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高性能碳纤维复合材料产业在我国具有广阔的应用前景

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 高性能碳纤维复合材料产业在我国具有广阔的应用前景

 
    碳纤维是含碳量高于90%的纤维的总称。碳纤维是一种物理性能优异的材料,既具有元素碳的各种优良性能,如比重小、耐热、耐热冲击,耐化学腐蚀和导电等,又有纤维的可绕性和优异的力学性能,能够耐受高温而不失强度,对一般的酸、碱有良好的耐腐蚀作用,在绝氧条件下,可耐2000℃的高温,是一种重要的工业用纤维材料,适用于作增强复合材料、烧蚀材料和绝热材料。
    目前我国已经具备大规模产业化能力。10多年来,高品质碳纤维材料在航空航天、军工等领域的特殊应用一直受到我国政府的高度关注,碳纤维产业化被列入国家863、973计划,国家发改委、科技部、工业和信息化部等部门也都加大了对碳纤维产业化的支持力度。国家“十二五”新材料产业发展规划将碳纤维作为重点发展项目。在国家政策扶持下,我国碳纤维行业在关键技术、装备、产业化生产及下游应用等方面均取得重大进展,千吨级工业化装置陆续建成并投产,初步建立了从原丝、碳纤维到复合材料及制品全产业链,实现了从无到有的转变。
    目前我国已培育出山东威海拓展碳纤维有限公司、江苏恒神碳纤维有限公司、中复神鹰碳纤维有限公司等龙头企业,碳纤维产能达到2万余吨。我国目前已初步形成了碳纤维产业基础,培养了技术人才队伍,具备了大规模产业化的能力。
我国是碳纤维需求大国。近年来,随着我国工业快速发展,国内碳纤维年消费量不断攀升。2008年,我国碳纤维需求量为2995.1吨。2010年达到4240.6吨,同比增长17.4%。2012年我国碳纤维需求量为6000吨,同比增长18.6%。
 
              2008-2013年我国碳纤维行业市场规模及增速
    从定性角度分析,碳纤维的的应用领域非常广泛,目前主要应用领域为航空航天及国防领域、体育休闲用品、增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、、汽车、医疗器械、新能源等。而我国主要在航空航天和体育器材两个领域市场比较成熟,其他工业领域市场刚刚兴起,还有许多领域有待开发。
    就产品而言,中国高性能碳纤维基本处于空白,目前国内只有相当于或次于T300级碳纤维的产品,T700级碳纤维尚处于工程化研究阶段,T800、MJ系列碳纤维尚在攻关,而且牌号、规格单一。目前国内以3k(每束3000根)、12k的T300级碳纤维为主打产品。国外单线最大产能已达1800吨(12k),生产效率高。相比之下中国生产技术和设备规模均有较大差距,因此成本差异很大,导致中国碳纤维产品没有市场竞争力。
    相对于有些落寞的技术开发,碳纤维生产线建设却一片红火。目前中国碳纤维生产企业已近30家,规划产能在7-8万吨/年。除了民营企业,中国石油、中国石化、中国化工、中国钢铁、中国建材、首钢国际等大型国企都已介入。但碳纤维产业的技术基础尚未奠定,产能自然难以转化为产量。目前国内技术水平高的碳纤维企业也有几家,但由于没有形成规模优势,同等质量产品的价格远高于国外。据了解,日本东丽T700级碳纤维的成本与国内T300级的成本相当。
    总体来说,碳纤维行业是一个具有发展前景的行业。碳纤维产品属于高技术密集型产品,是发展航天航空、尖端技术等必不可少的新材料。千讯咨询发布的《中国碳纤维市场发展研究及投资前景报告》显示,高性能碳纤维复合材料产业在我国具有广阔的应用前景。针对我国能源、资源、环境、制造、交通等国民经济支柱产业对高性能结构材料的迫切需求,研制出满足航空航天、高速轨道交通、大型风力发电装备等所需的碳纤维复合材料,不仅将为我国重大工程建设和重大装备制造提供技术保障,而且将为我国从材料大国转变为材料强国奠定坚实的基础。当前,中国碳纤维产业化还很难,复合材料的应用就更艰难。为了加快发展中国碳纤维和复合材料事业、赶超世界先进水平,需加强合作,集中技术优势,不懈努力,为我国的碳纤维事业在该领域早日步入世界前列做出贡献。具体来说,碳纤维产业化可在以下几个方面开展工作:第一步是实现碳纤维及复合材料规模化研制生产;第二步是实现碳纤维及复合材料的普遍应用,完成“材料革命”技术升级的任务。