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碳纤维行业报告:国内企业快速突围(28页)

行业报告下载 2019-09-04 17 管理员

拉伸强度和拉伸模量是两大指标,高强、高模是高性能碳纤维的发展趋势。拉伸强度2和 拉伸模量3是衡量碳纤维性能的两大重要指标,为满足飞机主承力结构件高强高模并重的 需要,国外碳纤维厂商开发了超高强度、超高模量的碳纤维。如日本东丽公司(Toray) 生产的小丝束碳纤维的产量和性能都居世界前列,代表当今世界先进水平,东丽量产的 T1000 碳纤维是目前拉伸强度最高的碳纤维(图 7)。目前我国国家标准以拉伸强度、拉 伸模量为主要指标,并参考日本东丽标准,对碳纤维产品进行了编号分类。产业链较长、研制工艺较为复杂,设计与成型一体化要求较高。碳纤维复合材料产业链 包括原丝、碳纤维、上浆剂、树脂、预浸料、复合材料制品等环节。产品研制一体化成 型要求较高,碳纤维与树脂、上浆剂等材料之间工艺参数必须系统配合,同时需要满足 下游应用场景对产品性能的要求。

原丝制备是 PAN 基碳纤维的关键步骤,其性能与制备工艺紧密相关。聚丙烯腈(PAN) 基碳纤维是当前应用最广泛的碳纤维,PAN 原丝制备是其关键步骤。原丝的结构与性能 直接影响碳纤维的品质,只有制得强度高、取向度高、杂质和缺陷少、结构均匀的原丝 才能制备出高质量的碳纤维;而原丝的性能和品质取决于制备工艺等因素4。 干喷湿纺可实现高速纺丝、纤维密度较高;国外先进企业以干喷湿纺为主。当前,原丝 制备的主流工艺路线包括干喷湿纺(即干湿法)和湿纺(即湿法)。干喷湿纺具有较高的 牵伸倍数,有利于形成致密化和均质化的丝条,为生产高性能原丝创造了有利条件5。日 本东丽、美国赫氏生产的绝大多数高性能碳纤维均是通过干湿法制备6;我国起步较晚, 现阶段中复神鹰、光威复材、中简科技、恒神股份等已实现工艺技术的突破。

目前碳纤维成本中制造费用占比较高,单位成本呈逐年下降的趋势。碳纤维主要原材料 为丙烯腈、二甲基亚砜(DMSO)等化学原料,原材料的消耗发生在原丝制备阶段,在碳 纤维成本中占比约 10%、且逐年下降;制造费用在成本中占比较高(约 70%~80%),主要 包括生产设备折旧以及高温加热产生的电费。随着生产工艺的日臻完善、规模效应逐渐 显现,碳纤维生产的单位成本逐年下降,中简科技的碳纤维生产单位成本从 2016 年的 894 元/千克降至 2018 年的 599 元/千克。

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标签: 新材料|有色金属|矿产|贵金属

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