這個項目。
  壓力容器對碳纖維的性能穩定性要求極高,源于壓力容器非常嚴格的安全要求。碳纖維企業需要向客戶證明:從天到第365天,生產的碳纖維的品質是穩定的。“維穩”無疑是碳纖維產業為核心的因素。而壓力容器的進入,無疑是對碳纖維企業的一枚榮耀的“勛章”。
  7.7.建筑應用市場
      
  隨著建筑與橋梁的老化,碳纖維復合材料用于建筑補強的市場是越來越大。CCeV2014的資料顯示:美國有半數橋梁——60萬座已經到了該維修的階段了,歐洲有更多的老橋梁與老建筑。德國政府計劃在2030年前花費160億歐元來維修。
  除了建筑補強領域,橋梁的拉索的復合材料化,是日本研發的重點,我國也曾經做過一些研究.
  對于海上建筑(人工島嶼,海上石油平臺),碳纖維復材不光輕(降低運輸,工程費用),而且耐腐蝕(可大大提升使用壽命),在成本降低之后,會有更加廣闊的應用空間。
  軍事上,采用輕質剛強的碳纖維復合材料,可以大大提高部隊臨時架設橋梁的效率,從而大幅度提升作戰速度。
  碳纖維增強水泥,碳纖維格柵增強混凝土,碳纖維格柵除冰公路,在國際上也有較多的研究,某些項目已經產業化。
  前面提到,由于我國的橋梁建筑的質量問題,其實對碳纖維補強材料有很大的需求潛力,但是,行業魚龍混雜,以次充好,施工單位的人員操作技能差,工藝流程不規范,工程質量不高,導致市場對碳纖維補強信心不高,這是我們相關部門應充分重視的。形成新的材料與施工標準,從技術層面大大降低不同素質施工人員對工程質量的影響,是個重點。
  7.8.船舶應用市場
      
  目前,船舶領域對碳纖維的需求主要是:競賽類船舶及附件,超豪華游艇及軍事用途的船舶,以及各類船舶的桅桿。
  對于競賽類船舶,減重的價值相當巨大,據國外同行信息:每減重1公斤價值1萬美元。隨著我國水上競技項目的發展以及公眾的跟隨效應,將對碳纖維形成新的需求。
  各大海軍強國加強了對碳纖維復合材料的使用,我國海軍也不例外。從小型艦艇到大型艦艇是一個發展趨勢,無人化也是一個重要趨勢。
  相關軍艦的復合材料應用,可以參考 A.P. Mouritz(a), E. Gellert(b)  P. Burchill(b),K. Challis(b) 的文章“應用于海軍艦艇和潛艇的先進復合材料結構綜述”
  7.9.其他值得關注的應用市場
  對于新興的應用市場,我們依然采用了2014年報告的內容。
  深海石油平臺
      
