迎国产化机遇,碳纤维大踏步跟上世界步伐

碳纤维在我国的发展并非一帆风顺。我国的碳纤维研究始于20世纪60年代,起步阶段虽不算晚,但与国际先进水平存在差距。
在20世纪60年代中期,我国开始验证碳基碳纤维。到70年代初期,取得了一定成果,如1974年建成了第一条自主研发的碳纤维生产线。然而,此后因多种因素,包括内部问题、知识产权纠纷等,研发工作受阻,进展缓慢。
2000年以后,随着我国经济实力增强和国际地位提升,碳纤维产业受到重视。师昌绪先生带头开展科研工作,国内碳纤维行业迎来新机遇。此后,我国在小丝束碳纤维方面实现自给自足,满足了军用和航空航天领域的部分需求。
尽管我国碳纤维产业取得了显著进步,但与日本等发达国家相比,仍存在一定差距。在核心技术、产品质量稳定性等方面,还需要进一步提升和突破。不过,随着国家的大力支持和企业的不断投入,未来我国碳纤维产业有望缩小与国际先进水平的差距。
(一)市场规模
近年来,国产碳纤维市场规模持续扩大。据相关数据显示,2022 年中国碳纤维市场规模为 128.1 亿元,同比增长 20.69%。预计 2023 年市场规模将达 153.7 亿元,2024 年有望达到 171.4 亿元。这一增长态势表明国产碳纤维市场具有广阔的发展前景。
(二)供应量
国产碳纤维供应量不断增加。2022 年国产碳纤维供应量达到 4.5 万吨,首次高于进口量。预计 2023 年供应量将达 6.7 万吨,2024 年有望达到 10.1 万吨。这显示出我国碳纤维产业的生产能力在逐步提升。
(三)需求分布
从需求分布来看,体育休闲、风电叶片和碳碳复材是国产碳纤维的主要需求领域。其中,2022 年体育休闲领域的需求量占比较高,达到 30.9%;风电叶片领域的需求也在不断增长,占比为 23.5%。
(四)产能产量
在产能方面,2023 年国内碳纤维行业继续高速扩产,总产能达到 12.02 万吨。产量方面,2023 年我国碳纤维产量继续保持增长态势,约为 5.46 万吨,同比增长 14.81%。
总体而言,国产碳纤维在国内市场中的地位逐渐上升,但在国际市场中,与发达国家相比仍存在一定差距。不过,随着技术的不断进步和产业的持续发展,我国碳纤维产业有望在全球市场中占据更重要的位置。

近年来,我国在国产碳纤维发展方面取得了一系列令人瞩目的技术突破。在高等级碳纤维领域,成果尤为显著。

中国石油和化学工业联合会主持召开的技术鉴定会上,国产超高强 ZA60XC(T1000 级)PAN 碳纤维千吨级工业生产技术顺利通过专家委员会的技术鉴定,达到国际先进水平,其中前驱体结构设计及表征分析技术居国际领先。
中国科学院山西煤炭化学研究所研究员张寿春团队围绕 T-1000 级超高强度碳纤维制备,所制备的聚丙烯腈基超高强度碳纤维顺利通过验收,并成功开发聚丙烯腈基新型中空碳纤维。这表明我国在高强高模碳纤维领域的“自主替代”迈出了重要一步。
此外,长盛科技有限公司经过两年多的科学研究和技术攻关,在 1700 吨/年产线上稳定生产出 T1000 级产品,性能达到国际同级产品水平,产品质量合格率大于 95.6%。
这些技术突破不仅使我国在超高强度碳纤维的制备方面达到了国际先进水平,也为我国碳纤维产业的发展提供了强大的技术支撑,进一步提升了我国在全球碳纤维领域的竞争力。



我国碳纤维在核心技术方面仍存在诸多不足。例如,高性能 PAN 原丝质量的调控能力较弱,在分子量分布等微观指标控制上研究程度不深,导致原丝内部缺陷较多,影响最终碳纤维的性能。同时,关键的碳化炉相关技术与专用设备上与世界领先企业差距较大,高温处理设备的稳定性和可靠性不足,限制了高强高模系列碳纤维的规模化生产。此外,展纱技术、油剂质量、上浆剂等方面也存在问题,制约了碳纤维的品质和应用范围。

(二)竞争压力

全球碳纤维市场竞争激烈,日本、美国等国际巨头在技术、品牌和市场份额方面占据优势。国内企业不仅要面对国际企业的竞争,还要应对国内同行的同质化竞争。同时,进口碳纤维产品在高端应用领域的优势明显,国产碳纤维在短期内难以完全替代,市场竞争压力较大。

(三)机遇

新能源领域的快速发展为碳纤维带来了广阔的应用前景。在风电叶片、新能源汽车等领域,对碳纤维的需求不断增加。政策方面,国家对碳纤维产业高度重视,出台了一系列支持政策,包括税收优惠、资金扶持等,为产业发展提供了有力保障。

(四)突破方向

未来,我国碳纤维产业应加强产学研合作,加大研发投入,攻克核心技术难题。在设备制造上,努力实现国产化替代,提高自主创新能力。同时,加强产业链上下游的协同合作,提高产品的匹配度和整体竞争力。此外,企业要紧跟市场需求,拓展应用领域,实现差异化发展,逐步提升在国际市场的地位。
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