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碳纤维:黑色身躯演绎不平凡的金色人生(附全球主要企业介绍)

来源:最有料原创 发表时间:2018-06-08 132
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碳纤维是由有机母体纤维在 1000℃-3000℃的高温、惰性气体环境下,高温分解、碳化而成的含碳量 90%以上的无机高分子纤维。从分子结构上看,碳纤维可以看成是由石墨烯沿纤维轴斱向排列而成。其力学、化学、电学等性能优异,是国民经济与国防建设不可缺少的战略新型材料,被誉为“黑色黄金”。

▲主要碳材料

碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性,不溶不胀,耐蚀性出类拔萃,完全不存在生锈的问题。凭借其强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小、耐蚀等特点,将碳纤维称为新材料之王,可谓是当之无愧。

▲碳纤维物理化学性能优异

碳纤维是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维,并具有低密度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热及湿膨胀系数低、X 光穿透性高、非磁体但有电磁屏蔽效应等特点,是发展国防军工与国民经济的重要战略物资,广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业、能源装备、医疗器械、工程机械、交通运输、建筑及其结构补强等领域。

▲碳纤维的应用领域广泛


全球市场需求强劲,高端需求快速增长

随着航空航天、体育休闲和工业应用对碳纤维的需求大幅度增加,全球碳纤维市场规模快速增长。

2008年全球碳纤维的需求量为3.64 万吨,较2001 年增长逾100%,2011 年全球碳纤维的需求量达到4.41 万吨。2016 年全球碳纤维的需求量在6.51 万吨左右。

未来随着风力发电、汽车工业、飞机制造、高压容器等产业的需求的大幅增长,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。

▲2014-2020年全球碳纤维市场规模与增速

从国际碳纤维需求区域的总体分布情况来看,近年来世界碳纤维需求最多的地区为北美,该地区需求量约占全球总需求量的35.69%;其次是欧洲,需求量约占26.64%;日本和亚洲其他国家分别占19.74%和17.93%。

▲国际碳纤维市场需求区域分布

从全球应用市场看,2015 年碳纤维需求在航空航天领域应用占比22%,汽车领域占比12%,风电叶片领域占比24%,三者总计占比58%。

在全球范围内,碳纤维复合材料总量的一半应用在工业领域,特别是在风电叶片和汽车领域,体育休闲用品所消耗的碳纤维复合材料占比不到20%。

▲2015年不同应用领域碳纤维市场需求量占比


汽车轻量化和风力发电将是全球市场新的需求增长点

目前国内外一致认为,最富有前景的应用领域是工业应用,如汽车工业,应用碳纤复合材料可以减轻重量,节约能源,增加可靠性;风力发电是能源领域增长最快的,其叶片使用碳纤维量可观。

随着汽车轻量化和风力发电的不断发展,碳纤维在工业领域的应用将越来越多。

▲2015年-2020年全球碳纤维需求增长CAGR

▲2020年全球碳纤维下游应用及占比


全球产能持续增长,区域集中性强

目前全球碳纤维工业化产品仍以 PAN 基碳纤维为代表,其力学性能最高,应用领域最广,占全球碳纤维总产量的 90%以上。2006 年全球 PAN 基碳纤维产能约为 4.16 万吨,2016年全球碳纤维总产量约为15.1吨,复合增速达到 14%。

▲全球碳纤维产能现状及预测(吨)

从地域来看:美国、日本和中国、中国台湾是全球碳纤维的主要供应商国家,合计占比达到68%。

▲全球碳纤维各国生产份额


全球碳纤维企业三大梯队,日韩美占优势

目前碳纤维主要的供应室来自Toray、SGL、Toho 和MRC 等公司,其中Toray收购Zoltek 公司以后,产能达到4.45 万吨。国内只有中复神鹰、江苏恒神和精业新材等公司具备一定的产能。

▲碳纤维全球市场供应-公司(千吨)

全球碳纤维企业可分为三个梯队:

▶▷首先是兼具规模和技术优势的企业, Toray、Toho 等为典型代表;

▶▷其次是在特定领域具备较强竞争力的企业,比如SGL 在汽车领域,Cytec 在航空航天领域;

▶▷再其次则是具备成本优势的企业,比如Formosa、Aksa、韩国晓星等。

▲碳纤维企业三大梯队


国内企业产能小,无法实现规模化效应

中国目前的碳纤维供应商主要是中复神鹰、江苏恒神、威海拓展等。产能都在5000 吨级别往下,没有形成行业集中度,缺乏与国外巨头竞争的优势。

▲碳纤维国内企业市场供给

从产品结构看:

●国内T300级碳纤维性能达到国际水平,已进入产业化发展阶段;

●T700级碳纤维已建成千吨级生产线,产品进入应用考核阶段,低成本干喷湿纺T700级碳纤维已经实现规模化生产;

●T800级碳纤维吨级线建成并于2016年实现规模化生产,但高模高强的高等级碳纤维的制备技术仍与国际碳纤维企业有较大差距。

▲国内碳纤维产品结构


受制于产量产能,我国碳纤维制品仍大量依赖进口

由于技术能力的限制,我国高端碳纤维材料主要依赖进口,每年进口的碳纤维及碳纤维制品的总量在 1 万吨左右,进口依存度依旧在高位徘徊。2014 我国碳纤维消耗量为13753 吨,约85%依赖进口。

