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    碳纖維產(chǎn)業(yè)釋放良機
    ——2019全球碳纖維復(fù)合材料市場報告

    2020-05-22 09:31:44林剛編輯陳楠
    紡織科學(xué)研究 2020年5期
    關(guān)鍵詞:碳纖維復(fù)合材料

    文/林剛 編輯/陳楠

    據(jù)預(yù)測,全球碳纖維產(chǎn)業(yè)的市場需求量將在2025年達(dá)到20 萬噸,2030年將達(dá)到40 萬~50 萬噸。我國碳纖維產(chǎn)業(yè)的“國際比較優(yōu)勢”依然嚴(yán)重欠缺,未來3~5年,國內(nèi)碳纖維企業(yè)更應(yīng)認(rèn)真苦練內(nèi)功,打造自主控制的產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài),抓住中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展時期。

    歷經(jīng)60年的努力,全球碳纖維產(chǎn)業(yè)在2019年第一次把碳纖維的需求做到10 萬噸以上,這是碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)雜性決定的。2019年的碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域,除了如航空航天、體育器材、汽車、建筑補強、模塑混配等經(jīng)典分市場的穩(wěn)步發(fā)展之外,風(fēng)電葉片、壓力容器市場也增長迅速,成為驅(qū)動整個市場的重要引擎。另外,各大碳纖維公司均看好單通道飛機平臺大量采用碳纖維的前景,這為市場注入了強大的活力。

    2020年幾乎所有產(chǎn)業(yè)都會受到新冠肺炎疫情的影響,碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)也不例外。然而,疫情終究會過去,從產(chǎn)業(yè)效益角度來看,無論疫情如何發(fā)展,世界大國對這個與國家及產(chǎn)業(yè)安全相關(guān)的產(chǎn)業(yè)從來不會放松警惕。當(dāng)絕大部分核心技術(shù)被掌握之后,下一個10 萬噸的增長,時間會急劇縮短,據(jù)預(yù)測,2025年市場需求量將達(dá)到20 萬噸,2030年將達(dá)到40 萬~50 萬噸。

    我國碳纖維產(chǎn)業(yè)的“國際比較優(yōu)勢”依然嚴(yán)重欠缺,未來3~5年,企業(yè)更應(yīng)認(rèn)真苦練內(nèi)功,打造自主控制的產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài),抓住中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展時期。

    1 前言

    1.1 世界碳纖維發(fā)展簡史

    1959年,日本大阪工業(yè)試驗所(Osaka Technical Research Institute)的近藤昭男博士(Dr.Akio Shindo)發(fā)明了PAN 基碳纖維制備技術(shù),從此拉開了全球碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展序幕。“讀史明智,鑒往知來”,讓我們一起來回顧歷史。

    上世紀(jì)60年代碳纖維產(chǎn)業(yè)的特點是實驗室技術(shù)的研發(fā)。主要以日本與英國為主導(dǎo),日本主要有大阪工業(yè)試驗所、東海碳素公司(Tokai Electrode Mfg.Co., Ltd.)和日本碳素公司(Nippon Carbon co., Ltd.)(他們最早從近藤昭男博士處獲得專利授權(quán))、東麗(1961年開始研究,之后繼承了東海碳素與日本碳素近10年的研究成果,并在1970年獲得近藤昭男的專利授權(quán))、三菱、東邦等。英國主要有皇家航空研究所(RAE)、皇家原子能公司(AERA)、考陶爾茲(Courtaulds)、羅爾斯·羅伊斯(Rolls Royce)等。盡管杜邦公司在1942年就推出了腈綸商品,但以美國聯(lián)碳公司(UCC)為代表的美國企業(yè)還在致力于攻克粘膠基,因此美國的聚丙烯腈(PAN)基碳纖維發(fā)展晚于英國與日本。

    上世紀(jì)70年代的特點是工程化技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用的開拓。工程化能力實現(xiàn)了150 噸/年,期間,英國、美國、日本技術(shù)合作頻繁。上世紀(jì)60年代末,英國羅爾斯·羅伊斯的發(fā)動機項目RB-211 遇到重挫(后期基于這款發(fā)動機形成了著名的瑞達(dá)系列),這其中包含了當(dāng)時碳纖維唯一的應(yīng)用機會——發(fā)動機風(fēng)扇葉片。1972年,美國赫拉克勒斯(Hercules)獲得英國皇家航空研究所碳化技術(shù),原絲采用考陶爾茲。日本東麗、東邦、三菱也紛紛與美國相互轉(zhuǎn)讓技術(shù)。美國與日本在1972年分別用碳纖維制造了高爾夫球桿與釣魚竿,風(fēng)靡世界。同一時期,碳纖維復(fù)合材料實現(xiàn)了在航空航天結(jié)構(gòu)上進(jìn)行工程化應(yīng)用,包括軍機和民用機,并在軍機上實現(xiàn)了批量生產(chǎn),為碳纖維工業(yè)這個嬰兒找到了“應(yīng)用乳汁”。

    上世紀(jì)80年代的特點是工業(yè)化、產(chǎn)品系列化,及應(yīng)用實現(xiàn)重大突破。單線產(chǎn)能達(dá)到千噸/年,東麗公司基本開發(fā)完成了現(xiàn)有絕大部分產(chǎn)品型號——初期的T300,中期的T800、T1000,末期的M60J。1980年波音公司提出了商用飛機對碳纖維的要求,1982年開始將T300 應(yīng)用在B757、B767 及航天飛機上。由于缺乏應(yīng)用的支撐,英國開始以轉(zhuǎn)讓技術(shù)為生,其中包括對北京化工學(xué)院及吉林化學(xué)公司的兩項技術(shù)轉(zhuǎn)讓,同樣的技術(shù)也賣給了印度、俄羅斯與巴西。同時期,美國誕生了一個開拓工業(yè)碳纖維的廠家——卓爾泰克(ZOLTEK)。而位于中國臺灣的臺塑企業(yè)與美國Hitco公司進(jìn)行技術(shù)合作,開啟了中華民族的碳纖維工業(yè)化時代。

    上世紀(jì)90年代的特點是并購及爭搶市場份額。美國航空材料廠赫氏(Hexcel)并購了美國赫拉克勒斯的碳纖維產(chǎn)業(yè)。美國石油巨頭阿莫科(AMOCO)整合了大部分美國的碳纖維資源,不僅包括美國聯(lián)碳公司(歷史上唯一一家擁有粘膠+瀝青+聚丙烯腈基碳纖維的企業(yè)),還有東邦與美國塞蘭尼斯(Celanese)公司合作的碳纖維資產(chǎn),這些資產(chǎn)歷經(jīng)轉(zhuǎn)手,在2001年變更為氰特(CYTEC)。德國石墨巨頭西格里(SGL)在1997年收購了英國考陶爾茲留下的RK carbon,至此,碳纖維的拓荒者——英國考陶爾茲退出歷史舞臺(后期被中國藍(lán)星收購又活躍了兩年)。

    21世紀(jì)00年代的特點是產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為平穩(wěn),有序籌備碳纖維在航空航天、風(fēng)電、汽車的應(yīng)用。世界上發(fā)生了幾起延續(xù)上世紀(jì)90年代的并購事件,除了氰特,西格里從高爾夫球桿廠阿爾笛拉(ALDILA)收購了合資碳纖維的股份,東邦收購了美國福塔菲爾(Fortafil)碳纖維,立足美國。2007年卓爾泰克與風(fēng)電巨頭維斯塔斯(VESTAS)建立合作,將碳纖維用于風(fēng)電。中國開啟了狂飆猛進(jìn)的碳纖維投資熱潮,除了中國大陸,韓國、俄羅斯、土耳其、中國臺灣等國家和地區(qū)也有不少新進(jìn)入者,現(xiàn)在依存的有韓國曉星、土耳其DOWAKSA。

