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國(guó)際碳纖維產(chǎn)業(yè)分析及全球產(chǎn)能狀況
2012-9-26 來(lái)源:中國(guó)碳纖維網(wǎng)
關(guān)鍵詞:碳纖維產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)能
    根據(jù)原料及生產(chǎn)方式不同,碳纖維主要分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維等。但主要生產(chǎn)前兩種碳纖維。
    據(jù)了解,目前全球碳纖維產(chǎn)能約3.5萬(wàn)t/a,預(yù)計(jì)到2015年, 其生產(chǎn)能力將達(dá)7.1萬(wàn)噸/年, 但需求增長(zhǎng)更快, 仍不能滿(mǎn)足需求。
    我國(guó)市場(chǎng)年需求量6500t左右,屬于碳纖維消費(fèi)大國(guó)。但我國(guó)碳纖維2007年產(chǎn)能僅200t左右,而且主要是低性能產(chǎn)品,沒(méi)有形成規(guī);a(chǎn)業(yè),絕大部分依賴(lài)進(jìn)口,價(jià)格非常昂貴。比如標(biāo)準(zhǔn)型T300 市場(chǎng)價(jià)格曾高達(dá)4000~5000元/kg。由于缺少具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)支撐,國(guó)內(nèi)企業(yè)目前尚未掌握完整的碳纖維核心關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)碳纖維的質(zhì)量、技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模與國(guó)外差距很大,其中高性能碳纖維技術(shù)更是被西方國(guó)家壟斷和封鎖。
    2008年我國(guó)全面啟動(dòng)和實(shí)施的大飛機(jī)重大專(zhuān)項(xiàng)整體配套項(xiàng)目中,包括了碳纖維在內(nèi)的諸多化工新材料項(xiàng)目。許多碳纖維研究項(xiàng)目或千噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目紛紛啟動(dòng)。然而,由于我國(guó)碳纖維行業(yè)缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心產(chǎn)業(yè)化技術(shù),產(chǎn)業(yè)發(fā)展不會(huì)一蹴而就,但發(fā)展契機(jī)已到。
    國(guó)家發(fā)展改革委于2008-2009 年組織實(shí)施高性能纖維復(fù)合材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專(zhuān)項(xiàng),重點(diǎn)支持碳纖維、芳綸、高強(qiáng)聚乙烯纖維及其高性能復(fù)合材料的生產(chǎn)技術(shù)及關(guān)鍵裝備的產(chǎn)業(yè)化示范,以滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及航空航天等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,培育一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)。
 
PAN基碳纖維
 
    日本、美國(guó)的碳纖維生產(chǎn)商及我國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)塑集團(tuán)均自行生產(chǎn)PAN原絲,保障了碳纖維的品質(zhì)及其穩(wěn)定性,并有效地控制了產(chǎn)品的制造成本。
    據(jù)預(yù)測(cè),2008 — 2010年間,碳纖維小絲束(1K/3K/6K/12K/24K)的產(chǎn)能將增加1.9萬(wàn)t,2010年的理論產(chǎn)能將達(dá)到7.01萬(wàn)t。日本東麗公司作為碳纖維行業(yè)的先行者,為確保領(lǐng)先地位,計(jì)劃投資額約占全球碳纖維生產(chǎn)總投資額的33%;日本東邦Tenax公司在日本本土、歐洲和美國(guó)都投入了碳纖維工廠的建設(shè),約占全球產(chǎn)能總投資的20%。3家日本公司(東麗、東邦Tenax和三菱人造絲)的產(chǎn)能投資約占全球小絲束新產(chǎn)能的67%,而兩家美國(guó)公司(Hexcel公司和Cytec公司)僅占16%,我國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)塑公司約占12%。
    美國(guó)Zoltek公司近年來(lái)不斷創(chuàng)新,特別是在風(fēng)能葉片等產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域?qū)で笮掳l(fā)展。SGL公司也正在實(shí)施龐大的投資計(jì)劃。此外,2008年我國(guó)的大連興科碳纖維公司、土耳其AKSA公司的碳纖維新項(xiàng)目也正在建設(shè)中。
 
瀝青基碳纖維
 
    1970年,日本吳羽化學(xué)通用級(jí)瀝青基碳纖維投入生產(chǎn),其商品名為Kreca®,大阪瓦斯化學(xué)公司的同類(lèi)瀝青基碳纖維的商品名為Donacarbo®,均系短纖維。其他已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)的瀝青基碳纖維生產(chǎn)商如表二所示:
 
2008年、2010年全球?yàn)r青基碳纖維的產(chǎn)能預(yù)測(cè) (t/a)
生產(chǎn)商
原料
產(chǎn)品類(lèi)型
纖維特征
商品名
2008年
2010年
日本三菱化學(xué)
煤基
長(zhǎng)絲
中間相
Dialed
180
600
日本石墨纖維
煤基
長(zhǎng)絲
通用級(jí)/中間相
Granoc
1000
1250
Cytec公司
石油基
長(zhǎng)絲
中間相
Thornel
400
400
總產(chǎn)能
 
 
 
