2018年碳纤维行业现状分析 全球碳纤维应用领域广泛

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 刘凌云 • 2018-01-12 09:22:50  来源:前瞻产业研究院 E2019G0

 碳纤维(carbon fiber,简称CF)是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。既有碳材料“硬”的固有特征,又兼备纺织纤维“柔”的可加工性,被誉为新材料之王。未来随着风力发电、汽车工业、飞机制造、高压容器等产业需求的大幅增长,以及体育休闲领域的平稳发展,碳纤维市场需求增速将愈发显著。

20世纪初,行业进入快速发展阶段

国际上PAN基碳纤维的生产,从20世纪60年代起步,经过70-80年代的稳定,90年代的飞速发展,到21世纪初其生产工艺技术已经成熟。并且随着风力发电和新能源汽车的研发生产,碳纤维材料的应用开始全面普及。起初,碳纤维主要用于军工和宇航,经过40余年的发展,其应用领域正在向工业领域和普通民用领域扩大。

图表1:全球碳纤维发展历程及主要阶段分析

全球碳纤维发展历程及主要阶段分析

数据来源:前瞻产业研究院整理

产业链结合紧密,制作工艺成熟

完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。从石油、煤炭、天然气均可以得到丙烯。丙烯经氨氧化后得到丙烯腈,丙烯腈聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈(PAN)原丝,再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维,并可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料,作为生产碳纤维复合材料的原材料;碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合,形成碳纤维复合材料,最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。

图表2:碳纤维产业链分析

碳纤维产业链分析

数据来源:前瞻产业研究院整理

分类情况多样,原丝类型为主要分类形式

碳纤维可以按照原丝类型、形态、制造条件和方法、力学性能和用途等不同维度进行分类。其中按原丝类型将碳纤维分为聚丙烯腈(PAN)原丝、沥青纤维、粘胶丝三种;按照用途可将碳纤维分为宇航级和工业级两类;两种方法是国际上普遍适用的碳纤维分类方法。

图表3:全球碳纤维分类情况汇总

全球碳纤维分类情况汇总

数据来源:前瞻产业研究院整理

下游需求旺盛,全球碳纤维需求量不断增加

碳纤维的制造技术主要根据航空航天的应用而优化发展,国际碳纤维需求主要集中在工业应用、航天航空和体育休闲三个方面。2008-2014年,全球碳纤维需求稳定,2015年后,随着新能源发电和新能源汽车等下游行业的发展,碳纤维的需求量不断增加。2015年,全球碳纤维需求量增速近年最快为27.85%,增至68.4千吨;2016年增速稍有回落但仍上升变动位76.5千吨。

图表4:2008-2017年全球碳纤维需求量及增速变动(单位:千吨,%)

2008-2017年全球碳纤维需求量及增速变动(单位:千吨,%)

数据来源:前瞻产业研究院整理

碳纤维优势明显,应用领域涉及广泛

从全球碳纤维细分领域看:2016年,风电叶片领域全球碳纤维的需求最为广阔,需求量为18千吨,约占全球需求总量的23%;航空航天碳纤维的全球需求规模始终居于主要地位,2016年的应用需求量为17.6千吨,占比约为23%。其余领域包含体育休闲、汽车和混配模成型的碳纤维需求比例均超过10%。随着新能源和全民运动概念的提升,相关领域的碳纤维需求占比将不断增加。

图表5:2016年全球碳纤维需求及应用占比(单位:千吨,%)

2016年全球碳纤维需求及应用占比(单位:千吨,%)

数据来源:前瞻产业研究院整理

由以上的分析看出,碳纤维具有其他任何材料无可比拟的高比强度(强度比密度)及高比刚度(模量比密度)性能。凭借其高强度和高密度的产品特征,且兼耐腐蚀、耐疲劳等特性,广泛应用于国防工业以及高性能民用领域。涉及航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等,是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料。随着全球环境保护力度的增强、新能源汽车和全民运动等应用领域的普及,全球碳纤维的应用范围将继续扩展。

以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《2018-2023年中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》。

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