國(guó)產(chǎn)碳纖維迎接詩(shī)和遠(yuǎn)方

本刊記_郭春花

國(guó)產(chǎn)碳纖維迎接詩(shī)和遠(yuǎn)方

本刊記_郭春花

碳纖維等高性能纖維是航空、航天、國(guó)防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技進(jìn)步等領(lǐng)域不可或缺的主要戰(zhàn)略物資，也是低碳經(jīng)濟(jì)中輕量化的核心技術(shù)之一。近年來(lái)在國(guó)家相關(guān)政策的推動(dòng)下，我國(guó)碳纖維行業(yè)快速發(fā)展，工藝技術(shù)不斷優(yōu)化，生產(chǎn)裝備不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，成功解決了“從無(wú)到有” 的問(wèn)題。近日，碳纖維產(chǎn)業(yè)的一場(chǎng)高端會(huì)議——“碳纖維產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展高層研討會(huì)暨2016年中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)碳纖維分會(huì)年會(huì)”在山東威海隆重召開(kāi)，與會(huì)代表集中探討了未來(lái)我國(guó)碳纖維做強(qiáng)做大的發(fā)展方向及側(cè)重點(diǎn)。

新聞鏈接

全球首輛碳纖維智能機(jī)器人電子驅(qū)動(dòng)車(chē)在連云港誕生

7月22日,全球首輛碳纖維智能機(jī)器人電子驅(qū)動(dòng)車(chē)在連云港誕生，該車(chē)由連云港神鷹碳纖維自行車(chē)股份有限公司自主研發(fā)，標(biāo)志著碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈在民用交通領(lǐng)域取得進(jìn)一步拓展。

連云港神鷹碳纖維自行車(chē)股份有限公司董事長(zhǎng)張斯緯介紹說(shuō)，這款電動(dòng)車(chē)車(chē)架采用全碳纖維材料和先進(jìn)的成型工藝，車(chē)身輕便，全車(chē)僅重15Kg（含電池），時(shí)速可以達(dá)到20公里，最大載重150Kg，充電4小時(shí)可以續(xù)航30公里。

神鷹碳纖維自行車(chē)公司總經(jīng)理趙柯在接受媒體采訪時(shí)說(shuō)道：“碳纖維智能機(jī)器人電子驅(qū)動(dòng)車(chē)主要解決城市交通擁堵的問(wèn)題，市場(chǎng)前景非常廣闊。我們現(xiàn)有產(chǎn)能5萬(wàn)輛，今后將逐步研發(fā)新產(chǎn)品，形成產(chǎn)品群，將來(lái)達(dá)到百萬(wàn)輛的產(chǎn)能。”

據(jù)介紹，連云港神鷹碳纖維自行車(chē)股份有限公司被認(rèn)定為2015年江蘇省工業(yè)設(shè)計(jì)中心。經(jīng)過(guò)近幾年的不斷發(fā)展，公司設(shè)計(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)品包括碳纖維系列自行車(chē)、碳纖維小提琴、戶外運(yùn)動(dòng)飛行器等。下一步，公司將加快研制碳纖維新產(chǎn)品、提升研發(fā)制造能力、提高產(chǎn)品檔次。（肖婷婷）

全球產(chǎn)能繼續(xù)提高

2015年我國(guó)碳纖維有效產(chǎn)能約為1.5萬(wàn)噸，全年產(chǎn)量完成約3500噸，比上年略有下降，其中威海拓展、中復(fù)神鷹、江蘇恒神、吉林碳谷、方大江城、上海石化、浙江精功等7家企業(yè)基本保持了百噸級(jí)以上的穩(wěn)定生產(chǎn)。

再看國(guó)際，2015年全球PAN基碳纖維的產(chǎn)能達(dá)到14.2萬(wàn)噸(小絲束占70%)，排名前五的企業(yè)為東麗、帝人、德國(guó)SGL、三菱麗陽(yáng)和美國(guó)Zoltek公司，占全球總產(chǎn)能的60%，其中東麗產(chǎn)能占比約18%。

