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年01月09日 06:44 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。