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碳纤维行业报告:碳纤维复材研究视角(67页)

行业报告下载 2020-01-09 25 管理员

处于上游的碳纤维分类方式较多,但分类依据多为其力学性能。 因力学性能差异较大,不同碳纤维的应用领域也有较大差别。(1)可 按照力学性能分为通用性和高性能性,主要根据其强度(反映材料的 抗断裂能力)及模量(反映材料抵抗弹性变形的能力)来分类。而碳 纤维在应用时多是作为增强材料以利用其优良的力学性能,从而更多 的时候是按照力学性能分类。(2)可按照丝束大小分为小丝束和大丝 束,该分类方式易于区分其下游市场。小丝束主要是指 24K 以下(指 碳纤维丝束中单丝数量,1K=1000 根),因其性能较为优异,常用于航 空航天等领域。大丝束目前常为 36K、48K,因其碳纤维粘连、断丝 等现象较多,这样会使强度、刚度受影响,所以性能相对较低、分散 性也较大。但大丝束碳纤维生产成本较低,故大丝束碳纤维被称为" 工业级"碳纤维,主要应用于工业领域,包括汽车、风电等领域。

碳纤维制备过程中,质量过关的原丝是产业化的前提。碳纤维的 强度显著地依赖于原丝的致密性和微观形态结构,质量过关的原丝是 实现产业化的前提,是稳定生产的基础。目前,比较常用的纺丝工艺 是湿法纺丝、干湿法(干喷湿纺)纺丝。在致密性方面,干喷湿纺纺 丝工艺是高性能碳纤维原丝的主流制备方法,且成本相比于湿法较 低。据《PAN 基碳纤维生产成本分析及控制措施》,在同样的纺丝装 备及能源消耗条件下,干湿法纺丝的综合产量是湿法纺丝的 2-8 倍, PAN 基碳纤维丝束的生产成本可降低 75%。干喷湿纺中,纺丝液从 喷丝孔喷出形成细流后,先经过一段空气层(1-20 厘米),再进入凝 固浴,在凝固浴中完成固化,可实现高速纺丝,用于生产高性能的纤 维,同时具有干法和湿法的优点。干喷湿纺也是当前国际碳纤维巨头 的主要纺丝方法,日本东丽的主流型号 T700、T800、T1000 碳纤维都 是采用干喷湿纺制备而成。截止 2018 年,国内企业的碳纤维大部分 仍采用湿法纺丝制备,顶尖龙头已成功掌握干喷湿纺工艺。

中游的碳纤维复合材料以树脂基复合材料(CFRP)为主,占全 部碳纤维复合材料市场份额的 90%以上。复合材料是由两种或两种以 上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性 能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合 材料的综合性能优于原组成材料以满足各种不同的要求。复合材料根 据不同物相在空间上的连续性,可以将其分为基体与增强材料。一般 而言,碳纤维不单独应用于下游领域,常作为增强材料形成复合材料。 据光威复材招股说明书,碳纤维复合材料以树脂基复合材料(CFRP) 为主,占全部碳纤维复合材料市场份额的 90%以上。在 CFRP 中,受 力的是碳纤维,树脂在其中起到粘结的作用。CFRP 以其明显的减重 增强的作用而广泛应用于航天航空、体育娱乐用品等领域。换句话说, 碳纤维复合材料才是直接接触下游市场的应用形式。

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标签: 新材料|有色金属|矿产|贵金属

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