伴隨著碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛拓展，國(guó)際主要碳纖維企業(yè)正在繼續(xù)提高產(chǎn)能。中國(guó)復(fù)合材料集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)張定金指出：“帝人集團(tuán)將在美國(guó)南卡羅萊納州投資300億日元建立新的碳纖維工廠，這可以說(shuō)是該集團(tuán)近十年來(lái)最大的一筆設(shè)備投資?！睋?jù)了解，新工廠的最大年產(chǎn)能為3000噸，此次增產(chǎn)將使該集團(tuán)碳纖維年產(chǎn)能增加約30%。

“東麗也宣布至2020年計(jì)劃投資1000億日元，在美國(guó)打造一條全新高效能碳纖維生產(chǎn)線，初期年產(chǎn)2000噸。三菱麗陽(yáng)近來(lái)也聲明，將向旗下大竹事業(yè)所追加設(shè)備投資，將大絲束碳纖維的年產(chǎn)能從目前的2700噸增加到3900噸。新設(shè)備預(yù)計(jì)將于2017年第三季度投產(chǎn)運(yùn)作。到2017年，三菱麗陽(yáng)的總產(chǎn)能將從目前的10100噸提升至13300噸，提高約三成?！睆埗ń鸾榻B。

碳纖維生產(chǎn)高效化、低成本化是未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)。

民用、工業(yè)領(lǐng)域需求強(qiáng)勁

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，2015年全球PAN基碳纖維的總用量約為6萬(wàn)噸，航空、工業(yè)和運(yùn)動(dòng)/休閑三大行業(yè)分別占據(jù)22%、62%和16%?！皩?duì)碳纖維需求量增幅較大的行業(yè)有風(fēng)力發(fā)電、模塑料、壓力容器及汽車(chē)?！睆埗ń痤A(yù)計(jì)，到2020年，碳纖維需求量將達(dá)到10萬(wàn)噸，其中72%將會(huì)應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)和風(fēng)電行業(yè)。

當(dāng)前，我國(guó)汽車(chē)保有量約為1.5億輛，70%的成品油用于機(jī)動(dòng)車(chē)燃料，預(yù)計(jì)到2025年汽車(chē)保有量為3億輛，國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略難以滿足這一增長(zhǎng)需求，汽車(chē)排放造成霧霾等環(huán)境惡化亟待解決。輕量化技術(shù)是汽車(chē)降低油耗、減少排放、提高電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程最有效的工程途徑之一，也是《中國(guó)制造2025》提出的核心技術(shù)和核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，而高性能纖維復(fù)合材料是輕量化技術(shù)最有效的工程材料。東華大學(xué)教授余木火介紹，全球幾乎所有汽車(chē)企業(yè)都在開(kāi)展碳纖維汽車(chē)研發(fā)，同時(shí)零部件企業(yè)、碳纖維企業(yè)、樹(shù)脂基體、復(fù)合材料等企業(yè)也都在研發(fā)碳纖維汽車(chē)零部件。

“寶馬i3&i8是采用碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)中的典范，目前寶馬每天可生產(chǎn)100輛左右i3和10～20輛i8，制造過(guò)程比傳統(tǒng)汽車(chē)制造節(jié)電50%、節(jié)水70%。寶馬i3已于2013年在德國(guó)上市，目前訂購(gòu)遠(yuǎn)超出預(yù)定生產(chǎn)能力，寶馬i3正在迅速提高生產(chǎn)能力?！睆埗ń鸾榻B，未來(lái)汽車(chē)領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求量將繼續(xù)保持增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2018年全球碳纖維在汽車(chē)領(lǐng)域的需求量將在8600噸左右，到2024年將達(dá)4.7萬(wàn)噸。

此外，張定金還對(duì)2015年碳纖維產(chǎn)能、產(chǎn)量及應(yīng)用情況做了分析：“當(dāng)前建筑領(lǐng)域的碳纖維布呈現(xiàn)需求、價(jià)格雙降趨勢(shì)，復(fù)合板材用量、預(yù)浸料需求逐漸增加，模壓成型產(chǎn)品需求呈上升趨勢(shì)，未來(lái)碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊?！?/p>

