黃艷玲++趙凱

全球碳纖維生產(chǎn)規(guī)模發(fā)展迅猛，競(jìng)爭日趨激烈。日本、美國、歐洲繼續(xù)保持碳纖維產(chǎn)能領(lǐng)先，并且不斷擴(kuò)大產(chǎn)能應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求。韓國、印度、沙特、俄羅斯和土耳其等碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展也十分迅速。全球碳纖維總產(chǎn)能已達(dá)到了13.3萬噸，其中，行業(yè)巨頭日本東麗公司（Toray）在收購Zoltek之后的總產(chǎn)能就達(dá)到了4.47萬噸，占比33.6%。

在應(yīng)用方面，2015年全球碳纖維的總需求量達(dá)到了7.74萬噸。2015年，全球碳纖維的24%都應(yīng)用于風(fēng)電葉片領(lǐng)域，第二大領(lǐng)域航空航天則占到了22%，其后依次是體育休閑15%，汽車領(lǐng)域12%，混配模成型11%，壓力容器6%，建筑補(bǔ)強(qiáng)4%，船舶1%，其他5%。

截至2015年年底，我國碳纖維總產(chǎn)能已達(dá)到2.38萬噸左右。其中，中復(fù)神鷹、威海拓展、江蘇恒神、精業(yè)新材、蘭州藍(lán)星以及中安信6家企業(yè)產(chǎn)能在千噸以上。產(chǎn)能在500-1000噸之間的企業(yè)有6家，100-500噸之間的公司有9家，100噸以下的公司有3家。另外，中簡科技千噸線計(jì)劃于2017年年底投產(chǎn)，方大炭素也正在建設(shè)年產(chǎn)3100噸碳纖維項(xiàng)目。

總體而言，大中華地區(qū)的碳纖維主要應(yīng)用在體育及建筑補(bǔ)強(qiáng)等領(lǐng)域。2015年，國產(chǎn)碳纖維僅供應(yīng)了3000多噸，進(jìn)口1萬多噸。其中，5462.8噸來自日本，占進(jìn)口總量的38.2%，同比下降4.9%，表明我國對(duì)日本碳纖維的依賴性進(jìn)一步降低；3157.9噸來自中國臺(tái)灣地區(qū)，占比22.1%；從韓國進(jìn)口1946.6噸，占比13.6%，位列第三，其次為美國、匈牙利、土耳其等。

中復(fù)神鷹、江蘇恒神和威海拓展是國內(nèi)碳纖維主要生產(chǎn)企業(yè)，具有高強(qiáng)、高強(qiáng)中模等碳纖維產(chǎn)品，還建設(shè)了較為完整的碳纖維制備和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)使其具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭力。2015年，三大公司銷售的碳纖維44.7%用于體育休閑，14.3%用于建筑補(bǔ)強(qiáng)，6.7%用于風(fēng)電葉片，15.3%用于航空航天領(lǐng)域，其他領(lǐng)域共占19%。目前，江蘇恒神已在新三板掛牌上市。此外，上海石化碳纖維2015年12月銷量也達(dá)到了40余噸。

2016年，中復(fù)神鷹通過提高生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)能利用率，首次實(shí)現(xiàn)了贏利，且正在逐步占領(lǐng)進(jìn)口纖維在工業(yè)和體育休閑等領(lǐng)域的份額。

生產(chǎn)技術(shù)與應(yīng)用

碳纖維：

中復(fù)神鷹率先實(shí)現(xiàn)千噸T800級(jí)碳纖維產(chǎn)業(yè)化。2016年5月25日，中復(fù)神鷹千噸級(jí)T800原絲生產(chǎn)線正式投產(chǎn)。其T800級(jí)碳纖維強(qiáng)度已達(dá)到5.9GPa、模量達(dá)到了295GPa的水平，與日本東麗公司T800產(chǎn)品同等水平。

江蘇恒神率先突破國產(chǎn)T1000G級(jí)碳纖維技術(shù)。2016年5月，江蘇恒神利用干噴濕紡技術(shù)生產(chǎn)的T1000G級(jí)HF50S-12K碳纖維，經(jīng)北京化工大學(xué)和北京航空航天大學(xué)檢測(cè)，其拉伸強(qiáng)度均值、彈性模量均值達(dá)到了日本東麗公司高強(qiáng)高模碳纖維T1000G標(biāo)準(zhǔn)，具有優(yōu)越的抗疲勞性能和超強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。系列技術(shù)參數(shù)表明，恒神公司在國內(nèi)率先突破T1000G級(jí)碳纖維技術(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，進(jìn)一步縮小了國內(nèi)碳纖維技術(shù)與美日等國外碳纖維先進(jìn)企業(yè)的差距。

