碳纤维系列报告:生产壁垒及应用领域分析

碳纤维指的是含碳量超过90%的纤维状碳材料,凭借密度小、强度高、耐腐蚀、易成型等特点,已成为轻量化材料的重要一员,逐步取代以往的金属材料,在民用和军事领域已成为核心应用材料。目前,中国碳纤维行业已经迎来了最佳发展时期,业内人员为了帮助投资者更好地了解该行业,并发现其中的投资价值,作了三篇碳纤维系列报告。

碳纤维图片

碳纤维系列报告之(一):主要梳理碳纤维的分类及生产工艺,并从生产技术角度讨论碳纤维生产壁垒高在哪里、国内在突破碳纤维低生产成本道路上面临的挑战点是什么。

碳纤维的分类:(1)按照强度和模量分类,有T300/700/800、M40J/55J等型号,T系列应用范围最广,如航天、工业等领域;而M系列产品更高端,主要用于航空、高端体育休闲等。(2)按丝束大小分,大丝束强度和刚度方面的性能比小丝束差,主要用于风电叶片、汽车等领域,被称为“工业级”碳纤维;小丝束主要应用于航空航天等领域,被称为“宇航级”碳纤维。(3)按原料分类,包括PAN/沥青/粘胶基碳纤维,其中PAN基为主流。

碳纤维及复材生产工艺比较:碳纤维生产主要分为两步,即单体聚合并纺成原丝,接下来原丝氧化碳化成碳丝(碳纤维)。按纺丝方法可分为湿法、干法、干湿法等,其中干湿法生产效率高、生产出的碳纤维品质好、生产成本更低。

碳纤维生产壁垒高,我国技术突破及成本优化任重道远。(1)碳纤维生产过程繁杂,任何一道工序出现问题都会影响产品质量,所以在纺丝液粘度、温度及时间、真空度等指标控制上非常严格且需要丰富的经验。(2)折旧和能源在碳纤维生产成本中约占40%,行业具有明显的规模经济性:从千吨线到万吨线,成本可降低30%至17.44美元/kg,若再将干喷湿纺工艺继续优化、提高纺丝速度,则成本可降低至12-13美元/kg。国内企业大丝束成本跟东丽等海外龙头相比存在较大差距,仍需在提高纺丝速度、设备国产化等方面重点攻关。(3)国内碳纤维生产龙头企业包括光威复材、中简科技等,近年来公司不断突破及优化生产工艺,生产负荷有明显提高,使得毛利率也有较大幅度提升。

航空装备图片

碳纤维系列报告之(二):主要梳理碳纤维下游应用领域、并讨论相关领域是否具有成长性,以及我国碳纤维产业发展现状和前景。

1.全球范围内看,碳纤维的增速可圈可点。2019 年全球碳纤维需求达10.3 万吨,未来有望保持13%的中高速增长,远高于全球GDP 的增幅。

2.国碳纤维市场有望实现30%高增长。2019 年中国碳纤维的总需求为3.8 万吨,同比长22%。国内市场需求大多被进口纤维满足,对外依存度约70%,实现进口替代及突破技术封锁十分迫切。

3.风电叶片领域是全球碳纤维新的发力点。全球叶片龙头Vestas 的技术创新为碳纤维打开了新的成长空间,可以预期未来大型叶片的碳纤维化将加速进行。

4.航空航天装备及商飞有望拉动我国碳纤维市场增长。材料的轻量化在航空航天领域可以带来巨大经济效益。随着我国航空航天装备的升级和放量、以及民航交付量的大幅提升,我国碳纤维市场规模有望快速增长。

5.降低成本将会带来更多领域的需求爆发。鉴于碳纤维的优异性能及制件成本的进一步降低,汽车轻量化及氢燃料电池等领域均有可能成为碳纤维未来新的重要增长点。

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