▲我国碳纤维制品仍大量依赖进口

从 2014 年进口产品应用分类来看,体育休闲类产品占进口量的45.6%,工业应用占26.3%,航空航天领域占 4.7%。

体育休闲和工业领域是进口碳纤维及其制品应用的主要去向,其中工业应用领域份额逐年扩大,未来将是碳纤维主要的应用方向。

▲2014年我国进口碳纤维应用分布占比


国内外主要碳纤维企业情况

境外主要企业(包括中国台湾)

1日本东丽(TORAY)

ToyoRayon 成立于1926 年,当时主要生产粘胶人造丝。随着日本经济逐渐复苏并且在二十世纪五、六十年代经历了迅猛的增长,Toyo Rayon 逐渐发展成为一个综合性的人造纤维制造商。

其后,该公司于1970 年1 月1 日重组,并从一家综合性的人造纤维制造商发展成为一个从事各种化学业务,包括塑料制品、精细化学品以及制药的综合性化学公司,产品涉及三大人造纤维(即尼龙、聚酯纤维和丙烯酸)、性能卓越的薄膜、工程塑料树脂、碳纤维复合材料、信息技术类产品、高性能薄膜产品、医药及医疗产品等各种基础材料和相关产品。

2日本东邦(TOHO)

日本东邦成立于 1934 年6 月,该公司由东邦特耐克丝和6 家子公司组成,母公司为帝人集团公司。主要涉及碳纤维事业、纺织纤维事业。

3日本三菱丽阳(MITSUBISHI)

日本三菱丽阳株式会社成立于 1933 年8 月31 日,该公司自成立以来应用合成纤维和合成树脂领域所积累的高分子技术,不断拓展中空纤维膜、光纤、碳素纤维等新兴业务领域。

目前,该公司已经建立了世界上独特且强有力的丙烯系列业务实体MMA(甲基丙烯酸甲酯)系列及AN(丙烯腈)系列,发展成为以此为支柱业务的高分子化学制造企业。

4美国赫克塞尔(HEXCEL)

美国赫克塞尔是一家全产业链的复合材料公司,美国最大的碳纤维生产企业,其主要业务涉及:原丝生产、碳纤维生产、碳纤维织物生产、预浸料生产、蜂窝材料生产、结构件生产。

5美国卓尔泰克(ZOLTEK)

美国卓尔泰克是世界领先的碳纤维生产厂家,该公司总部在美国密苏里州圣·路易斯,主要生产厂分别在美国德克萨斯州的阿别仑、美国密苏里州圣·查尔斯和匈牙利尼赖吉苏发罗。

2014 年2 月28 日,该公司被日本东丽收购,正式成为日本东丽的子公司。

6德国西格里(SGL)

德国西格里创建于 1992 年,由德国SIGRI 集团与美国大湖碳素(Great Lakes Carbon)集团合并而成,1995 年于德国法兰克福证券交易所上市,总部位于德国威斯巴登。该公司是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一。

7台湾台塑

台湾塑胶工业股份有限公司成立于 1954 年,是台湾最大的PVC 粉生产商。该公司目前产品主要包括五大类:1)石化塑胶原料产品;2)人造纤维产品:台丽朗棉束、台丽朗切棉、台丽朗毛条、碳素纤维;3)塑胶加工产品;4)电子控制系统;5)其他产品。

8美国氰特(CYTEC)

美国氰特公司是世界领先的经营特种化工及材料技术的公司之一,公司前身是美国氰胺公司化工部,1993 年在纽约证券交易所上市,是一家特种化学品和特种材料的创新公司,在研究,开发和生产领域居全球领先地位。

该公司致力于创造领先的技术方案服务于全球市场,包括:航空航天、涂料、矿业、塑料和水处理。

产品包括:碳纤维原丝生产、碳纤维生产、碳纤维织物生产、预浸料生产、UV/EB 能量固化树脂,液体涂料树脂,氨基交联剂,粉墨涂料树脂,涂料助剂,采矿剂,磷化学品,聚合物添加剂,界面活性剂和特殊单体等。

9土耳其阿克萨(AKSA)

土耳其阿克萨是全球最大的腈纶制造商。该公司碳纤维于 2008 年下半年开始试生产,并于2009年第3季度开始商业化生产。2012 年,美国陶氏化学(DOW)与土耳其阿克萨组建合资公司DowAksa,专业生产碳纤维,并致力于下游制品的研发。


大陆主要企业

我国碳纤维行业目前仍处于初级阶段,掌握高性能碳纤维研发核心技术并能够实现稳定、成本可控的规模化生产的企业较少,绝大多数企业不能满足航空航天等高端产业的规模化应用需求,主要围绕体育休闲等低端领域,面临非常大的国外产品倾销和价格竞争压力,导致国内多数碳纤维厂家仍处在亏损状态。(来源:最有料在线,ID:XM-ZYL)

大陆主要碳纤维企业

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