    21世紀(jì)10年代的主要特點是應(yīng)用的急劇擴大及產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步整合。首先是號稱碳纖維飛機的B787 與A350 分別在2011年和2014年完成首架交付,航空航天級碳纖維需求迅猛增加。2010年,寶馬與西格里合資在美國建設(shè)總產(chǎn)能9000 噸/年的碳纖維工廠,試圖將電動汽車徹底輕量化并控制材料源頭。2017年8月,西格里確認(rèn)收購寶馬在汽車碳纖維合資企業(yè)的股份,寶馬退出碳纖維產(chǎn)業(yè)。由于拉擠板成功應(yīng)用于葉片梁帽,風(fēng)電巨頭維斯塔斯對碳纖維需求空前增長,碳纖維產(chǎn)業(yè)內(nèi)部加劇了整合,標(biāo)志性的事件是2014年底,東麗收購了卓爾泰克。同一時期,國內(nèi)產(chǎn)業(yè)大浪淘沙,強者愈強。

    總結(jié)碳纖維60年的發(fā)展歷史:既有近藤昭男、威廉姆·瓦特等依然閃耀的科學(xué)大師;也有在其中沉沙折戟的眾多著名公司,如日本東海、碳素、旭化成;英國皇家原子能公司、考陶爾茲、羅爾斯·羅伊斯、BP 公司;美國聯(lián)碳、阿莫科、塞蘭尼斯;德國巴斯夫(BASF);更有歷經(jīng)風(fēng)浪,依然傲立潮頭的如日本東麗、東邦、三菱等??偨Y(jié)成功公司的特點:用30年時間實踐完成實驗線-工程線-工業(yè)化發(fā)展路徑,注重產(chǎn)業(yè)鏈與應(yīng)用生態(tài)的開發(fā)。

    1.2 中國碳纖維發(fā)展簡史

    對比世界碳纖維的60年發(fā)展,碳纖維在中國有57年的發(fā)展歷史。

    20世紀(jì)60年代研究起步:最早是1962年中科院長春應(yīng)用化學(xué)所成立以李仍元為組長的“聚丙烯腈基碳纖維的研制”課題組,開展基礎(chǔ)研究,同期開展研究的還有沈陽金屬研究所張名大。

    20世紀(jì)70年代的特點是舉國研發(fā)。上世紀(jì)70年代初,中科院化學(xué)所為了滿足國家國防需要,組建了高分子復(fù)合材料物理研究室,重點研究“碳纖維連續(xù)化制備”和“縮短碳纖維制備周期研究”并取得“四氯化錫”催化等成果;同時,上海合成纖維研究所成立,開展硫氰酸鈉法丙烯腈原絲研究;1972年,化工部吉林化工研究院開展硝酸法研制碳纖維PAN 原絲,并在年產(chǎn)3 噸裝置上取得硝酸一步法制取原絲,供山西燃化所(今山西煤化所)和長春應(yīng)化所研究碳纖維。山西燃化所用間接預(yù)氧化和碳化做研究,并開展連續(xù)預(yù)氧化和碳化試驗。1975年上海合纖所提供給冶金部上海碳素廠2 噸原絲研制碳纖維。1975年11月13-24日,時任國防科委主任的張愛萍在北京主持召開了一次專題會議,部署國內(nèi)碳纖維研究工作,由國家計委安排500 萬元資金做啟動費,制定了10年發(fā)展規(guī)劃,安排20 多家研究和企業(yè)單位參加,組織了原絲、碳化、結(jié)構(gòu)材料、防熱材料、測試檢驗技術(shù)5 個“攻關(guān)組” ,如由吉林化學(xué)工業(yè)公司研究院、吉林遼源石油化工廠、蘭州化學(xué)工業(yè)公司化纖廠、上海合成纖維研究所采用不同溶劑路線研發(fā)聚丙烯腈(PAN)原絲;上海合成纖維研究所,吉林、上海、蘭州、撫順4 家碳素廠,山西煤化所,中科院化學(xué)所等負(fù)責(zé)碳化技術(shù)研究;另外還安排了織物和材料應(yīng)用研究。1978年,國家科委恢復(fù),碳纖維轉(zhuǎn)由科委為主管理,從1975 到1981年底,中央各部委共投入到承擔(dān)碳纖維原絲、碳纖維制品等的民用研制資金約2600 多萬元,共建設(shè)廠房、試驗室20000 多平方米。建成PAN 原絲試制能力約50 噸/年,碳纖維長絲的試制能力1.5 ~2.0 噸/年。

    上世紀(jì)80年代的主基調(diào)是引進(jìn)。1984-1985年,國家科委鼓勵引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù),承諾給予資金支持。1984年,冶金部支持上海碳素廠試圖引進(jìn)美國Hitco 碳化設(shè)備,最終被美國國防部否決。1986年,吉林化學(xué)工業(yè)公司為引進(jìn)碳化設(shè)備進(jìn)行調(diào)研、詢價,世界各知名碳纖維公司均囿于“巴黎統(tǒng)籌條約” 限制,不轉(zhuǎn)讓技術(shù)、不出售設(shè)備,只有英國RK 公司同意出售大絲束預(yù)氧化爐和碳化爐,經(jīng)過談判、考察,吉林化學(xué)工業(yè)公司最終以450 萬美元購買了生產(chǎn)能力為100 噸(12K)/年的碳化設(shè)備及相應(yīng)測試儀器,按當(dāng)時匯率折合2731 萬元。1990年經(jīng)多次試車,預(yù)氧化爐運行尚可,碳化爐始終開不起來。聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)和聯(lián)合國工發(fā)組織(UNIDO)批準(zhǔn)在北京設(shè)置 “碳纖維及其復(fù)合材料的開發(fā)應(yīng)用”項目,由北京化工學(xué)院和北京航空材料研究所共同承擔(dān),總經(jīng)費共250 萬美元;北京化工學(xué)院經(jīng)調(diào)研,同樣是除英國RK 公司外沒有廠家愿意出售技術(shù)和設(shè)備,最后由北京化工學(xué)院提供工藝參數(shù),委托英國RK 公司加工制造了一套10 噸級(12K)預(yù)氧化、碳化中試線,加工費56 萬美元。項目歷經(jīng)磨難,幾次因“可能應(yīng)用于軍事”而險些遭到封殺,原定3年完成的項目拖了7年,1993年6月才勉強“驗收”,之后運行效率不高。

    上世紀(jì)90年代的特點是停滯。只有吉林化纖、吉林碳素廠和北京化工學(xué)院還在 “慘淡經(jīng)營” ,維持小批量供貨,其他研發(fā)單位基本退出了這一領(lǐng)域,吉林化工研究院硝酸一步法到1998年終止生產(chǎn)。

    21世紀(jì)00年代的特點是“大干快上”掀起碳纖維熱潮。歐美的禁運導(dǎo)致市場上T300-3K 的價格漲到8000 元/公斤且有價無市,嚴(yán)重影響軍機的生產(chǎn)??萍疾繘Q定設(shè)立碳纖維專項,組成了專家小組,由中科院化學(xué)所副所長徐堅任組長,北京化工大學(xué)徐樑華任副組長,并把碳纖維列入“863 計劃”新材料領(lǐng)域。2002年,安徽華皖集團(tuán)從英國引進(jìn)AMEC(DR.ROSE) 的PAN 和CF 技術(shù)和設(shè)備,碳化能力200 噸/年。此后,如吉林化學(xué)(后中石油吉化公司)、北京化工大學(xué)、中科院山西煤化所、山東大學(xué)、東華大學(xué)等一批科技機構(gòu),迅速成為工業(yè)技術(shù)的轉(zhuǎn)讓者,2000~2010這10年間,據(jù)不完全統(tǒng)計,上碳纖維項目的企業(yè)超過40 家,投資規(guī)模超過300 億元人民幣,全世界的碳纖維設(shè)備制造廠迎來了中國市場的強勁需求。

    21世紀(jì)10年代的特點是反思“狂飆猛進(jìn)”和“優(yōu)勝劣汰”。2012年,筆者與申屠年合作發(fā)表了《對中國碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀的反思》,得到行業(yè)及政府主管部門的廣泛認(rèn)同與共鳴。從產(chǎn)業(yè)角度,燒錢開始讓人心慌與絕望,出現(xiàn)了很多“爛尾樓”與“僵尸企業(yè)”。同時,認(rèn)真積累技術(shù)、踏實工作的企業(yè)迎來了春天:光威集團(tuán)與中簡科技發(fā)展有限公司成功上市,中復(fù)神鷹扭虧為盈,吉林化纖成為國內(nèi)原絲龍頭,中石化上海石化大展宏圖。整個中國碳纖維企業(yè)從高峰時超過40 家變成如今的10 余家企業(yè),顯示出市場優(yōu)勝劣汰的力量是巨大的。

    上述的中國歷史素材,均摘自國內(nèi)碳纖維復(fù)合材料專家如李克健、羅益峰、陳紹杰、徐堅等老師的文章,在此一并致謝!

