碳纤维行业报告：技术引领、格局演变、海外启示（67页）

行业报告下载 2022年05月19日 07:59 管理员

处于上游的碳纤维分类方式较多，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，使强度、刚度受到影响，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，部分性能优于小丝束，48K大丝束最大的优势，生产和应用效率高，可以大幅度实现低成本的目标，从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。故大丝束碳纤维被称为"工业级"碳纤维，主要应用于汽车、风电等工业领域。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》（马祥林等，2015），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。据中复神鹰招股书，由于干喷湿纺工艺技术难度较大，国内绝大部分碳纤维制造企业仍以湿法碳纤维产品为主，只有部分领先企业掌握干湿法工艺。碳纤维技术发展至今已经历三代变迁，同时实现高拉伸强度和弹性模量是目前碳纤维研制过程中的技术难点。据《日美竞相突破第三代碳纤维技术》（胡燕萍，国际航空，2016年），近年来日美从两条不同技术路径在第三代碳纤维上取得技术突破，并有望在未来5-10年内实现工业化生产，对于提高战机、武器的作战能力意义重大。东丽利用传统的PAN溶液纺丝技术使碳纤维强度和弹性模量都得到较大提升：通过精细控制碳化过程，在纳米尺度上改善碳纤维的微结构，对碳化后纤维中石墨微晶取向、微晶尺寸、缺陷等进行控制。