复合材料行业专题-碳纤维(附PDF)

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碳纤维应用领域广泛,全球需求增长态势良好

碳纤维是由有机纤维在 1000℃以上裂解碳化形成的含碳量高于 90%的无机纤维,碳纤维呈黑色,其质轻、强度高,同时具有易于成型、耐腐蚀、耐高温等多种优良性质,已经被广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业等诸多领域

2011 年全球碳纤维需求量为 4.41 万吨, 2016 年全球碳纤维需求达到了 7.65 万吨,年复合增速 11.6%, 预计到 2020 年需求量将达到 11.2 万吨,复合增速将保持在 10%左右。 2014 年全球碳纤维市场的需求区域分布显示,北美需求占比 36%,欧洲占比 27%,日本占比 20%,其他国家占比 18%。就 2016 年全球碳纤维需求分布领域而言, 风电叶片领域占比 23%,航空航天领域占比 22%, 休闲体育领域占比 16%, 汽车领域占比 12%, 四者合计占比 73%。


2020 年汽车领域对碳纤维需求量有望达到 1.1 万吨,年复合增长率将保持在 5%左右。 随着环保标准标准趋严以及低碳生活方式的大力提倡,节能减排已经成为了汽车工业的重要研究课题。

2020 年风电叶片领域的碳纤维需求量将达到 2.7 万吨, 未来的增长率将维持在10%左右。 随着风力发电厂逐渐从内陆转移到海上,风电叶片的大功率化和大型化将是必然的发展趋势,同时大风机每千瓦电量的总生产成本也会随着叶片的增大而降低。在碳纤维成本的持续降低以及叶片复合材料工艺创新的刺激下, 2016 年风电对碳纤维的需求迅猛增长。


2020 年体育休闲领域碳纤维的需求量将达到 1.4 万吨,年复合增长率在 3%左右。
 碳纤维复合材料在高尔夫球杆、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、钓鱼竿和自行车等体育休闲产品中广泛应用。

碳纤维复合材料成为铝合金的潜在替代品,市场空间广阔。 随着产业发展的逐步成熟和成本的不断下降,未来在民用领域的巨大潜力将逐步释放。碳纤维复材凭借轻质、高强、高模、耐高温、耐腐蚀等一系列优异的综合性能,可用于替代金属及合金类材料,其中以铝合金为主要替代领域。

目前行业内公司和研究机构都在试图降低碳纤维的成本,方法主要依靠三条路径:

1、 实现规模效应:碳纤维生产线需要长周期连续稳定生产运行,生产过程中能耗和设备折旧等固定成本高,因此单条产线产能越高,摊销成本越低。同等效率下,单线年产 1000 吨 的生产线与年产 100 吨的生产线产品单位成本相比,每吨降低约三成。

2、 改进原丝材料: 80%以上碳纤维原材料采用腈纶纤维制造,但由于腈纶纤维价格较高导致碳纤维成本居高不下。相比 PAN 基,用沥青基制作的碳纤维成本可以下 30-40%,目前市场上主要是日本的 MRC 采用沥青基碳纤维;

3、 整合产业链:通过观察海外的行业龙头发现,垂直整合产业链是十分普遍的做法。产业链一体化的优势不仅在于保障原材料供应、提高产品一致性, 更重要的意义是提高运转效率,降低整个过程的生产成本。

国内外企业规模差距大,碳纤维近年获国家政策大力支持

目前,日本、欧美等国的碳纤维企业产能普遍在 10000 吨/年以上,而国内规模较大的均在产能都在千吨级别,很多企业不足千吨。碳纤维生产的高技术壁垒,以及高额的资金投入,使得整个市场行业集中度非常高。全球真正具有碳纤维研发和生产的企业数量不多,而且集中在欧美和日本等国家。

国内外碳纤维企业的规模差距大是目前客观存在的问题,因此,自“十二五”以来,国家不断积极引导碳纤维产业发展。“十三五”期间又连续发布各项文件指标,重点发展高性能结构材料以及先进复合材料, 鼓励积极发展军民共用特种新材料,加快技术双向转移转化,促进新材料产业军民融合发展。

 

 

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