    1.3 國外與中國發(fā)展史的比較

    對比碳纖維在全球和在中國發(fā)展的60年,我們能得到什么呢?總體印象,如同碳纖維老前輩中科院化學(xué)所原副所長吳人潔曾說的:我們就像一個剛醒來的人,打哈欠,伸懶腰,總也起不來床。這種“起不來床”的感覺至今猶存。上世紀(jì)70年代的舉國體制模式旨在解決軍品問題,而當(dāng)時國際上主流是在做工程化;上世紀(jì)80年代我們在大規(guī)模引進(jìn)時,國際上在做工業(yè)化與商業(yè)化;上世紀(jì)90年代我們進(jìn)入最困難的時期時,國際在并購與資源重整;到了21世紀(jì)初,我們在狂飆猛進(jìn)時,國際巨頭貌似平靜,實則準(zhǔn)備碳纖維在飛機、汽車及風(fēng)電葉片的巨大應(yīng)用;21世紀(jì)10年代,我們在反思并進(jìn)行優(yōu)勝劣汰,而國際在收獲大應(yīng)用帶來的大收益與大發(fā)展。對照歷史,其實并不用感到太遺憾,畢竟上世紀(jì)60、70、80年代我國的工業(yè)技術(shù)、企業(yè)化水平與世界同期差距甚大。

    如果要講遺憾,主要是2000年以后,實驗室技術(shù)簡單放大,直接躍進(jìn)工業(yè)化,缺少工程化技術(shù)開發(fā),大筆資金投入于企業(yè)的工業(yè)裝置;技術(shù)無特色,落后技術(shù)重復(fù)建設(shè)。這其中,提供技術(shù)方盲目自信,對工程與工業(yè)缺乏基本的敬畏,企業(yè)家利用小農(nóng)經(jīng)濟(jì)(或簡單制造型經(jīng)濟(jì))獲得的成功經(jīng)驗用于碳纖維,對復(fù)雜產(chǎn)品技術(shù)缺乏思考與戰(zhàn)略;社會對高科技招牌行騙缺乏辨別能力,尤其地方政府主導(dǎo)的項目多次被騙,浪費了大量的社會資源。這充分反映了整個社會“好大喜功,急功近利”的心態(tài)。當(dāng)然,也可以說這是中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入工業(yè)文明階段必然要交的學(xué)費。

    從社會層面看,“二戰(zhàn)”之后,世界各國均在大力發(fā)展科技,產(chǎn)業(yè)的社會環(huán)境相對穩(wěn)定,英國、美國、日本之間的國際合作非常頻繁。上世紀(jì)70年代,美國人創(chuàng)造的碳纖維高爾夫球桿、網(wǎng)球拍啟發(fā)了日本,后者隨后成為當(dāng)時的碳纖維體育器材強國,有效地支撐了產(chǎn)業(yè)的初步成長;上世紀(jì)80年代,美國波音公司掀起了航空碳纖維的應(yīng)用,又助力碳纖維產(chǎn)業(yè)順利完成了進(jìn)一步發(fā)展;同期,日本所有碳纖維企業(yè)均與美國公司相互轉(zhuǎn)讓碳纖維生產(chǎn)技術(shù),幫助了美國碳纖維的成長。這說明,一個先進(jìn)的材料的誕生與成長,需要全球高端應(yīng)用哺育的產(chǎn)業(yè)鏈與生態(tài)。

    圖1 全球碳纖維發(fā)展歷史里程碑

    而同期,中國政治運動頻繁,最初開始研究碳纖維的李仍元據(jù)說也受到“文革”的影響,分別轉(zhuǎn)戰(zhàn)吉林遼源石油化工廠、中國紡織大學(xué)、安徽大學(xué)堅持碳纖維研究;張愛萍主持的“7511”會議及之后的全國碳纖維大會,算是一個亮點與高峰。改革開放后的上世紀(jì)八九十年代,技術(shù)引進(jìn)是政策主格調(diào),但受制于“巴黎統(tǒng)籌條約”限制,只能引進(jìn)世界三流技術(shù);同時期,以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為主,軍工企業(yè)一片蕭條,沒有重視軍工的政策環(huán)境,嚴(yán)重缺乏應(yīng)用動力。上世紀(jì)90年代末到21世紀(jì)初,以臺資為代表的碳纖維體育器材進(jìn)入大陸地區(qū),大陸的體育器材中玻璃纖維向碳纖維轉(zhuǎn)移,這形成了新的發(fā)展動力。2005年后,軍工企業(yè)逐步得到重視,對碳纖維的需求開始觸發(fā)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。平穩(wěn)的政治經(jīng)濟(jì)發(fā)展,對特定產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。從上世紀(jì)60年代至今,我國碳纖維產(chǎn)業(yè)的主體仍是在國內(nèi)打轉(zhuǎn),沒有融入國際高端產(chǎn)業(yè)鏈與生態(tài)圈。近幾年,光威及澳盛的碳梁產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入國際產(chǎn)業(yè)鏈,這是非常令人欣慰的進(jìn)步。

    全球化的今天,嚴(yán)格意義的“自主創(chuàng)新”是不客觀與不現(xiàn)實的,更多是在人類成果基礎(chǔ)上的集成創(chuàng)新或再創(chuàng)新。我們需要解決“短板”與“卡脖子”難題,練好技術(shù)內(nèi)功,目的不是自給自足、自我封閉、與世界為敵,而是能以更強的實力融入世界高端產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài),這也是碳纖維企業(yè)發(fā)展壯大的必然之路。

    2 全球碳纖維市場

    2.1 全球碳纖維市場需求—年份

    (見圖2)

    2019年的全球碳纖維需求數(shù)據(jù)是根據(jù)國際上公認(rèn)的12%的增長率計算而來的,總需求量為103700 噸,這其中,中國的需求數(shù)據(jù)是精準(zhǔn)的37840 噸,占了36.4%。假如國際需求量數(shù)字太小,中國的占比就會更大,這顯然有悖于常識。畢竟歐美國家和日本是碳纖維需求的大國。

    2019年的全球碳纖維市場,除了如航空航天、體育器材、汽車、建筑補強、模塑混配等經(jīng)典分市場的穩(wěn)步發(fā)展之外,風(fēng)電、壓力容器市場增長迅速,這是驅(qū)動整個市場的重要引擎。另外,各大碳纖維公司均看好單通道飛機平臺大量采用碳纖維的前景。這些均為市場注入了強大的活力。

    2019年,全球碳纖維經(jīng)歷了60年的努力,把碳纖維的需求第一次做到10 萬噸以上。這是碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)雜性決定的。當(dāng)絕大部分核心技術(shù)被掌握之后,下一個10 萬噸的增長,時間會急劇縮短,我們預(yù)測2025年需求量就會達(dá)到20 萬噸,2030年會達(dá)到40 萬~50 萬噸。