中復(fù)神鷹SYM30中模量碳纖維2016年9月亮相上海國際復(fù)材展。中復(fù)神鷹SYM30產(chǎn)品采用干噴濕紡工藝、創(chuàng)新性地選用大纖度原絲制備而成，成本降低30%。產(chǎn)品具有較高拉伸模量，同時(shí)擁有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長率高，復(fù)合材料工藝性能好，具有較高的性價(jià)比。SYT30高性能碳纖維目前已批量生產(chǎn)，正式推向市場(chǎng)，并獲得用戶的一致好評(píng)。

北京化工大學(xué)“M40J高模高強(qiáng)碳纖維”國產(chǎn)化技術(shù)取得重大突破。M40J高模高強(qiáng)碳纖維是支撐航天技術(shù)發(fā)展的重要結(jié)構(gòu)材料，北京化工大學(xué)于2013年獲得北京市科委立項(xiàng)支持，開展M40J高模高強(qiáng)碳纖維國產(chǎn)化制備技術(shù)研發(fā)。經(jīng)過兩年的攻關(guān)研究，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重大突破，取得的技術(shù)成果包括：“高成環(huán)、低含氧、少裂解”為特征的均質(zhì)預(yù)氧化技術(shù)；石墨微晶堆疊厚度可控的國產(chǎn)M40J碳纖維強(qiáng)度模量匹配的技術(shù)；高張力石墨化技術(shù)；國產(chǎn)M40J碳纖維的基本力學(xué)性能評(píng)價(jià)技術(shù)；國產(chǎn)M40J碳纖維應(yīng)用工藝性能評(píng)價(jià)技術(shù)。

該項(xiàng)目形成了原絲和預(yù)氧化碳化石墨化的完整制備工藝，制備出的纖維本征性能和應(yīng)用工藝性能與國外同類產(chǎn)品相當(dāng)，滿足特殊領(lǐng)域用碳纖維的基礎(chǔ)指標(biāo)要求。課題還研究建立了國內(nèi)第一個(gè)“M40J級(jí)高模高強(qiáng)碳纖維復(fù)絲拉伸性能測(cè)試方法”。

中科院寧波材料所M55J級(jí)國產(chǎn)化制備技術(shù)取得重大突破，形成了高強(qiáng)高模碳纖維制備技術(shù)。據(jù)悉，寧波所后續(xù)將開展M60J級(jí)高強(qiáng)高模碳纖維的研制工作。

專利情況：碳纖維領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量在2000年前后進(jìn)入了快速增長階段，在全球碳纖維領(lǐng)域，專利申請(qǐng)量最多的國家是日本，其次是中國。截至2015年年底，中國碳纖維工藝領(lǐng)域的專利總共達(dá)到了1351件。中國本土申請(qǐng)已占到絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。日本在碳纖維技術(shù)開發(fā)年份和深入程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于中國，且在全球范圍內(nèi)的申請(qǐng)量也占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但其來華申請(qǐng)僅占到中國本土申請(qǐng)的1/8。

碳纖維復(fù)合材料：

近年來，我國碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)出了一批具有技術(shù)實(shí)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的優(yōu)秀公司。金發(fā)科技已建成年產(chǎn)12000噸連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑復(fù)合材料生產(chǎn)線；嘉興中寶然纖維擁有300萬平方米碳纖維預(yù)浸料生產(chǎn)線；博云新材公司擁有先進(jìn)的碳/碳復(fù)合材料生產(chǎn)能力。

中安信公司建設(shè)有全球頂尖的碳纖維——新能源整車設(shè)計(jì)公司，以及慕尼黑復(fù)合材料技術(shù)研發(fā)中心。其他企業(yè)也開展了很多研發(fā)工作，并取得了最新成果。臺(tái)州優(yōu)普塑模有限公司研制出大差別壁厚、超復(fù)雜碳纖維制品模壓成型模具。采用碳纖維整體模壓出來的工業(yè)智能機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)連接件，具有結(jié)構(gòu)密實(shí)，強(qiáng)度好，品質(zhì)穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。該生產(chǎn)工藝效率高，匯聚了不同材質(zhì)不同工藝的幾乎所有的優(yōu)點(diǎn)。

碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用：

航空航天領(lǐng)域：2015-2016年，國產(chǎn)碳纖維在戰(zhàn)略武器、導(dǎo)彈和核工業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行了進(jìn)一步的評(píng)價(jià)和試用。其中神鷹SYT49高強(qiáng)碳纖維承擔(dān)了核工業(yè)項(xiàng)目，同時(shí)也進(jìn)入了XX戰(zhàn)略武器材料替代項(xiàng)目；SYT55高強(qiáng)中模碳纖維進(jìn)行了試用評(píng)價(jià)，結(jié)果與東麗T800S復(fù)合材料性能相當(dāng)，已在國防重點(diǎn)戰(zhàn)略導(dǎo)彈上開展應(yīng)用研究；河南永煤MT700級(jí)碳纖維也通過了航天系統(tǒng)工藝定型評(píng)審，成為穩(wěn)定供應(yīng)商。目前，國產(chǎn)碳纖維已具備了為我國戰(zhàn)略武器、導(dǎo)彈和核工業(yè)等領(lǐng)域穩(wěn)定、持續(xù)供貨的能力。

我國自主研制的C919大型客機(jī)正式下線，其中先進(jìn)復(fù)合材料在機(jī)體結(jié)構(gòu)用量達(dá)到12%，碳纖維復(fù)合材料在飛機(jī)表面覆蓋件、左右風(fēng)門殼體等部件上得到了應(yīng)用。

2016年，中國航天科技集團(tuán)公司五院508所負(fù)責(zé)研制的神舟飛船國產(chǎn)化太陽翼基板和連接架通過了整翼的各項(xiàng)鑒定試驗(yàn)，并成功應(yīng)用于10月17日發(fā)射的神舟十一號(hào)飛船上。這不僅代表著508所復(fù)合材料專業(yè)能力的極大提升，也達(dá)到了國內(nèi)同類復(fù)合材料產(chǎn)品的國產(chǎn)化率最高水平。

哈爾濱玻璃鋼研究院承擔(dān)了“天宮二號(hào)”碳纖維復(fù)合材料主承力錐臺(tái)、熱紅外成像儀碳纖維底板和碳纖維遮光罩三個(gè)項(xiàng)目。其中，碳纖維復(fù)合材料主承力錐臺(tái)包含截錐、十字梁、蜂窩板三個(gè)組件，主要負(fù)責(zé)承載推進(jìn)系統(tǒng)上的四個(gè)推進(jìn)劑儲(chǔ)箱。

宜興中碳科技有限公司新型碳纖維格柵嵌鎖板較金屬材料結(jié)構(gòu)輕，節(jié)約了成本。該結(jié)構(gòu)為新一代先進(jìn)輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料，適用于航天器結(jié)構(gòu)部件，如火箭承力筒和太陽能電池帆板結(jié)構(gòu)。

風(fēng)能領(lǐng)域：北京玻鋼院復(fù)合材料有限公司“國產(chǎn)碳纖維液體成型關(guān)鍵技術(shù)研究”課題取得重大突破。2012年，863計(jì)劃課題“國產(chǎn)碳纖維液體成型關(guān)鍵技術(shù)研究”對(duì)碳纖維復(fù)合材料大型結(jié)構(gòu)件液體成型關(guān)鍵技術(shù)開展研究。經(jīng)過兩年多的攻關(guān)，2015年，該課題取得了重大突破：開發(fā)了用于國產(chǎn)T700級(jí)碳纖維液體成型的低粘度環(huán)氧樹脂體系，建立了復(fù)雜流道預(yù)成型體的浸漬滲透行為表征方法，突破了碳纖維復(fù)合材料大型構(gòu)件液體成型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)碳纖維在風(fēng)電葉片等領(lǐng)域的應(yīng)用。

中復(fù)連眾68m-6MW碳纖維項(xiàng)目下線。2015年，連云港中復(fù)連眾復(fù)合材料有限公司成功研制了6.0MW、68m碳纖維葉片。該葉片重量27t，長度為68.25m，最大弦長5.75m。在葉片的吸力面采用了碳纖維預(yù)浸料大梁，單只葉片碳纖維用量約1.22t，減重率15%以上。通過采用先進(jìn)的鋪覆工裝、精細(xì)的控制工藝和合理的固化制度，將碳纖維的孔隙率控制在1%以下，根部節(jié)圓直徑達(dá)到4.2米，是目前國內(nèi)所生產(chǎn)的節(jié)圓直徑最大的葉片。目前，該葉片樣機(jī)已經(jīng)在荷蘭順利掛機(jī)運(yùn)行。

