摩托羅拉xt300(14家龍頭企業+碳化線高清視頻,全球高性能碳纖維發展趨勢分析)

2023-08-24 06:27:12

碳纖維Carbon fiber


高性能碳纖維是一種由有機纖維經碳化以及石墨化處理而得到的含碳量95以上的新型纖維材料。根據原料不同可分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、粘膠基碳纖維和瀝青基碳纖維。其中PAN基碳纖維憑借制備方法較為簡單、成本較低、產品性能優異成為目前碳纖維市場的主流,產量約占碳纖維總量90以上。


碳纖維具有高比強度、高比模量、抗蠕變、導電、導熱等特性,強度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼耐腐蝕,集優異的電學、熱學和力學性能于一身。碳纖維一般與樹脂基體制成復合材使用,最初被廣泛的用于航空航天,隨后也成功應用于民用航空、土木建筑、體育器材、風電及汽車領域。據MarketsandMarkets披露,預計到2031年,全球碳纖維市場規模將達到89億美元,2020~2031年的年復合增長率為8.6%。


一、高性能碳纖維碳化生產線


以聚丙烯腈(PAN)為原材料為例。PAN原絲制備碳纖維主要分以下幾個步驟:


(1)原絲制備,聚丙烯腈原絲主流方式是濕法紡絲和干噴濕法。制備高性能聚丙烯腈基碳纖維需采用高純度、高強度和質量均勻的聚丙烯腈原絲,制備原絲用的共聚單體為衣康酸等。


(2)預氧化(聚丙烯腈纖維200~300℃)、不熔化(瀝青200~400℃)或熱處理(粘膠纖維240℃),以得到耐熱和不熔的纖維,酚醛基碳纖維無此工序。


(3)低溫碳化,其溫度為:聚丙烯腈纖維450~1000℃。


(4)高溫碳化,聚丙烯腈纖維為1200~1800℃。


(5)石墨化,聚丙烯腈纖維為2400~2800℃


(6)表面處理,進行氣相或液相氧化等,賦予纖維化學活性,以增大對樹脂的親和性。


(7)上漿處理,防止纖維損傷,提高與樹脂母體的親和性。所得纖維具有各種不同的斷面結構。


二、全球碳纖維主要市場及龍頭企業


目前國際碳纖維市場主要被日本和歐美企業所掌控,并占據了較為穩定的市場份額,大陸企業暫時無法占據有利地位。日本作為全球領先的碳纖維生產國,無論產能還是產量均占據絕對優勢地位,僅東麗株式會社、帝人株式會社(TEIJIN)、三菱化學株式會社(Mitsubishi Chemical)三大巨頭就已經占據了近70%的全球市場;美國是繼日本之后少數幾個掌握碳纖維生產技術的發達國家之一,也是碳纖維及復合材料的應用大國,在生產方面更加注重產能的提升和成本的降低,是PAN基大絲束碳纖維技術的主導國家。歐洲碳纖維材料的起步和發展緊隨日美, 歐洲市場對輕量化材料、可持續材料的旺盛需求也促使了各大跨國集團在歐洲設立生產基地,歐洲很大一部分碳纖維產能來自于這些跨國企業。


國際龍頭企業


日本


東麗株式會社


日本東麗主要從事纖維和織物、樹脂和化學成品、碳纖維復合材料、環境和工程等業務。東麗2020財年實現營業收入22,146.33億日元(約1297.33億人民幣),凈利潤557.25億日元(約32.64億人民幣),其中碳纖維及其復合材料部分實現營業收入2369億日元(約138.78億人民幣)。


東邦帝人


日本東邦帝人主要業務為碳纖維復合材料及紡織纖維。日本東邦于1975年開始量產聚丙烯腈系的碳纖維“TENAX” ,在日本、德國和美國均設有機構和生產工廠。日本生產工廠擁有年產量6400噸的數條碳纖維生產線,并擁有Tenax?預浸料生產線,該工廠負責生產原絲,供東邦全球范圍內的所有碳纖維生產點使用。德國生產點碳纖維生產線共有四條,年產能5100噸。


三菱麗陽


日本三菱麗陽1962年開始生產聚丙烯纖維,1975年開始生產預浸料,1983年開始生產碳纖維。三菱麗陽實現了從丙烯纖維原料-丙烯腈的合成到聚合、原絲、碳纖維、產品等一條龍生產。三菱麗陽集團同時擁有PAN基碳素纖維和瀝青基碳素纖維,以及以碳素纖維為基本原材料生產的中間材料和成型加工品。


美國


赫氏


美國赫氏Hexcel是碳纖維的領先制造商,Hexcel生產用于航空航天和工業應用的各種高性能碳纖維,并且是美國軍事應用的領先碳纖維供應商,該公司開發制造輕質、高性能的復合材料,包括碳纖維、增強織物、預浸料、蜂窩芯、樹脂系統、膠粘劑和復合材料構件,產品廣泛應用于民用飛機、宇航、國防和一般工業。航空工業是Hexcel預浸料最大的市場,包括民用航空器、軍用飛機、直升機、航空或航天衛星和發射器等。赫氏為商用和軍用固定翼飛機、直升機、公務機、無人機和航天器制造和銷售輕型、高強度復合材料結構和組件,為空客,波音,龐巴迪,三菱重工,西科斯基,川崎重工,SpaceX,Blue Origin和洛克希德·馬丁公司提供產品和服務。