    圖2 全球碳纖維需求(千噸)

    2.2 全球碳纖維市場需求—應(yīng)用(千噸)

    (見圖3)

    總體來講,絕大部分分市場,均是基于2018年基礎(chǔ),增長率為12%左右的增長:

    航空航天(包含軍工):2019 的數(shù)據(jù)比上一年增加12%,主要是波音787 及空客350 的產(chǎn)能增加。

    風(fēng)電葉片:風(fēng)電市場的碳纖維需求強勁,對比2018年增長了16%,主要依賴于風(fēng)電巨頭維斯塔斯強勢驅(qū)動,其他風(fēng)電廠家對需求的牽引還不明顯。

    體育休閑:每年按照4%~5%的中速穩(wěn)定增長。

    圖3 2019 全球碳纖維需求—應(yīng)用(千噸)

    2.3 全球碳纖維市場需求—應(yīng)用(美元)

    (見圖4)

    圖4 2019 全球碳纖維需求—應(yīng)用(百萬美元)

    2019年全球碳纖維的銷售金額為28.7 億美元,比2018年25.71 億美元增長了11.6%,銷售金額的增長并未與銷售量的增長完全對應(yīng)。主要原因是風(fēng)電市場的碳纖維應(yīng)用數(shù)量雖然大,但由于單價較低,對總體金額貢獻(xiàn)不顯著。

    2.4 全球碳纖維市場需求—產(chǎn)品(千噸)

    (見圖5)

    模量的定義:

    標(biāo)準(zhǔn)模量是指拉伸模量為230-265GPa

    中等模量是指拉伸模量為270-315GPa

    高模量是指拉伸模量超過315GPa

    小絲束Small Tow(或常規(guī)絲束Regular Tow):1-24K(含)

    表1 2019 全球碳纖維應(yīng)用分市場情況

    圖5 2019 全球碳纖維需求—產(chǎn)品(千噸)

    大絲束Heavy Tow:大于等于48K

    巨絲束Giant Tow:大于100K

    今年,我們希望引入巨絲束的概念。巨絲束并非新產(chǎn)品,這是目前腈綸的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),另外,也是國際主流預(yù)氧絲的主要原料,更是諸多功能性碳纖維材料的首選,比如碳紙、碳?xì)?、碳碳?fù)合材料的預(yù)制體等。

    巨絲束能否加入大絲束市場的競爭?這是完全可能的,從原絲角度,它可以借助腈綸行業(yè)近百年積累的工業(yè)基礎(chǔ)與成本優(yōu)勢,原絲與腈綸生產(chǎn)實現(xiàn)良好的互動與互補。從碳化角度:必須從技術(shù)上解決巨絲束在碳化線的邊際效益問題,比如超長的預(yù)氧化時間、低溫爐排廢等問題,這不是一個靈機一動的概念,而是一個復(fù)雜的技術(shù)體系。

    有人擔(dān)心巨絲束后續(xù)成型工藝,這是思維局限在經(jīng)典的小絲束成型工藝之中了。只要有高性價比的巨絲束碳纖維批量供應(yīng),產(chǎn)業(yè)鏈及應(yīng)用就會很快開發(fā)出多種多樣的成型工藝。

    3 全球碳纖維供應(yīng)

    3.1 全球碳纖維理論產(chǎn)能—制造商

    (見圖6)

    圖6 2019 全球碳纖維運行產(chǎn)能及擴產(chǎn)計劃—制造商(千噸)

    2019年,我們開始調(diào)整對產(chǎn)能的定義:之前,使用了“理論產(chǎn)能”的概念,只要有生產(chǎn)線,就被認(rèn)為具有理論產(chǎn)能,無論擁有這條生產(chǎn)線的企業(yè)是否為僵尸企業(yè)、已經(jīng)倒閉,或者這條生產(chǎn)線是否落后,甚至已經(jīng)被淘汰?,F(xiàn)在,我們對產(chǎn)能的定義為“運行產(chǎn)能”,首先擁有生產(chǎn)線的企業(yè)是處于正常生產(chǎn)狀態(tài)的,其次,企業(yè)的生產(chǎn)線不是落后與被淘汰的,而是具備生產(chǎn)能力的。

    根據(jù)統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)的變化,消減了大量全球尤其是中國的“理論產(chǎn)能”,因此,2019年的運行產(chǎn)能為154900 噸,僅比2018年增加了100 噸。

    在2019年,全世界增加的產(chǎn)能也確實非常少,之前的擴產(chǎn)計劃,要么在2018年就達(dá)成,要么在今年達(dá)成。比如卓爾泰克在匈牙利的5000 噸產(chǎn)能,就是在今年達(dá)成;赫氏的擴產(chǎn)計劃,也是在今年達(dá)成5000 噸;精功碳纖維、韓國曉星公司的2000 噸同樣是在2020年達(dá)成。今年,全球大約有11 萬噸的擴產(chǎn)計劃。

    3.2 全球碳纖維運行產(chǎn)能-區(qū)域

    (見圖7)

    世界碳纖維制造基地的競爭,充分反映了一個區(qū)域的綜合投資水平,這其中,綜合投資環(huán)境、生產(chǎn)要素,產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)是重點。

    美國的綜合投資環(huán)境很好,生產(chǎn)要素也具有全球優(yōu)勢,產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)完備(航空航天、汽車、風(fēng)電葉片等方面的應(yīng)用能力強),主要的問題是人工,尤其是熟悉纖維行業(yè)的操作工人欠缺,另外,工會也是一個讓外資企業(yè)頭疼的問題。

    歐洲的投資環(huán)境很好,產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)完備,在風(fēng)電、汽車方面比美國的市場還龐大,主要的問題是生產(chǎn)要素中的能源與人工成本昂貴。所以,歐洲的碳纖維工廠只能生產(chǎn)高附加值的碳纖維。而位于匈牙利及土耳其的碳纖維企業(yè),主要是因為腈綸工業(yè)基礎(chǔ)的原因,不能得到更好發(fā)展。

    日本的投資環(huán)境、生產(chǎn)要素及產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的優(yōu)勢都非常一般,所以,日本不是好的碳纖維投資地。然而,該國超強的技術(shù)與融入全球產(chǎn)業(yè)生態(tài)的能力,使其建廠區(qū)域在全球綜合優(yōu)勢中保持了領(lǐng)先地位。

    中國的投資環(huán)境,生產(chǎn)要素及產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈,總體上處于全球中等位置。無論是綜合投資環(huán)境、生產(chǎn)要素,還是產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài),均還有大量的改革與提升的空間。

    圖7 2019 全球碳纖維運行產(chǎn)能—區(qū)域(千噸)

    4 中國碳纖維市場

    4.1 中國碳纖維需求—年份

    (見圖8)

    2019年中國碳纖維的總需求為:37840 噸,對 比2018年 的31000 噸,同比增長了22%,其中,進(jìn)口量為25840 噸(占總需求的68%,進(jìn)口量比2018 增長了17.5%),國產(chǎn)纖維供應(yīng)量為12000 噸(占總需求的31.7%,供應(yīng)量比2018年增長了33%),2019年中國市場的總體情況是:供不應(yīng)求,無論是進(jìn)口還是國產(chǎn)纖維。

    2015(13.4%),2016(16.5%),2017(20%),2018(32%),2019(22%)……這些年碳纖維市場的發(fā)展需求相當(dāng)喜人。

    對于國產(chǎn)的12000 噸銷量,與2018年的9000 噸相比,增長了33%,連續(xù)兩年超過30%的高速增長,體現(xiàn)了國產(chǎn)碳纖維的巨大進(jìn)步,預(yù)計在2025年前后,國產(chǎn)碳纖維有望超過進(jìn)口。

