碳纤维行业报告：新时代的复合材料（41页）

按照每束碳纤维中单丝根数，碳纤维可以分为小丝束和大丝束两大类别。早期小 丝束碳纤维以 1K、3K、6K 为主，逐渐发展出 12K 和 24K。小丝束碳纤维性能优 异但价格较高，一般用于航天军工等高科技领域，以及体育用品中产品附加值较 高的产品类别，主要下游产品包括飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球 杆、网球拍等。一般认为 40K 以上的型号为大丝束，包括 48K、50K、60K 等。大 丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低，因此往往运用于基础工业领域，包括 土木建筑、交通运输和能源等。随着目前碳纤维制作工艺的提升及产品价格的下 降，小丝束在工业领域的运用已逐步拓宽。 按照力学性能，碳纤维可以分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为 1000MPa、模量为 100GPa 左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度 2000MPa、 模量 250GPa）和高模型（模量 300GPa 以上）。强度大于 4000MPa 的又称为超高 强型；模量大于 450GPa 的称为超高模型。纺丝、碳化、复合三段工艺，原丝制作为技术核心。原丝制备是碳纤维制备中技 术壁垒最高的环节，直接决定碳纤维产品的质量和成本。原丝制备包括聚合和纺 丝两个环节，聚合是将丙烯腈单体聚合成纺丝液，纺丝决定了原丝的性能。丙烯 腈聚合按工艺不同可分为一步法和二步法，一步法的聚合转化率高，工艺流程短，是小丝束主要采用的工艺，二步法适合生产大丝束。

得到原丝后，将卷绕好的聚 丙烯腈原丝进行退丝，预氧化，转化为耐热梯形结构的预氧丝（PANOF），再经 低温和高温碳化转化为具有乱层石墨结构的碳纤维（CF），上浆，经烘干得到碳 纤维产品。全球风电叶片对碳纤维需求量最大，航空航天用碳纤维市场规模第一。碳纤维下 游应用领域广阔，主要有风电叶片、航天航空、体育休闲等领域。 航空航天需求略有下降，预计未来平稳复苏。2021 年全球航空航天领域中，商用 飞机对碳纤维的需求量最大，为 5800 吨，占比为 35.3%，其次是无人机以及军用 飞机。受疫情影响，全球民用航空市场萎缩，对航空航天领域用碳纤维的需求端 造成不利影响。根据国际航空运输协会（IATA）,全球航空客运量有望在 2023 年恢 复至疫情前水平，预计 2024 年以后将迎来明显恢复。基于疫情恢复的节奏以及航 空航天认证周期较长本身提渗透率难度较大，因此航空航天需求复苏以平稳为主。风电市场发展迅速，未来需求前景可观。风力作为一种清洁能源，先于光伏发电 受到全球各国的青睐，近十几年以来经历了全球化的高速增长。当前，随着风力 发电机率增大，特别是在海上风机的需求刺激下，全球风机大型化的趋势日益明 显。根据全球风能理事会预测，未来五年全球风电新增装机将超过 300GW。其中， 随着全球化的推进，海上风电正进入加速发展阶段，预计在未来五年会有 40GW的 新增装机。风力发电行业及风电叶片用碳纤维的需求前景可观。