从产量上看,据中国化纤工业协会统计,2010 年至 2014 年期间,我国碳纤维产量 从 1500 吨增至 3200 吨,增长了 1 倍,年均增长 20.9%。据测算,近年来我国碳纤 维产量保持较快的增长速度,2015 年我国碳纤维产量约为 3840 吨,2017 年产量已 经提升至 7000 吨左右。
近年来在国家相关部委的推动下,我国碳纤维产业在产业化和规模化发展方面取得了 重大突破。从 2014 年开始,中国市场的碳纤维产业进入前所未有的新的发展阶段, 在我国完整的碳纤维研发链条下的碳纤维工程化研发出现了加速发展的势头,初步形 成了以山东、江苏和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地,培育了威海拓展、中复神鹰 和江苏恒神等碳纤维生产骨干企业和一批碳纤维复合材料及制品企业。
目前我国已经攻克了国产 T300 级碳纤维、国产 T700 级碳纤维和国产 M40 石墨纤维 的工程化和应用问题,解决了以上这 3 种材料的有无问题;突破了国产 T800 级碳纤 维和国产 M40J 石墨纤维的关键制备技术,实现了工程化生产,主体力学性能达到东 丽 T800 碳纤维和 M40J 石墨纤维水平;突破了国产 T1000 碳纤维和 M50J、M55J、 M60J 石墨纤维实验室制备技术,具备开展下一代纤维研发的基础。
2016 年 2 月 15 日,中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。2019 年 2 月,中 复神鹰再立新功,T1000 级碳纤维取得突破性进展,中国完全自主研发的百吨级 T1000 碳纤维生产线已实现投产且运行平稳。这标志着我国高性能碳纤维再上一个新 台阶,迈入了向更高品质发展的新时代。使用碳纤维作为关键材料的六代机,在未来 非常值得期待。
近日,中国在 T-1000 级超高强度碳纤维领域的研究取得了重大突破。中国科学院山 西煤炭化学研究所研究员张寿春团队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。这些技术长期被日本和美国公司垄断, 特别是 T-1000 及其以上级别的超高强度碳纤维更是高端产品,是对我国封锁的重中 之重。此次取得的研究突破将有助于我国高性能碳纤维多品种、系列化发展,对于结 构轻量化和多功能化应用具有积极意义。同时这对于我国飞机碳纤维行业具有非常重 要的意义,是提高国产武器装备性能的重要物质基础之一。
3.2 实现碳纤维产业化的企业仍然稀缺
虽然我国碳纤维进口替代空间以及应用市场空间巨大,但这并不等同于潜在订单,行 业的健康发展还是要回归到以市场为主导。目前碳纤维行业内还存在各种问题,实现 产业化的企业仍然比较稀缺。
碳纤维企业包括两类,一类是真正的碳纤维生产企业,多数则是碳纤维复合材料制品 生产企业。这两类企业的生存环境截然不同,前者需要巨额投资,且影响参数众多, 运行参数随所用设备和原材料而变,无可借鉴的经验,往往运行数年,仍无法生产出 满足用户要求的产品,正是这类企业面临着*的危机。后者相对而言投资较少,通 常可以在较短的时间内即可生产出满足用户要求的复合材料制品,达到收支平衡,进 而盈利。
其次对国内的碳纤维生产厂家生产,按所采用的技术路线可把现有的生产线分为三类, 这三类技术路线所建立的生产线各生产不同的产品,用于不同的工业领域,互相间不 可能兼顾。
2017 年国内主要的碳纤维企业中 2017,产能千吨以上有 7 家公司,产能在 500-1 000 吨之间有 4 家公司,产能在 100-500 吨之间有 7 家公司。而且 7 家千吨级碳纤维企 业的理论产能已经占到全国的 84. 8%,产业十分集中。通过分析这几家企业的项目 收益,可以发现,基本上所有的碳纤维企业都要经历以下五个阶段:建设期、试生产 期、稳定期、达标期、满意期。
从建设期开始到产品达标的周期长短是检验碳纤维投资项目成败的重要标准。目前国 际水平基本是 12-14 个月,这个产品达标的含义是:不仅包含生产线 A 等品的比例 ( 90%以上) ,还包含产品的预计成本达标(其中,资本投入、能耗消耗、原丝得率、 人工消耗均要达标) 。这个“达标周期”,可以成为一个单位工程能力与效益的评价指 标。在任何一个行业,只要技术没有达到天花板,均存在: 利用技术重大创新机遇的 商机。所以在项目投入之前,投入足够的资金和提高技术水平是十分必要的。
但并不是我们将碳纤维量产后就能实现产业化,国产碳纤维产业化链条离不开下游产 业复合材料产品的产业化。碳纤维复合材料得到大量应用的领域例如,体育休闲、航 空航天,风电叶片,都是国外碳纤维厂商拔得头筹。那是因为所有这些领域的复合材 料产品都是首先由国外厂家设计和制造出来,下游复合材料产业化,对于原材料的需 求就会为上游企业创新提供源动力,因而当下复合材料所需的碳纤维的标准也都是国 外制定的。
在当下国外碳纤维企业领先的局面下,国产碳纤维进入的首要条件必须在把性能做到 与国外基本相当后还必须打价格战。在此背景下,碳纤维厂商只能立足于自身改进工 艺,提高性能,降低成本。想要实现这一目标,国产企业就必须经历长期的准备阶段, 这个阶段需要投入大量的人力物力财力,而且结果可能不一定是你所预期的那般。
目前国内碳纤维企业生产碳纤维的成本普遍都高于 140 元/kg,不亏本经营的唯一出 路是成为航空航天行业的供应商,这也是本世纪初众多投资商投资碳纤维企业的初衷。 由于成为航空航天产品供应商的门槛、需求量的限制以及进行型号鉴定的机遇,只有 少数(2~3 家)企业有幸进入了该领域供应商的行列。所以大多数碳纤维产业都需要 寻找其它出路。