    與2018年的特點類似,中國需求超高增長的主要驅(qū)動者是風(fēng)電葉片市場:2019年風(fēng)電消耗13800 噸碳纖維,對比2018年的8000 噸,增長率為72.5%。2019年用于風(fēng)電的國產(chǎn)碳纖維大約有1000 噸,而2018年是全部進(jìn)口。顯然,這幾年跳躍式增長的風(fēng)電葉片用量(2017:3060 噸;2018:8000 噸;2019:13800 噸),給國內(nèi)碳纖維企業(yè)帶來了難得的發(fā)展機遇。

    圖8 中國碳纖維需求(噸)

    4.2 中國碳纖維需求—應(yīng)用

    (見圖9)

    從中國/全球碳纖維應(yīng)用對比圖(見圖10),我們可以清晰看到我國碳纖維應(yīng)用的優(yōu)劣勢。13800 噸的風(fēng)電應(yīng)用絕大部分是為維斯塔斯服務(wù)的;體育休閑產(chǎn)品的制造一直是中國大陸與臺灣地區(qū)的強項;我們的航空航天軍工產(chǎn)業(yè)依然弱小,對碳纖維產(chǎn)業(yè)規(guī)模的推動效應(yīng)極低。當(dāng)然,從另一個角度,這些今天的劣勢也可能轉(zhuǎn)化為發(fā)展的巨大空間。

    圖9 中國碳纖維需求—應(yīng)用(噸)

    4.3 中國碳纖維需求—省份

    (見圖11)

    2019年,碳纖維用量達(dá)到千噸的省份有6 個,由于風(fēng)電碳纖維的消耗,江蘇省把長期排名第一的廣東省推到第二名。江蘇省是中國歷史上首次碳纖維需求突破萬噸規(guī)模的省份。

    從消費金額來看,廣東、江蘇、上海、山東4 個省份進(jìn)入了過億美元俱樂部。廣東依然保持第一,山東位居第四,盡管其碳纖維消耗量遠(yuǎn)大于上海,但主要是低成本風(fēng)電纖維(見圖12)。

    圖10 2019 中國/全球碳纖維應(yīng)用對比(千噸)

    圖11 2019 中國碳纖維需求—省份(噸)

    圖12 2019 中國碳纖維需求—省份(千美元)

    4.4 中國碳纖維需求—來源

    (見圖13)

    圖13 2019 中國碳纖維需求(噸)

    中國國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)量2019 保持提升,市場份額從2018年的22.8%攀升到2019年的31.7%,進(jìn)口市場份額占比為68.3%。從產(chǎn)品角度來看:

    小絲束(常規(guī)絲束)方面:日本及其韓國的分公司,依然有近萬噸的規(guī)模。他們在經(jīng)典的應(yīng)用市場的地位依然很牢固。

    大絲束市場方面:主要是卓爾泰克體系(美國占大部分,其余是墨西哥和匈牙利)有大約6000 噸規(guī)模,臺塑的5669噸中大約有4000噸大絲束市場,1669 噸小絲束市場;土耳其的1324 噸基本是大絲束市場,盡管其產(chǎn)品還不算真正的大絲束;英國的1509 噸是西格里的大絲束產(chǎn)品。

    國內(nèi)的12000 噸中,有大約5000噸是跨越大小絲束市場的,其典型代表是精功碳纖維的25K 產(chǎn)品,大小絲束的市場界限正在模糊化。

    2019年,中國的市場需求:小絲束市場容量大約有18000 噸,其中國產(chǎn)7000 噸;大絲束市場大約有14000 噸,其中國產(chǎn)1000 噸;另外有5000 噸左右(全部國產(chǎn))的產(chǎn)品跨越在大小絲束市場上。

    通過分析向中國銷售碳纖維及中間制品(預(yù)浸料+織物)的各國的金額和價格水平(見圖14、圖15),可以看出,日資及其韓國工廠的價格依然是較高的,美國的價格是由于出口高性能預(yù)浸料與織物而拉高,其主流的出口產(chǎn)品是卓爾泰克的大絲束,與墨西哥、匈牙利是類似的。中國的價格,從2018年的18(美元/公斤)調(diào)低到2019 的17.5(美元/公斤)。

    2019年,由于國際大絲束供應(yīng)量的短缺,中國價格與國際價格處于一個均衡狀態(tài),中國碳纖維及其制品批量出口已有可能。國家相關(guān)部委已經(jīng)調(diào)整了出口退稅率到13%,各廠家可以開始加大海外市場的開拓。

    5 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)

    5.1 中國碳纖維企業(yè)理論產(chǎn)能

    2018年,不包括僵尸企業(yè)(超過一年不運行,且裝置不穩(wěn)定的企業(yè)),全國碳纖維的理論產(chǎn)能為26800 噸。2019年,統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)從“理論產(chǎn)能”轉(zhuǎn)換到“運行產(chǎn)能”,通過繼續(xù)“擠水分”,又消減了企業(yè)處于停滯狀態(tài)的產(chǎn)能,以及存活企業(yè)不再開車的老生產(chǎn)線產(chǎn)能,所以,2019年,中國的運行產(chǎn)能為26650 噸(見圖16)。這個產(chǎn)能中,依然有一個大“水分”,即有些企業(yè)實際生產(chǎn)3K,但根據(jù)12K 來核算生產(chǎn)線產(chǎn)能。到2020年,筆者希望把我國的產(chǎn)能數(shù)據(jù)與國際接軌。

    圖14 2019 中國碳纖維需求額(千美元)

    圖15 2015-2019 中國碳纖維需求—平均單價

    在26650 噸的產(chǎn)能中,銷量大約是12000 噸,銷量/產(chǎn)能比為45%,對比去年的33.6%有提升。國際通常的銷量/產(chǎn)能比在65%~85%。我國已經(jīng)有企業(yè)的銷量/產(chǎn)能達(dá)到77%的高水平。建議碳纖維企業(yè)申報更合理的產(chǎn)能數(shù)據(jù),加強對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改造,使其能真正為企業(yè)創(chuàng)造更多價值。

    2019年,我們也增加了原絲運行產(chǎn)能的統(tǒng)計,吉林化纖旗下的吉林碳谷目前專業(yè)從事原絲的生產(chǎn)。精功碳纖維采用碳谷原絲,進(jìn)行碳化生產(chǎn)。這種專業(yè)分工與合作的模式,在現(xiàn)階段屬于先進(jìn)模式,并且有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

    對于其他兼顧原絲與碳化的企業(yè),是按照碳纖維運行產(chǎn)能的2.5倍來計算的。

    5.2 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)新發(fā)展

    2019年,中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的總體格調(diào)是:產(chǎn)銷兩旺+重磅擴產(chǎn)計劃及資本重組。

    繼2018年向好的市場行情后,2019年市場需求旺盛,絕大部分碳纖維廠面臨供不應(yīng)求的態(tài)勢。另外,這與我國碳纖維企業(yè)多年苦練內(nèi)功、提質(zhì)降本的努力也密切相關(guān),產(chǎn)品得到市場的普通認(rèn)可。

    2019—2020年初,有不少企業(yè)宣布了擴產(chǎn)計劃:

    2019年2月,中復(fù)神鷹宣布了投資50 億元、在西寧建設(shè)20000 噸碳纖維的重大擴建工程;

    2019年7月,光威復(fù)材與內(nèi)蒙古包頭九原區(qū)政府、丹麥維斯塔斯公司等簽署協(xié)議,將投資20 億元在包頭建設(shè)“萬噸級碳纖維產(chǎn)業(yè)化項目”;

    此外,吉林精功集團(tuán)也于2019年擴建2000 噸碳化線一條,預(yù)計2020年年中投產(chǎn);

    2020年3月,中國寶武戰(zhàn)略規(guī)劃部與浙江紹興柯橋區(qū)人民政府簽署《產(chǎn)業(yè)發(fā)展合作備忘錄》,這其中涉及到精功碳纖維產(chǎn)業(yè)。寶武集團(tuán)可能大舉進(jìn)入碳纖維產(chǎn)業(yè)。