全國(guó)特種合成纖維信息中心主任、《高科技纖維與應(yīng)用》雜志主編羅益鋒也提出，碳纖維與碳纖維復(fù)合材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化已進(jìn)入重大創(chuàng)新期，在未來(lái)5～10年間，將迎來(lái)大發(fā)展的鼎盛時(shí)期。同時(shí)，隨著生產(chǎn)成本的不斷下降和低成本回收再生技術(shù)的發(fā)展，其市場(chǎng)應(yīng)用將逐步趨于普及，成為新型大宗產(chǎn)品。

高效率、低成本發(fā)展考驗(yàn)國(guó)內(nèi)企業(yè)

威海光威復(fù)合材料股份有限公司董事會(huì)秘書(shū)、副總經(jīng)理王穎超談到，國(guó)產(chǎn)碳纖維雖然解決了“從無(wú)到有”的問(wèn)題， 但還處于較低水平，與美、日等碳纖維強(qiáng)國(guó)相比，國(guó)產(chǎn)碳纖維目前的技術(shù)水平、制造水平和質(zhì)量穩(wěn)定性等還有較大差距。

余木火認(rèn)為，雖然輕量化技術(shù)為碳纖維產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大機(jī)遇，但應(yīng)該看到我國(guó)碳纖維與汽車(chē)輕量化之間尚存在一定的發(fā)展瓶頸，例如缺乏碳纖維汽車(chē)及其零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)與標(biāo)準(zhǔn)，以及零部件生產(chǎn)成本高，缺乏上下游合作機(jī)制等。

“終端制造業(yè)在做成本核算時(shí)，按照現(xiàn)有中間體市場(chǎng)價(jià)格測(cè)算得出的結(jié)論是成本太高，直接否定使用碳纖維零部件的計(jì)劃。現(xiàn)階段最重要的是，碳纖維行業(yè)應(yīng)該明確告訴制造業(yè)規(guī)模應(yīng)用的真實(shí)成本，不要用不合理的報(bào)價(jià)，嚇退一大批想用碳纖維的制造業(yè)?！庇嗄净鸷粲?。

目前，國(guó)際碳纖維生產(chǎn)企業(yè)不斷致力于研發(fā)低成本化生產(chǎn)技術(shù)。余木火介紹，美國(guó)橡樹(shù)園國(guó)家實(shí)驗(yàn)室2001年開(kāi)始研究制備低成本碳纖維，2016年發(fā)放技術(shù)許可，其“大絲束腈綸+微波等離子碳化”技術(shù)可使成本降低50%；日本的“PAN芳環(huán)化+微波等離子體碳化”技術(shù)，可使生產(chǎn)效率提高10倍。

張定金也介紹，東京大學(xué)聯(lián)合日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、東麗、帝人、東邦特耐克絲（帝人集團(tuán)）、三菱麗陽(yáng)共同開(kāi)發(fā)了一種新的碳纖維制造技術(shù)。該技術(shù)省去了纖維在空氣中長(zhǎng)時(shí)間加熱的工序，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，可把制造碳纖維所必需的能量及二氧化碳排放量減少約一半?！安捎眯录夹g(shù)可使目前每條生產(chǎn)線年均1000噸的碳纖維最大生產(chǎn)量增加9倍。”

可喜的是，東華大學(xué)也正在開(kāi)發(fā)碳纖維低成本化生產(chǎn)新技術(shù)，其研究的“PAN芳環(huán)化+熔體或干噴濕紡+快速氧化”技術(shù)，已獲美國(guó)授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利2件、日本授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利5件、中國(guó)申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利3件。目前，該技術(shù)正處于中試階段。

羅益鋒指出，以日本企業(yè)為代表的聚丙烯腈基碳纖維正朝高性能和超高效、低成本和低能耗兩大方向發(fā)展，以美國(guó)橡樹(shù)園國(guó)家實(shí)驗(yàn)室制造系統(tǒng)研究集團(tuán)為代表的碳纖維復(fù)合材料正朝制備過(guò)程更快速、更高效的方向發(fā)展，包括附加設(shè)備制造、自動(dòng)化生產(chǎn)線、高精度設(shè)備或新模塑方法的研發(fā)，其中3D印刷復(fù)合材料已接近于實(shí)用化。