電力：2015年，國家電網(wǎng)對(duì)國內(nèi)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線行業(yè)的骨干企業(yè)進(jìn)行了系統(tǒng)性檢測(cè)評(píng)估，結(jié)果表明，國產(chǎn)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線各項(xiàng)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)及國網(wǎng)要求，促進(jìn)了該產(chǎn)品在國家電網(wǎng)的推廣應(yīng)用。2016年，國家電網(wǎng)開展了500kV超高壓碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線規(guī)?；瘧?yīng)用施工關(guān)鍵技術(shù)研究工作。目前，形成了系列性規(guī)范文件，也系統(tǒng)地制定了1000kV特高壓線路應(yīng)用碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線研究計(jì)劃。

2016年至2017年，國家電網(wǎng)擬在7條約2萬公里500kV超高壓線路和3條800kV特高壓接地極項(xiàng)目中，進(jìn)行碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線示范應(yīng)用。目前，已經(jīng)完成三條線路的招標(biāo)，共計(jì)招標(biāo)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線3200公里?；具x定陜北到武漢的特高壓項(xiàng)目作為示范應(yīng)用線路，已進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。

目前，國內(nèi)碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線應(yīng)用單線總長度約25000公里，是世界上使用碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線最多的國家，已形成了較完善的碳芯電纜標(biāo)準(zhǔn)支撐體系，在施工和運(yùn)行等方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)。

汽車領(lǐng)域：2015——2016年，碳纖維在汽車輕量化技術(shù)研究和應(yīng)用方面取得了很大進(jìn)步。中復(fù)神鷹與重慶長安汽車股份有限公司聯(lián)合申報(bào)的“輕量化純電動(dòng)轎車集成開發(fā)技術(shù)”成功中標(biāo)國家科技部“新能源汽車”試點(diǎn)專項(xiàng)2016年度第一批項(xiàng)目；奇瑞汽車公司與寧波材料所承擔(dān)的863項(xiàng)目“國產(chǎn)碳纖維快速熱壓成型關(guān)鍵技術(shù)研究”成功結(jié)題，碳纖維復(fù)合材料在新能源汽車方面的技術(shù)成果具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性和引導(dǎo)作用。

2015年7月，中航工業(yè)復(fù)材與比亞迪汽車公司合作開發(fā)的“S6DM碳纖維前艙蓋”交付。該產(chǎn)品采用高性能的碳纖維/環(huán)氧樹脂材料，與傳統(tǒng)鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩相比，減重60%以上。山東雙一科技股份有限公司成功研制了碳纖維外覆蓋件的酷跑電動(dòng)車。江蘇鹽城投產(chǎn)年產(chǎn)2萬輛的碳纖維純電動(dòng)車項(xiàng)目，主要用于出口歐美市場(chǎng)。

土木建筑領(lǐng)域：碳纖維及其復(fù)合材料在建筑工程應(yīng)用方面取得了很大的進(jìn)展。2015年8月，在遠(yuǎn)海建設(shè)工程中，國產(chǎn)高性能碳纖維復(fù)合材料成功應(yīng)用于某助航燈樁項(xiàng)目，成為相關(guān)施工區(qū)域內(nèi)僅有的、完全位于海上的構(gòu)筑物。該項(xiàng)目是碳纖維在遠(yuǎn)海建設(shè)工程中的首個(gè)示范應(yīng)用，對(duì)于解決建筑原材料海上運(yùn)輸成本高、結(jié)構(gòu)耐久性差等問題，推動(dòng)遠(yuǎn)海島礁工程建設(shè)的節(jié)材、節(jié)能、節(jié)水和環(huán)保工作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海島礁的可持續(xù)發(fā)展具有重要的示范意義。

在碳纖維復(fù)合材料的開發(fā)方面，2016年，中冶建院完成了碳纖維網(wǎng)格生產(chǎn)裝備的設(shè)計(jì)和加工，經(jīng)檢測(cè)，試生產(chǎn)網(wǎng)格的主要力學(xué)性能指標(biāo)達(dá)到碳纖維筋材的同等指標(biāo)要求。

體育休閑領(lǐng)域：中國碳纖維市場(chǎng)的需求一半以上來自于體育休閑領(lǐng)域。碳纖維在體育用品上的用途廣泛，已從釣魚竿和高爾夫球棒推廣到網(wǎng)球拍、羽毛球拍、高爾夫球桿、冰雪運(yùn)動(dòng)器材、水上運(yùn)動(dòng)器材等方面，需求量穩(wěn)步、較快增長。其中高爾夫球桿、網(wǎng)球拍和釣魚竿是體育用品用碳纖維復(fù)合材料的三大支柱產(chǎn)品，約占該類產(chǎn)品的80%。