卓爾泰克


卓爾泰克創立于1975年,主要生產碳纖維預浸料,多軸布,符合各種工程塑料用的短切碳纖維,預氧絲。2021年6月,卓爾泰克宣布將旗下墨西哥工廠的碳纖維產能擴大到1.3萬噸/年。擴產完成后,其PX35大絲束碳纖維的全球總產能將提升至2.8萬噸/年。


韓國


韓國曉星高新材料株式會社


韓國曉星高新材料株式會社前身為東陽尼龍和東陽聚酯下屬事業部,目前公司產品涵蓋了包括芳綸纖維、碳纖維在內的高強度纖維和織物。2020年,公司投產建成第二條碳纖維生產線,達到每年4000噸碳纖維生產能力,原絲生產能力也達到了8000噸/年。2021年5月,為了滿足碳芯電纜、基建設施,尤其是壓力容器、氫能源汽車等對碳纖維材料的需求,韓曉星將新建第三條PAN基碳纖維生產線,產能為2500噸/年。該生產線預計將于2022年建成投產,屆時,韓國曉星的碳纖維產能將提升至6500噸/年。而根據其公司規劃,預計在2028年底前形成年產24000噸碳纖維、10條生產線的規模。


美國


陶氏阿克薩


美國陶氏阿克薩DowAksa公司集成了陶氏化學在環氧樹脂等化工材料領域知識和Aksa公司腈綸纖維及其碳纖維產能,為交通、基礎設施和能源市場的工業領域提供大型、全服務、全集成的碳纖維解決方案。2012年DowAksa公司成立后,公司實現快速發展,目前碳纖維產能為3500噸/年。在Aksa公司2018年報中指出,DowAksa將在2017年至2027年之間投資3.7億美元用于生產碳纖維和中間產品。預計到2023年,將在土耳其基地建立年產能為1.34 萬噸/年碳纖維生產線。


德國


西格里公司


德國西格里公司(SGL)是全球領先的碳素石墨材料以及相關產品的制造商之一。西格里集團涵蓋了從原絲到碳纖維、織物和預浸料、再到碳纖維復合材料部件成品在內的完整業務鏈。2021年上半年,西格里集團銷售額達到 4.97億歐元,增長了8.8%(2020年上半年為4.57億歐元),碳纖維為SGL銷售額貢獻了1.67億歐元,主要是受益于汽車市場需求的增長。


比利時


索爾維公


比利時索爾維(Solvay)公司是跨國性化工集團(總部位于比利時),2015年收購美國第二大小絲束PAN基碳纖維生產商氰特Cytec,2017年收購德國50k碳纖維原絲生產商ECF公司。Solvay是一家既擁有PAN基碳纖維和又擁有瀝青基碳纖維的生產企業之一。Solvay公司碳纖維復合材料業務板塊涵蓋內容很多,包括了碳纖維、樹脂、膠黏劑、預浸料等各種形式產品。


國內龍頭企業


01威海光威復材


威海光威復合材料股份有限公司專業致力于高性能碳纖維及復合材料的研發生產。2020年度,光威復材實現營業收入21.16億元,歸母凈利潤6.41億元,其中碳纖維及織物營業收入為10.78億元,占營業收入比重為50.95%;碳梁營業收入為7.18億,占營業收入比重為33.93%;預浸料營業收入為2.36億,占營業收入比重為11.18%。2021年上半年營收12.83億元,歸母凈利潤4.34億元。


02中復神鷹


中復神鷹是一家專業從事碳纖維研發、生產和銷售的國家高新技術企業,主要產品為碳纖維,系統掌握了碳纖維T300級、T700級、T800級、M30級、M35級千噸級技術和M40級、T1000級百噸級技術,建成了國內首條具有自主知識產權的千噸級干噴濕紡碳纖維產業化生產線。主要產品型號包括SYT45、SYT45S、SYT49S、SYT55S、SYT65 和SYM40等,(其中,SYT45S、SYT49、SYT49S屬于T700級碳纖維,SYT55S屬于T800 級碳纖維,SYT65屬于T1000級碳纖維) 在航空航天、風電葉片、體育休閑、壓力容器、碳/碳復合材料、交通建設等領域廣泛應用。2018、2019、2020年,公司核心技術產品(碳纖維)收入分別為3.03億元、 4.11億元和5.28億元,占營業收入的比重分別為98.46%、99.04%、 99.10%。其中,連云港基地產能為3500噸。2018、2019、2020年產量分別是2980噸、3342噸、3777噸。2018、2019、2020年銷量分別是2735噸、3422噸、3761噸。西寧年產10,000噸高性能碳纖維及配套原絲項目正在建設中,預計將于今年逐步建成投產。