    2020年3月,蘭州藍(lán)星碳纖維與山東省沂源縣簽訂框架協(xié)議,開始二期項目建設(shè),其中原絲50000 噸,碳纖維25000 噸。

    2020年3月,上海石化發(fā)布公告,投資35 億元,建設(shè)24000 噸原絲、12000 噸大絲束碳纖維項目。

    上述企業(yè)的絕大部分?jǐn)U產(chǎn)計劃已經(jīng)在實施之中。這些產(chǎn)能在今后幾年將逐步釋放,不僅會緩解中國碳纖維的供需矛盾,更會為中國碳纖維真正開啟大絲束時代、低成本碳纖維時代奠定基礎(chǔ)。而低成本碳纖維的批量生產(chǎn),一定會大力推動風(fēng)電葉片、汽車等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。

    在此期間,有一些關(guān)于碳纖維擴產(chǎn)的報道頻出,如“張家口興科碳鼎新材料投資80 億元建設(shè)8000 噸碳纖維”“中改低碳(上海)與哈爾濱天順化工投資20 億元建設(shè)5000 噸原絲項目”“甘肅張掖市投資60 億元,新建4000 噸T800 碳纖維及碳纖維裝備制造基地”等。在碳纖維領(lǐng)域,如此高調(diào)地“宣傳推廣”持續(xù)了近20年,碳纖維領(lǐng)域成了上當(dāng)受騙的重災(zāi)區(qū),留下了大批“爛尾樓”與破舊的設(shè)備,嚴(yán)重影響了碳纖維行業(yè)在中國社會乃至國際市場的形象。

    6 全球碳纖維復(fù)合材料市場

    6.1 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—年份

    (見圖17)

    圖16 2019 中國碳纖維原絲及碳纖維運行產(chǎn)能—制造商(噸)

    樹脂基碳纖維復(fù)合材料的需求量,是根據(jù)纖維在復(fù)材中65%的比例計算并建立的規(guī)模概念。

    6.2 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—應(yīng)用(千噸)

    (見圖18)

    圖18 2019 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—應(yīng)用(千噸)

    6.3 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料銷售收入—應(yīng)用(10 億美元)

    (見圖19)

    2019年,全球的復(fù)材收入格局與之前保持一致,航空航天依然一枝獨大。這其中包含了價格適中、用量巨大的商用飛機復(fù)材、也包含價格高企、用量中等的軍用飛機及航天相關(guān)的復(fù)材。

    盡管風(fēng)電葉片的碳纖維消耗的噸數(shù)大于航空航天,但風(fēng)電需要的是低成本碳纖維,同時,工藝也極盡簡潔,采用拉擠工藝,工藝成本低廉。所以,全球只有大約6.9 億美元的收入貢獻(xiàn)。

    2019年,對體育器材的復(fù)材收入有較大幅度的調(diào)整,之前的年份只統(tǒng)計到預(yù)浸料,今年統(tǒng)計到了構(gòu)件。所以,體育器材的收入大幅度提升到26.5 億美元。

    圖19 2019 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料銷售收入—應(yīng)用(10 億美元)

    6.4 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—區(qū)域(10 億美元)

    (見圖20)

    2019年,一方面如上所述體育器材的收入大幅度提升,由于全球大約90%的碳纖維體育器材在中國生產(chǎn),提高了中國的國際份額。

    另一方面,全球航空航天復(fù)合材料的收入調(diào)整了相關(guān)比例,分別為:北美45% (除了波音,還有大量的軍機及航天使用碳纖維復(fù)合材料);西歐25%,主力是空客的商用及軍用飛機,以及英法的軍用飛機;中國15%,從用量上,我們的比例遠(yuǎn)不到這個數(shù),但是,中國航空航天復(fù)合材料的價格高于國際同行(國際上的航空航天復(fù)材按300 美元/公斤統(tǒng)計),所以,復(fù)材收入比較大。

    體育器材及航空航天復(fù)材的調(diào)整,讓中國成為北美之后復(fù)材收入第二大的區(qū)域。

    圖20 2019 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—區(qū)域(10 億美元)

    6.5 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—制造工藝

    (見圖21)

    2019年,復(fù)合材料工藝方面,應(yīng)用于風(fēng)電葉片的拉擠碳梁發(fā)展迅速,另外,由于氫氣瓶的興起,纏繞工藝也有較大的擴張。

    圖21 2019 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—工藝(千噸)

    在航空航天市場,經(jīng)典的預(yù)浸料鋪放層合+熱壓罐的工藝,也受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn):雙通道飛機的數(shù)量相對較小,一款機型大約每月十多架的產(chǎn)能,而單通道飛機每月則有上百架的規(guī)模。預(yù)浸料鋪放層合+熱壓罐不能滿足單通道飛機的需求,所以,去熱壓罐的趨勢是明確的,預(yù)浸料也將作出相應(yīng)的改變。

    復(fù)材工藝不是不變的,反而應(yīng)該隨應(yīng)用而改變。從風(fēng)電葉片碳纖維發(fā)展歷史看,最早是采用經(jīng)典的預(yù)浸料鋪放,如此大型的葉片,要使用熱壓罐來排泡及固化,由于成本太過昂貴,通常用真空袋工藝,因此出現(xiàn)了生產(chǎn)效率低下,產(chǎn)品性能差等問題。后來,借鑒玻璃纖維的工藝方法,采用多層織物真空灌注,但是不同于單絲直徑較粗的玻纖的浸潤性,要想灌透多層的碳纖維織物,織物本身必須留出樹脂的流道,這就導(dǎo)致織物需要特殊的技術(shù),進(jìn)而增加了成本。另外,很難保證織物在樹脂的沖擊之下纖維的直線度,這就直接影響了復(fù)合材料的性能。當(dāng)維斯塔斯采用了便于大規(guī)模生產(chǎn)的拉擠板之后,風(fēng)電梁帽采用碳纖維的用量飛速增長,因為這種方式體現(xiàn)了之前工藝不具備的性價比。

    目前能滿足各應(yīng)用需求的,也不一定是最佳的工藝,一定還有其他更優(yōu)的工藝有待開發(fā)。這就需要纖維、復(fù)合材料與應(yīng)用端的緊密配合與聯(lián)合創(chuàng)新。

    6.6 全球碳纖維復(fù)合材料需求—不同基體(10 億美元)

    (見圖22)

    這個圖表旨在提示大家不要忽略樹脂基及碳基之外的其他基體復(fù)合材料,這些材料也屬于碳纖維復(fù)合材料。

    碳纖維作為一個優(yōu)質(zhì)的增強或骨架材料,除了上述的基體,未來也會有新的基體與之結(jié)合,造就出更加卓越的性能或功能。

    2019年,整個樹脂基材料中,熱塑復(fù)合材料占了大約25%的比例,金額約為43.4 億美元。

    圖22 2019 全球碳纖維復(fù)合材料需求—不同基體(10 億美元)

    6.7 中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—應(yīng)用(噸)

    (見圖23)

    2019年,中國碳纖維復(fù)合材料的總量為58215 噸。體育復(fù)材依然保持著領(lǐng)導(dǎo)地位,但是風(fēng)電復(fù)材增長迅速,增長率72.5%,超越體育器材僅僅是時間問題。

    6.8 中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料銷售收入—應(yīng)用(億元)

    (見圖24)

