碳纤维行业报告：新时代的复合材料（41页）

行业报告下载 2022年11月15日 08:51 管理员

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。