近兩年，自行車無疑是增長最快的亮點(diǎn)。除了傳統(tǒng)的合資大廠，國內(nèi)也涌現(xiàn)出一批制造復(fù)合材料自行車的企業(yè)。比如深圳市喜德盛、泰山體育、江蘇ZGL自行車公司等。

存在問題與建議

2015年，我國碳纖維產(chǎn)能利用率不足13%，應(yīng)用市場(chǎng)中，國產(chǎn)碳纖維占比僅為15%，導(dǎo)致國內(nèi)生產(chǎn)成本居高不下。國外對(duì)我國一直進(jìn)行技術(shù)與關(guān)鍵產(chǎn)品限制（特別是目前最先進(jìn)的干噴濕紡技術(shù)），日本東麗建立的碳纖維四極生產(chǎn)體系全球化戰(zhàn)略（日、美、法、韓），對(duì)中國進(jìn)行進(jìn)一步的封鎖。目前，國內(nèi)整體水平和國際還存在一定的差距，需要持續(xù)的研發(fā)、投入和支持。

針對(duì)優(yōu)勢(shì)企業(yè)減輕包袱，輕裝上陣。

我國在經(jīng)歷碳纖維從無到有的持續(xù)投入和艱苦攻關(guān)歷程后，已形成了幾家有競(jìng)爭力企業(yè)，產(chǎn)品從T300逐步升級(jí)到了T800或更高的水平，在技術(shù)進(jìn)步的過程中形成了一定的產(chǎn)能。隨著產(chǎn)品的不斷升級(jí)，這些產(chǎn)能已經(jīng)難以滿足更高級(jí)別碳纖維的生產(chǎn)，巨大的研發(fā)投入，增加了企業(yè)的包袱。建議國家在政策上予以支持，將這些產(chǎn)能發(fā)揮好，比如對(duì)有競(jìng)爭力的企業(yè)，予以研發(fā)補(bǔ)貼或應(yīng)用獎(jiǎng)勵(lì)，減輕企業(yè)包袱，輕裝上陣，讓這些優(yōu)勢(shì)企業(yè)站在新的起跑線上與國際先進(jìn)企業(yè)進(jìn)行競(jìng)爭。

堅(jiān)持走規(guī)模化路線。

目前，日本東麗的產(chǎn)能為44700噸，是我國總產(chǎn)能的2倍，其產(chǎn)量更是我國總產(chǎn)量的10倍之多。規(guī)?；墙档统杀尽⒄碱I(lǐng)市場(chǎng)的最有效方式，是破解我國碳纖維行業(yè)“虧損-少生產(chǎn)-失市場(chǎng)-虧損”這一死循環(huán)的利器。目前，我國幾家碳纖維優(yōu)勢(shì)企業(yè)已具雛形，建議國家重點(diǎn)推動(dòng)這些企業(yè)的規(guī)?；?。

發(fā)揮政府或重點(diǎn)應(yīng)用企業(yè)的拉動(dòng)效應(yīng)。

產(chǎn)能利用率低和應(yīng)用市場(chǎng)國產(chǎn)率低的主要原因，是缺乏碳纖維應(yīng)用的強(qiáng)有力牽引，有應(yīng)用才有規(guī)?；?，有規(guī)?；拍艹掷m(xù)健康發(fā)展?？v觀國際碳纖維應(yīng)用，都是由政府或重點(diǎn)應(yīng)用企業(yè)進(jìn)行拉動(dòng)。在美國和歐洲，波音和空客大飛機(jī)拉動(dòng)了碳纖維在航空領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展（約2萬噸）；寶馬汽車引領(lǐng)了碳纖維在汽車輕量化的應(yīng)用（約1萬噸）；日本政府將碳纖維作為“國家創(chuàng)新力的源泉”，從政府層面專門成立“碳纖維工作辦公室”來推動(dòng)其碳纖維的發(fā)展。我國目前還沒有形成一個(gè)強(qiáng)有力的應(yīng)用來牽引國產(chǎn)碳纖維的發(fā)展，因此，建議國家積極鼓勵(lì)和推動(dòng)國產(chǎn)碳纖維在國內(nèi)重點(diǎn)項(xiàng)目的應(yīng)用，形成“以應(yīng)用為導(dǎo)向”的國產(chǎn)碳纖維持續(xù)發(fā)展模式。