03吉林化纖


吉林化纖現已發展成以化學纖維生產銷售為主的大型綜合性企業。公司主導產品涵蓋生物基人造絲、竹纖維、腈綸纖維、碳纖維、化纖漿粕、紗線。其中生物基人造絲產能占全球產能的三分之一以上;腈綸產能38萬噸/年,占全球產能的30%;竹纖維產能15萬噸/年,占國內產能的83%;碳纖維現有原絲產能5萬噸/年、碳絲產能1.4萬噸/年,產品規格涵蓋1K、3K、6K、12K、125、24K、25K、35K、48K、50K等規格,特別是24K-50K大絲束的開發,實現了對軍工、航空航天、體育休閑、汽車、壓力容器、風電等各個領域的全覆蓋;纖維素化學漿粕產能15萬噸/年,其中棉漿產能6萬噸/年、竹漿產能9萬噸/年,并擁有6萬錠紡紗生產線和以天竹纖維為元素的服飾連鎖經營具有從原料到纖維、紗線再到服飾的完整產業鏈。2021年1月,吉林化纖集團宣布,在十四五期間完成,6萬噸碳纖維及1萬噸復合材料的宏偉規劃,相關計劃都在高速建設中。


04吉林碳谷


吉林碳谷致力于大絲束高品質通用化,小絲束高性能專業化發展目標,是集研發、生產、銷售碳纖維原絲、預氧絲、碳絲及制品為一體的自主科創型高新技術企業。公司產品規格1K、3K、6K、12K、24K、25K、48K、50K等碳纖維原絲、碳絲實現全覆蓋,其中25K、48K、50K大絲束產品屬全國首創并產業化,產品質量穩定在T400級、T700級,碳纖維原絲國內市場化占有率90%以上。企業目前擁有6萬噸碳纖維原絲生產能力及500噸/年國家工程院碳纖維實驗示范線,2023年原絲產能將達到20萬噸,是全國最大的碳纖維原絲生產基地!2020年度營業收入11.02億元,凈利潤1.39億元;2021年上半年營收4.46億元,凈利潤1.10億元。


05上海石化


上海石化是中國重要的成品油、中間石化產品、合成樹脂和合成纖維生產企業,碳纖維原絲年產能達3000噸,碳纖維年產能1500噸。2021年上海石化全資注冊成立上海金山石化碳纖維有限責任公司:該公司是以碳纖維技術攻關和產業化為主攻目標,主要從事碳纖維新材料、下游復合材料等的合作研發和生產,同時開展碳纖維及其制品業務的市場經營及售后技術服務。2021年,上海石化在項目方面,推進2.4萬噸/年原絲、1.2萬噸/年48K大絲束碳纖維項目建設,加快氫能示范項目等。在應用方面,上海石化加大碳纖維復合材料重點應用領域項目研究力度,擴大碳纖維在三維編織加工應用、精密儀器用替代材料、紡絲羅拉等項目合作,為公司轉型發展打造新引擎。


三、碳纖維行業未來發展趨勢


趨勢一:碳纖維產品向穩定性、高端化方向發展


雖然國內碳纖維生產企業中設計產能千噸級以上的有3-4家,但缺乏核心技術團隊,生產工藝的穩定性和過程控制的一致性較差,無法保證碳纖維產品質量和穩定性,生產成本很高。因此,實現產品的穩定化生產,提高設備利用率是必然趨勢。


據統計,目前國內碳纖維在航空航天、體育休閑和工業應用三大領域中,高端應用領域占比僅4%。需要潛心鉆研,實現技術突破,形成體系化、系列化的碳纖維產業鏈發展模式,打破國外高端領域的壟斷。


趨勢二:尋求新的市場領域


目前碳纖維高端應用領域由日本、美國等發達壟斷。我國大多數碳纖維企業產品處于低端領域。而低端應用如體育休閑領域,行業巨頭在價格制定和攻關科研方面易形成合力,壓制國內碳纖維企業。因此,我國碳纖維行業急需尋求新的市場領域,獲得突破發展。


趨勢三:企業轉型兼并購,布局完整產業鏈


碳纖維行業是技術和資金高度密集型行業,對內需要巨大投資,對外面臨巨頭的打壓,所以不可避免要面臨轉型,通過兼并購整合資源以形成大規模的碳纖維生產企業,參與競爭。碳纖維產業鏈的相關產品中,從原絲到碳纖維到復合材料以及之后的復合材料應用設計,產品的增值幅度很大。通過布局體系化、系列化的全產業鏈,碳纖維企業可以壓縮成本、增加盈利點,有能力面對巨頭的競爭,扭轉困局。


碳纖維作為非常高端的化工新材料,涉及許許多多非常精細的工藝條件和制備細節,很難在短時間內就取得巨大的突破。雖然我國的碳纖維產業目前較世界先進水平仍有差距,但是相信通過加強自主創新研發、抓住機遇奮力發展,未來中國的碳纖維產業一定能擺脫壓制、傲視群雄。


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