  人類逐步向深海開發油氣資源,傳統的金屬材料已經無法承受負荷或安裝運輸成本劇增,這就需要輕質剛強的碳纖維復合材料。目前,歐美在多個深海油田試驗了上述產品。已經表現出卓越性能,甚至成本競爭力。我國的海洋石油的開采工作多為國外公司承包,所以,這類產品的開發還基本沒有開始。
  高速鐵路
  據國外統計,350公里時速的高鐵的單位乘員能源消耗基本與飛機持平,而運送一位乘客,汽車需要297公斤,商用飛機是446公斤,高鐵則達到752公斤。高速加超重不光消耗巨大的能源,更大幅度增加了軌道設施的基礎建設成本。所以,高鐵的輕量化勢在必行,高鐵是工業少有的崛起明星,具備相當的自主研發能力,輕量化技術將是高鐵加強與鞏固自主研發能力的重要舉措,高鐵被稱之為地面飛行器,減重可以參考航空器的減重思維。
  國際上各大高鐵技術公司,都在緊鑼密鼓地開發高鐵用碳纖維復合材料,比如日本采用碳纖維與芳綸的混雜材料做車體下部的裙邊,韓國借鑒整體機身的纏繞工藝,開發出碳纖維復合材料整體車身。轉型架,車頭,地板等等部件,國外均有碳纖維復合材料的研發。
  油氣管道修補
  近幾年,我們常見油氣管道、城市公用工程管道的泄漏給社會帶來巨大的生命與財產損失。據報道,國際管道修補的市場大約5,000億美元。越來越多的管道公司開始采用復合材料作為重要的修補材料。碳纖維復合材料雖然價格貴于玻璃纖維復合材料,但是,在一些高壓與特殊環境中,是必不可少的。隨著油氣公司與政府的充分重視,高品質的碳纖維復合材料必定會在管道修補上得到廣泛應用。
  8.觀察與思考
  在“2014年碳纖維復合材料市場報告”中,我們的關注點在“國際碳纖維市場供需兩旺”及“國內碳纖維產業發展凋零”的“冰火兩重天”的對比與擔憂。在本報告中,筆者希望把視野過多地放到國際層面上,兼顧國內的發展現狀,做出如下的觀察與思考。
  碳纖維產業由于市場需求驅動的變化,已經演變為“大小絲束兩個不同”。
  A. 大小絲束碳纖維本身的技術、生產體系、應用市場是截然不同的,小絲束的核心市場是航空航天,主要追求“高性能”,大絲束的核心市場是以汽車、風電為代表的工業領域,主要追求是“低成本”。中間的典型市場,如體育器材,壓力容易,大小絲束均可以爭奪。
  B. 從科技的角度:從普通模量到中模量、高模量纖維,是一個正常的思路,然而從產業引導角度,這個單一的維度,會形成嚴重的誤導!這就如同:頂級豪華車的技術含量通常是高于常規汽車的,但是,大型汽車廠把頂級豪華車作為產業的進步階梯,就一定會萬劫不復。“科技的追求”與“工業的追求”有顯著區別。
  C. 從2015年,以汽車、風電為代表的工業級碳纖維的持續、強勁增長,碳纖維企業均在思考:在大小絲束的不同中,企業該做一個如何的定位?同時,這給市場需求帶來劇烈的變化,也給碳纖維產業帶來新的洗牌機會:“未來的碳纖維該何從何去?”
  碳纖維產業由于市場需求驅動的變化,在2020年前必將完成一場技術產業革命。
  A. 碳纖維企業在產業鏈中,將從“封閉”走向“開放”。從60年代發展至今,由于碳纖維材料是一個典型的軍民兩用物資,所以形成了合理的“封閉”,而高度文明的工業的核心是社會大協作,沒有開放,就難以形成協作效率與效益。
  B. 50年的發展,全產量只是區區的7萬多噸,本質上,碳纖維是一種化學纖維,對比其他化學纖維,這個成績是羞于啟齒的。
  C. 80年代末,日本就開發出典型高性能品種“T1000”和“M60J”,生產技術就基本成熟與定型,至今約30年時間,無論是性能,還是生產技術,并無重大變革,對比其他行業,這也是一個罕見的現象。
  D. 熱穩定化(俗稱預氧化)技術,會成為這場革命的先導!無論是快速熱穩定化技術,還是在原絲階段完成預氧化技術。一定會對現有生產技術形成巨大的變化,終摘掉碳纖維“高能耗”的惡名。
  航空航天市場,從碳纖維誕生開始至今,無疑是碳纖維產業核心驅動引擎,航空航天是當代工業的“皇冠”,從另一個角度,這個引擎也有其“封閉保守”的一面,繁雜、漫長與昂貴的“試航認證”體系,當碳纖維被真正用上時,基本是10-20年前技術的碳纖維。對比之下,汽車行業是另外一種高度工業化的產業,每年,有數百種不同車型推出,精益生產,把效率、品控、成本控制發揮到人類工業的極致。所以,“汽車牽引”與“航空航天牽引”對碳纖維產業,有著本質的巨大差異,碳纖維產業該如何去應對這個挑戰?
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