    2019年,全國碳纖維復(fù)合材料的產(chǎn)值為427.6 億元。

    如前所述,體育器材的統(tǒng)計方法今年納入了構(gòu)件收入的統(tǒng)計。所以,體育器材2019年的復(fù)材收入為173.38億元。

    航空航天復(fù)材的產(chǎn)值,是按結(jié)構(gòu)件來估算的,大約有150.8 億元的收入。

    風(fēng)電葉片市場,是根據(jù)拉擠板和織物來估算的,大約有29.72 億元的收入。

    7 復(fù)合材料應(yīng)用發(fā)展趨勢與展望

    7.1 航空航天應(yīng)用市場

    市場的發(fā)展趨勢,2019年對碳纖維的需求量為23500 噸(見圖25)。

    圖23 2019 中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求—應(yīng)用(噸)

    圖24 2019 中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料銷售收入—應(yīng)用(億元)

    航空航天市場的分市場份額(噸)(見圖26)。商用飛機無疑是碳纖維最有力的推動者,2019年三大因素對該應(yīng)用市場有巨大影響:一是波音737系列停飛停產(chǎn),國際航空器市場形成巨大的不確定性;二是新的單通道飛機平臺,是否會同雙通道飛機B787、A350一樣,廣泛地使用碳纖維;三是數(shù)量是雙通道飛機10 倍的單通道飛機,會采用何種復(fù)合材料工藝。這些問題可多汲取航空專家的觀點。從材料角度來看,以東麗T1100G、赫氏IM10 為代表的新型碳纖維,如果產(chǎn)能繼續(xù)擴大,成本持續(xù)降低,將在主承力結(jié)構(gòu)大量使用;對于熱塑復(fù)材在主結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,這是屬于“下一代多功能機身驗證”的方法;成熟的熱固復(fù)合材料依然是飛機主結(jié)構(gòu)的主力,除了現(xiàn)有的自動鋪放+熱壓罐工藝,RTM 工藝在A220 與MC-21 的經(jīng)驗基礎(chǔ)之上,最可能成為單通道飛機的主選工藝。

    7.2 風(fēng)電葉片應(yīng)用市場

    2019年,風(fēng)電葉片市場發(fā)展非常迅猛(見圖27),國內(nèi)預(yù)計在今年將取消補貼,所以搶裝勢頭依然延續(xù)。

    根據(jù)彭博新能源財經(jīng)公布的“2019年全球風(fēng)電整機制造商市場份額排名”,在市場需求方面,2019年全球新增陸上及海上風(fēng)電裝機容量分別為53.2GW及7.5GW,其中中國占據(jù)全球半壁江山,中國市場新增裝機總?cè)萘繛?8.9GW(包含26.2GW 的陸上及2.7GW 的海上風(fēng)電裝機),全球市場占比48%;在市場供給方面:維斯塔斯2019年風(fēng)機新增裝機容量9.6GW,以18%的份額領(lǐng)先全球;全球十強中有6 家是中國企業(yè)。

    2019年年底筆者與臺塑高級專員周中洋交流,他提供了寶貴的意見供大家參考:“SIMENS GAMESA 已經(jīng)開始使用拉擠板制作樣機;GE-LM 的使用拉擠板的工藝在開發(fā)中;Nordex 在歐洲已經(jīng)開始批量使用拉擠板生產(chǎn)葉片;遠(yuǎn)景風(fēng)電已經(jīng)開始用拉擠板制作樣機。預(yù)計2020年全球風(fēng)電對碳纖維的需求將達(dá)到31272 噸,兩年之后,預(yù)計碳纖維需求大于44139 噸。”

    圖25 航空航天碳纖維需求—趨勢(噸)

    圖26 2019 航空航天碳纖維需求—分市場(噸)

    圖27 風(fēng)電葉片碳纖維需求—趨勢(噸)

    盡管對風(fēng)電葉片領(lǐng)域的預(yù)測很樂觀,但是,確實也存在一定風(fēng)險:新冠肺炎疫情及風(fēng)電發(fā)展的階段性規(guī)律,有可能會讓上述的預(yù)測不符或落空。

    2019年,維斯塔斯在中國的動作頻頻,與澳盛擴大了碳梁的合作,與光威集團(tuán)合作在內(nèi)蒙擴建碳纖維工廠,然后又與吉林化纖集團(tuán)簽訂了戰(zhàn)略協(xié)議,之前,曾與卓爾泰克、臺塑、土耳其DOWAKSA 進(jìn)行了戰(zhàn)略合作。據(jù)此,可以大膽地猜測:維斯塔斯應(yīng)該非常清楚碳纖維未來在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展方向,其更清楚碳纖維的成本構(gòu)成。如此猜想之下,不免為國內(nèi)的風(fēng)電巨頭暗自擔(dān)憂:不要等到全球碳纖維資源已經(jīng)被對手控制了,才認(rèn)識到碳纖維在未來風(fēng)電的戰(zhàn)略意義,希望這些想法只是“杞人憂天”。

    7.3 體育休閑應(yīng)用市場

    體育休閑應(yīng)用市場近年來的需求發(fā)展情況如圖28,2019年的需求量為15000 噸。

    體育市場的分市場份額如圖29:

    2019年,中國復(fù)合材料學(xué)會與國家體育總局裝備中心牽頭,匯集體育界及復(fù)合材料屆專家學(xué)者及企業(yè)家,籌備“中國復(fù)合材料體育器材聯(lián)合專業(yè)委員會”。這個“專委會”的工作任務(wù)是“集成國際設(shè)計經(jīng)驗 、增強技術(shù)研發(fā)能力、國家助力品牌運營、競技產(chǎn)業(yè)共同進(jìn)步”。

    2020年的新冠肺炎疫情為全球的體育運動蒙上了一層陰影:各類文體活動大幅度減少,相關(guān)的體育器材企業(yè)由于訂單的減少,加上之前中美貿(mào)易戰(zhàn)的關(guān)稅,眾多企業(yè)正備受煎熬。希望中國復(fù)合材料學(xué)會及國家體育主管部門,在這個艱難時刻,依然砥礪前行,全力推動“先進(jìn)復(fù)合材料體育器材強國計劃”的落實。

    碳纖維復(fù)合材料一直是國家產(chǎn)業(yè)政策的熱點,然而相比較而言航空航天復(fù)材應(yīng)用更受青睞,體育器材應(yīng)用受重視不夠,甚至是被輕視。但是,“體育器材不僅是全球碳纖維產(chǎn)業(yè)的孕育基礎(chǔ),更是中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的壓艙石”的客觀歷史與現(xiàn)實,不容忽視。

    7.4 汽車應(yīng)用市場

    對于汽車是否會大批量應(yīng)用碳纖維,這是目前行業(yè)最具爭議的話題。我們也多次表達(dá)了全壽命周期的“輕量化價值”的觀點。這也是工業(yè)級碳纖維的大批量應(yīng)用的“普世原則”,如果與其他現(xiàn)有材料的對比經(jīng)濟(jì)賬算不明白,就沒有批量應(yīng)用的前提。

    另外一個思維角度:碳纖維最早存在于汽車領(lǐng)域,而且一直在發(fā)展(見圖30),應(yīng)用碳纖維的超級車的數(shù)量為5000 臺、超豪華車50 萬臺、豪華車500 萬臺、大眾型汽車大約1 億臺。目前,碳纖維在超級車及超豪華車的用途很廣,豪華車上也有一些碳纖維零部件。大眾型汽車的應(yīng)用的先驅(qū)是BMW I3。從目前綠色環(huán)保要求及碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展水平綜合考慮,碳纖維在汽車應(yīng)用領(lǐng)域的主要市場是豪華車。

    對于新能源汽車,盡管電池昂貴,輕量化需求迫切,但是,只要是面向大眾的,都很難支付碳纖維復(fù)合材料高昂的成本,除非是功能性的必須需求,比如燃料電池的氣態(tài)擴散層(GDL)及高壓氫氣瓶。

