碳纤维发展趋势专题丨碳纤维概述 碳纤维供需规模预测 碳纤维产业布局

导读

这篇就算一个开头，主要是介绍碳纤维、碳纤维供需规模预测、碳纤维产业布局。

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。与传统的玻璃纤维相比，碳纤维的强度可达高性能玻璃纤维的2倍，模量超过其3倍；与芳纶纤维相比，碳纤维不仅强度达到凯夫拉KF-49的1.5倍，模量达到其2倍以上，而且耐蚀性更是出类拔萃。与钢、铝等金属材料相比，碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、线膨胀系数小等诸多优异性能。

碳纤维可从以下四个方面进行分类，图表1所示。

图表1 碳纤维分类

碳纤维一般采用聚丙烯腈纤维（PAN原丝）、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维等为原料，在200～300℃的空气中进行预氧化，然后在1000℃以上高温的惰性气体（如氮气）保护环境中完成碳化，最后加热到1500～3000℃制得碳纤维产品。其发展历程如图表2所示。

图表2 碳纤维发展历程

4.1 碳纤维应用领域

碳纤维及其复合材料和制品在航空航天、国防军工、高端民用工业、专业体育用品等许多工程领域都有广阔的应用前景。 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。

从2014年的碳纤维需求量分布来看，工业领域占比最大，占比62%；其次是航天航空，占比22%；体育休闲占16%。预计到2020年，工业领域的比例将上升为75%，而体育休闲的比重将下降为5%。

数据来源：前瞻产业研究院

图表3 2014-2020年全球碳纤维需求结构对比（单位：%）

4.2 碳纤维供需规模预测

根据前瞻产业研究院《2017-2022年中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》的统计，2014年全球碳纤维总产量约为14.3万吨，主要被日、美企业所垄断；到2016年，全球碳纤维总产量在23.3万吨左右。

结合近年来全球碳纤维产量的增长情况及未来的发展趋势，前瞻预计全球碳纤维市场将以20%以上的复合增长速度增长，预计2017年全球碳纤维市场将达到25万吨左右；到2022年，全球碳纤维产量将达到58万吨。

数据来源：前瞻产业研究院

图表4 2011-2022年全球碳纤维需求量及预测（单位：万吨）

由于碳纤维生产工艺复杂、技术含量高，加之政治因素限制技术和设备等引进，目前全球碳纤维技术和生产仍主要控制在日本和美国手中。全球可实现碳纤维产业化的国家和地区不足20个；规模化生产企业不超过12家。

5.1 生产企业

国外碳纤维生产厂家主要有日本的东丽、东邦、三菱丽阳，美国的卓尔泰克（已被东丽收购）、赫氏（也称赫克塞尔）、氰特（也称苏泰克），欧洲的西格里、陶氏-阿克萨。

图表5 国外碳纤维生产企业

国内碳纤维生产厂家主要有台湾地区的台塑集团、江苏恒神、威海拓展、永煤碳纤维、山西钢科、中复神鹰、中安信、常州中简、吉林碳谷等公司。

图表6 国内碳纤维生产企业

5.2 大小丝束产业布局

总体来说小丝束产能主要集中在日本企业，而大丝束产能则在欧美。2015年全球PAN基碳纤维的产能达到14.2万吨（小丝束占70%），排名前五的企业为东丽、美国Zoltek、德国SGL、帝人、三菱丽阳公司，约占全球总产能的60%。

小丝束碳纤维产品主要被东丽、东邦和三菱丽阳三家企业垄断，但由于中国、土耳其和韩国等新兴国家碳纤维产业的崛起，三家企业在小丝束碳纤维市场的份额已由前几年的约70%下降至55%；大丝束碳纤维主要有Zoltek、SGL和三菱丽阳三家生产商。

数据来源：前瞻产业研究院

图表7 全球碳纤维产量区域分布图（单位：%）