我国碳纤维工业起步相对较晚,在 技术、产能等方面与西方发达国家存在一定差异。近年来在国内外高速增长的需求牵引下,国内碳纤维制造商在进一步进行产能投资和技术突破。当前我国国内主要的碳纤维(及原丝)制造商为吉林碳谷、吉林宝旌、中复神鹰、江苏恒神、光威复材、兰州蓝星和上海石化等。其中,吉林碳谷以原丝生产为主;吉林宝旌和兰州蓝星以大丝束碳纤维生产为主,江苏恒神和兰州蓝星兼备原丝生产和碳纤维生产能力;其他公司产能主要集中在高性能碳和小丝束碳纤维。碳纤维:碳纤维企业正在崛起。上海短切碳纤维原料价格
碳纤维主要以树脂基复合材料(CFRP)为主,占全部碳纤维复合材料市场份额的90%以上。相比传统金属材料的减材制造,复材行业是较为典型的增材制造,其比较大特点是材料与结构件同步成型。碳纤维的复合与应用存在多种路径,“纤维-(复合)-预浸料-(成型)-制品”与“纤维-(成型)-预制体-(复合)-制品”是目前比较主流的两种工艺流程,前者作为结构材料多用于飞机结构、体育用品领域,基体材料以树脂为主;后者作为功能性结构材料多用于刹车副、热场材料、火箭发动机等领域,基体材料以碳为主。武汉汽车尾翼碳纤维材料碳纤维的工艺和专业用语。
碳纤维强度比钢材大68倍以上,弹性模量比钢材大1.8~2.6倍。而碳纤维的密度为钢材的1/4,即便是制作复合材料,密度也变化不大。碳纤维的热膨胀系数小,热导性好,导热率随温度升高而下降,耐高温和低温性能好,耐骤冷、急热性能好。碳纤维的导电性优良,25℃高模量碳纤维电阻率为7.75×10-2Ω·m,高精度碳纤维为1.5×10-1Ω·m。碳纤维的稳定性好,如耐酸性强,能耐浓盐酸、硫酸的腐蚀和浸渍,还抗辐射,能吸收有毒气体。碳纤维与其他材料相容性好。碳纤维质量较轻,弯曲性好,可加工性好,适用于不同的构件形状。碳纤维设计自由度大,成型较方便,能满足不同产品性能的要求。施工时不需要大型设备,工艺简单,对原结构没有损伤。
高精高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。碳纤维的力学性能十分优异,拉伸强度约为2~7GPa,拉伸模量约为200~700GPa,且重量轻,密度约为1.5~2.0g/cm³,只有钢的四分之一。这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有更高的比强度和比模量。除了优异的力学性能外,碳纤维还具有耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、耐疲劳、热膨胀系数低、良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等特性。在应用方面,碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料形式。它一般不单独使用,而是作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。这些复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。碳纤维的这些特性使其成为军民两用新材料,属于技术密集型和航空敏感的关键材料。碳纤维,轻量化工业的新宠。
预计到2023年、2025年全球碳纤维需求将增长至15万吨、20万吨,增长主要受风电叶片领域需求驱动。 风电叶片领域2023年、2025年对碳纤维的需求量或将达到6万吨、9.3万吨,对应贡献了全球需求增量的68.2%、67.4%(以2020年为基准)。 碳中和背景下,能源结构型调整势在必行,利好风电领域。中国明确提出了“碳中和碳达峰”的目标,美国将重新加入“巴黎气候协定”,并制 定“2035 无碳发电,2050 让美国实现碳中和”的目标,欧盟则提出了2050年实现碳中和的目标。政策驱动下,预计未来5年中国及全球风电新 增项目容量将持续增长,中国新增容量将增长至66GW,全球增长至119GW。风机大型化趋势,叠加Vesta 到期影响,将拉动大丝束碳纤维需求增长。大丝束碳纤维性能优越,可以使得叶片减重30%,因此超过3MW的风 机和超过50米的风电叶片需要运用到大丝束碳纤维。同时Vestas将碳纤维风电叶片制作低成本化,随着 即将到期,国内风电厂将积极开发此 类风电叶片,大丝束碳纤维需求将快速增长。碳纤维强如钢铁。一束一米长的T1000级碳纤维,重量大概只有0.5克,却可以承担500公斤左右的拉力。浙江电暖器碳纤维复合材料价格
原丝是生产品质碳纤维的关键,其成本约占碳纤维生产成本的51%。上海短切碳纤维原料价格
随着碳纤维的不断发展,碳纤维在工业领域和航空航天领域的应用范围不断扩大,占比也呈上升趋势,到2024年全世界总体需求有望达到21.92万吨,尽管增速有所放缓,但复合增长率仍达到11.38%。其中增速 快的工业领域,未来十年复合增长率将达到14.52%,而 近5年的复合增长率更是高达17.55%。工业领域碳纤维消费占总消费的比例将从2015年的63.55%逐步提升至81.63%。航空航天领域的需求在未来5年进入快速发展期,而体育休闲领域在世界范围内应用相对成熟,需求量每年稳定增加。上海短切碳纤维原料价格