1580
2250
    由于具有較高的熱傳導(dǎo)性能,反向熱膨脹系數(shù)和超高的模量,瀝青基碳纖維適用于空間技術(shù)和人造衛(wèi)星領(lǐng)域;瀝青基碳纖維獨(dú)特的熱傳導(dǎo)性能,使其在高產(chǎn)出的電氣設(shè)備中顯示出良好的散熱效果;對(duì)有效載荷有嚴(yán)格限制的運(yùn)載火箭來(lái)說(shuō),瀝青基碳纖維增強(qiáng)材料在減輕重量上可起決定作用;瀝青基碳纖維的低密度、高熱導(dǎo)性能以及特殊的摩擦性能,對(duì)于其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用十分有價(jià)值;而瀝青基碳纖維及其增強(qiáng)材料的穩(wěn)定性,也為設(shè)計(jì)制造出高性能與持久耐磨的制動(dòng)系統(tǒng)提供了理想材料;為了適應(yīng)開(kāi)發(fā)高模量制品的需要,碳纖維生產(chǎn)商的研發(fā)目標(biāo)已越來(lái)越多地轉(zhuǎn)向具有良好剛性和撓性的瀝青基碳纖維產(chǎn)品,因?yàn)樗軌蛱峁┮话憷w維材料難以達(dá)到的高性能。
  在受到生態(tài)環(huán)境和能源雙制約的21世紀(jì),瀝青基碳纖維將會(huì)持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng),并成為在成本結(jié)構(gòu)上極具競(jìng)爭(zhēng)力的碳纖維品種,具有十分好的發(fā)展前景。
 
全球需求
 
  2005 — 2008年間,全球用于碳纖維產(chǎn)能的投資已突破8億美元。生產(chǎn)能力從3.3萬(wàn)t上升到了5.7萬(wàn)t,預(yù)計(jì)2015年有望達(dá)到7.11萬(wàn)t。從1997 — 2007年,全球碳纖維產(chǎn)業(yè)以每年8%的速率增長(zhǎng)。目前,碳纖維國(guó)際市場(chǎng)的價(jià)格已在2004年的基礎(chǔ)上上升了65%左右。
    全球碳纖維的需求將會(huì)成倍增長(zhǎng),估計(jì)2008年消費(fèi)量為3.89萬(wàn)t左右,2012年將達(dá)5.23萬(wàn)t,年均增長(zhǎng)率約為16%。
    預(yù)計(jì)2012年大歐洲將消耗全球碳纖維的32%,北美約為32%,亞洲(除日本外)為22%,日本達(dá)14%。碳纖維的消費(fèi)趨勢(shì)十分清晰,運(yùn)動(dòng)和休閑制品是碳纖維的傳統(tǒng)應(yīng)用方面,但相對(duì)于其它蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域,該領(lǐng)域已失去了先前的重要地位,預(yù)計(jì)2010年其消耗量將占總量的16%左右,年增長(zhǎng)速度保持在5%的適度水平。
    碳纖維在航空航天工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)大幅增長(zhǎng),2010年將達(dá)22%左右,年增長(zhǎng)率約為20%。其中,波音公司和空中客車(chē)公司的巨大訂單是關(guān)鍵的影響因素。
2007 — 2012年產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求狀況 t/a
應(yīng)用領(lǐng)域
2007
2008(預(yù)計(jì))
2009(預(yù)計(jì))
2010(預(yù)計(jì))
2011(預(yù)計(jì))
2012(預(yù)計(jì))
短切纖維
4700
5000
5400
5800
6100
6600
工業(yè)織物
700
800
800
900
1000
1100
海上船艦
1000
1200
1200
1200
1300
1300
土木工程
1200
1400
1600
1800
2000
2000
汽車(chē)
1400
1800
2300
3000
3200
3400
壓力容器
2600
3300
4100
4700
5000
5300
風(fēng)能設(shè)備
3300
3600
3800
4100
4400
4600
其他
5100
6400
7100
7700
7600
8500
 
Carbon fibre capacities 2006 — 2014t(source:AJR Consulting LLC.)
 
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
Small tow
29750
37650
42950
49850
56200
5920
59700
60200
60700
Large tow
9800
15800
20500
23750
23750
25750
31750
32250
32750
Total
39550
53450
63450
73600
79950
84200
91450
92450
93450
 
Carbon fibre demand 2006 — 2014(tones).(source:AJR Consulting LLC.)
 
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
CAGR
Aerospace
5210
5830
7250
9120
10700
11375
12230
12870
13580
13%
Industrial
15840
18285
21215
24255
27270
30690
34250
38405
42445
13%
Sport
6500
6750
7025
7485
7970
8285
8680
9015
9400
5%
Total
27550
30865
35490
40860
45940
50350
55160
60290
65425
11%
    碳纖維在產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域的應(yīng)用,在過(guò)去的5年間取得了明顯增長(zhǎng),2010年該領(lǐng)域的消耗量有望接近總消耗量的63%,年增長(zhǎng)速率在15%~18%之間。產(chǎn)業(yè)用的強(qiáng)勁增長(zhǎng)是基于全球大量有價(jià)值的工程項(xiàng)目的實(shí)施,如風(fēng)能建設(shè)、壓力容器、水面運(yùn)輸船具、土木工程、海上船只艦艇以及石油行業(yè)的工程開(kāi)發(fā)等。表三為2007 — 2012年間碳纖維在產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域的需求狀況。
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