“美日碳纖維的創(chuàng)新方向代表了今后碳纖維及其復(fù)合材料的研發(fā)目標(biāo)，此外為適應(yīng)特定用途，特別是航空航天及國(guó)防領(lǐng)域的特殊需求，國(guó)內(nèi)碳纖維行業(yè)還要不斷研發(fā)新型的樹(shù)脂體系，以及嵌入光柵傳感纖維的CFRP部件?！绷_益鋒提出。

當(dāng)前，我國(guó)碳纖維企業(yè)約有30多家，規(guī)模整體較小，與年產(chǎn)3萬(wàn)噸的國(guó)際龍頭企業(yè)無(wú)法競(jìng)爭(zhēng)。余木火認(rèn)為，我國(guó)急需建立工業(yè)用大絲束碳纖維技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)支持小絲束碳纖維、大絲束碳纖維制造技術(shù)的研發(fā)，以工業(yè)應(yīng)用帶動(dòng)提升碳纖維整體產(chǎn)業(yè)鏈科技水平。

余木火同時(shí)也建議，未來(lái)應(yīng)建立若干“高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉豆こ獭?，形成產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)具有合理開(kāi)工率、連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、合理企業(yè)利潤(rùn)的完整示范工程；培育行業(yè)龍頭企業(yè)，提高規(guī)模效益，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)；設(shè)立“高性能纖維與輕量化”重點(diǎn)科技專(zhuān)項(xiàng)，加大科技攻關(guān)力度；建立我國(guó)高性能纖維與輕量化技術(shù)科技與人才培養(yǎng)體系；制定我國(guó)高性能纖維及輕量化復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，優(yōu)化發(fā)展環(huán)境。

碳纖維概念股顯現(xiàn)

碳纖維的明星效應(yīng)以及產(chǎn)業(yè)本身巨大的發(fā)展空間，受到了資本市場(chǎng)的關(guān)注，資本市場(chǎng)產(chǎn)生了“碳纖維概念股”。

目前，一些具有碳纖維概念的A股公司,如和幫生物、申達(dá)股份等已經(jīng)在借助資本市場(chǎng)的平臺(tái)，計(jì)劃通過(guò)非公開(kāi)發(fā)行股票募集資金投資碳纖維；恒神股份已經(jīng)通過(guò)新三板市場(chǎng)完成了兩次融資；吉林碳谷也于今年2月掛牌。目前，A股涉及碳纖維業(yè)務(wù)的上市公司有9家，包括中航高科、方大炭素、華訊方舟、上海石化等。同時(shí)，新三板掛牌企業(yè)有3家，包括恒神股份、吉林碳谷、浩源新材。

“國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)面向資本市場(chǎng)已經(jīng)走出了第一步，雖然暫時(shí)還沒(méi)有以碳纖維為主營(yíng)業(yè)務(wù)的A股上市公司，但是以碳纖維作為延伸業(yè)務(wù)的上市公司已經(jīng)有多家，初步形成了碳纖維概念股?！蓖醴f超介紹。

王穎超同時(shí)指出：“我們應(yīng)該學(xué)習(xí)借鑒日本東麗、美國(guó)赫氏和德國(guó)SGL這些全球碳纖維領(lǐng)軍企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，并鼓勵(lì)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)與下游行業(yè)，如知名汽車(chē)、航空等企業(yè)建立包括資本或戰(zhàn)略層面的深度利益捆綁合作模式。我們也建議國(guó)家有關(guān)部門(mén)開(kāi)展以完善碳纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、提高工藝技術(shù)成熟度為目標(biāo)的新一輪產(chǎn)業(yè)扶持，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)碳纖維從‘有’到‘強(qiáng)’。同時(shí)出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)碳纖維企業(yè)更多地走向資本市場(chǎng)，借助資本的力量整合碳纖維產(chǎn)業(yè)。只要我們團(tuán)結(jié)一心，國(guó)產(chǎn)碳纖維定會(huì)突破瓶頸，迎來(lái)屬于它的詩(shī)和遠(yuǎn)方！”

目前全球幾乎所有汽車(chē)企業(yè)都在開(kāi)展碳纖維汽車(chē)研發(fā)。