    7.5 壓力容器應(yīng)用市場

    2019年,燃料電池汽車依然是全球的熱點,對于碳纖維產(chǎn)業(yè),主要的機遇是氣態(tài)擴散層及高壓氫氣瓶。

    氣態(tài)擴散層(GDL):目前的主流工藝是碳纖維紙與織物作為基體材料,與高碳基體材料結(jié)合碳化,形成碳碳復(fù)材,進(jìn)行疏水性處理之后,涂覆微孔碳微粉涂層。世界上主要的GDL 廠家為東麗,西格里以及加拿大Ballard旗下材料廠。東麗與西格里近期都在大幅度擴產(chǎn),價格依然高企與供不應(yīng)求。我國也有一些企業(yè)從事GDL 的研發(fā)與小批量制造,但是,缺乏碳纖維材料的基礎(chǔ)與支撐,這些企業(yè)是走不遠(yuǎn)的,希望我國碳纖維企業(yè)重視這個材料的研發(fā),否則這個材料會成為我國燃料電池“卡脖子”環(huán)節(jié),影響氫能源產(chǎn)業(yè)安全(見圖31)。

    高壓氫氣瓶:首先有別于其他氣瓶,燃料電池的氣瓶,要實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的成本。美國能源部的技術(shù)路線圖:碳纖維生產(chǎn)成本需要從現(xiàn)在的15 美元/(kW·h),降低到8 美元/(kW·h),大約需要實現(xiàn)T700 或以上的性能,價格大約為12.6 美元/公斤(目前這個檔次的纖維國際價格是18~22 美元/公斤)。這對現(xiàn)有的碳纖維產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力,會形成巨大的挑戰(zhàn)。

    從碳纖維生產(chǎn)線到最終的注塑零件,中間環(huán)節(jié)太多,層層加碼,導(dǎo)致最終用戶的使用成本太高

    7.6 混配模成型應(yīng)用市場

    混配模成型(Molding& compound)嚴(yán)格講,不是一個應(yīng)用市場,而是對工藝的描述,但由于這些工藝橫跨的應(yīng)用領(lǐng)域多,所以,把它歸類成一個應(yīng)用,便于說明。混配(compound)是指非連續(xù)碳纖維增強塑料,主要包括短切增強和LFT。玻纖D-LFT 在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用證明了這種復(fù)合材料形態(tài)的優(yōu)勢。模成型(Molding)主要是指片狀模塑料Sheet Molding Compound-SMC,團(tuán)狀模塑料Bulk Molding Compound-BMC。由于回收碳纖維的加入,讓這些非連續(xù)形態(tài)的,非連續(xù)形態(tài)加連續(xù)形態(tài)的混合結(jié)構(gòu),展現(xiàn)出一定的發(fā)展空間(見圖32)。

    從事短切碳纖維增強塑料的,通常是改性塑料企業(yè),比如SABI、RTP、POLYONE、COMPTEX、POLYNT、廣東金發(fā)科技等。他們通常是從碳纖維企業(yè)采購短切碳纖維,采用雙螺桿混配造粒,然后再銷售給應(yīng)用單位做注塑成型。這其中有較多的問題:首要就是一個界面問題,碳纖維生產(chǎn)廠家通常是將B 等品,通過二次上漿,加工成短切纖維,原始的環(huán)氧漿料通常還包裹在二次漿料之內(nèi),在后續(xù)的高溫工藝中,環(huán)氧漿料會分解,對產(chǎn)品構(gòu)成界面缺陷。另外一個重要問題是從碳纖維生產(chǎn)線到最終的注塑零件,中間環(huán)節(jié)太多,層層加碼,導(dǎo)致最終用戶的使用成本太高,這些都局限了短切碳纖維更廣闊的應(yīng)用空間,如對這個產(chǎn)業(yè)及生態(tài)鏈一定程度的重整,可以迅速擴大應(yīng)用面及用量。

    7.7 建筑應(yīng)用市場

    本領(lǐng)域指的是廣泛意義的建筑,不僅包括通常意義的建筑,也包括了建筑機械、橋梁、隧道及工業(yè)管道等,復(fù)合材料的應(yīng)用主要有如下幾個領(lǐng)域:建筑橋梁的補強;藝術(shù)型建筑的主體結(jié)構(gòu);建筑機械;橋梁;抗震防震建筑;管道補強。

    上述應(yīng)用市場中,有80%~90%的碳纖維用于建筑橋梁的補強。早期的加固用碳纖維產(chǎn)品完全依賴于從以日本東麗為代表的發(fā)達(dá)國家的廠商進(jìn)口,直至21世紀(jì)初隨著我國工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展,逐漸出現(xiàn)國產(chǎn)碳纖維布、碳纖維板等加固材料?,F(xiàn)階段基礎(chǔ)設(shè)施加固材料領(lǐng)域除福瑞斯、西卡、東麗等國外品牌,以上海悍馬為代表的國產(chǎn)品牌正在快速崛起并逐步被國內(nèi)外市場廣泛認(rèn)可,這些行業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)的崛起,也對曾經(jīng)混亂的國內(nèi)市場做了一場洗牌,“魚龍混雜”的狀況有了根本性的改變,市場集中度加強,更利于這個行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展(見圖33)。

    圖31 壓力容器碳纖維需求—趨勢(噸)

    圖32 混配模成型碳纖維需求—趨勢(噸)

    7.8 碳碳復(fù)材應(yīng)用市場

    2019年,碳纖維在碳碳復(fù)材領(lǐng)域平穩(wěn)增長(見圖34),主要應(yīng)用于剎車盤市場,國際的主要企業(yè)是:法國的Messier-Bugatti 公司,美國的Honeywell 公司、B.F.Goodrich 公司、Goodyer 公司和英國的Dunlop 公司。中國的飛機剎車盤企業(yè)主要有中航飛機股份有限公司西安制動分公司、博云新材、西安超碼等。航天部件的主要生產(chǎn)企業(yè)是國內(nèi)航天的相關(guān)院所,碳碳復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能成為大型固體火箭喉襯、發(fā)動機的噴管、擴散段,端頭帽等的首選材料;熱場部件的國際主要生產(chǎn)企業(yè)是德國的西格里公司,日本的東海碳素公司等;國內(nèi)從事碳碳復(fù)合熱場材料的企業(yè)包括西安超碼、航天睿特、博云新材、中南大學(xué)、南方搏云等。預(yù)制體是碳碳復(fù)材的重要材料,國內(nèi)的主要生產(chǎn)企業(yè)是:中材科技南京玻璃纖維研究院、江蘇天鳥高新技術(shù)有限公司、天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所、江蘇飛舟高新科技材料有限公司。

    上述市場中,最大的熱點是熱場部件的高速增長,據(jù)國內(nèi)預(yù)制體龍頭企業(yè)江蘇天鳥高新技術(shù)股份有限公司總經(jīng)理繆云良介紹,國內(nèi)市場這一領(lǐng)域2019年增長了25%。

    7.9 電子電氣應(yīng)用市場

    2019年,電子電氣市場平穩(wěn)增長(見圖35)。

    首先是功能性應(yīng)用領(lǐng)域:短切碳纖維增強塑料具有防靜電、電磁屏蔽等功能,在復(fù)印機、打印機、數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)傳輸電纜接頭等領(lǐng)域早已經(jīng)有成熟應(yīng)用,對比其他的如炭黑、金屬等類似材料,碳纖維增強塑料的成本降低,會在這一市場實現(xiàn)穩(wěn)定擴展。

    圖33 建筑碳纖維需求—趨勢(噸)

    力學(xué)增強方面:主要的產(chǎn)品形態(tài)有長碳纖維增強塑料(LFT)和連續(xù)碳纖維增強材料。LFT 其實是一個介于短切與連續(xù)之間、兼顧了成本與性能的一個很有前景的產(chǎn)品形態(tài)。而熱塑界面臨的問題則在如何在塑料中保持較長的長度及均勻分散,這些技術(shù)障礙阻礙了這一產(chǎn)品更廣闊的應(yīng)用。連續(xù)碳纖維增強材料,主要是用于輕薄筆記本的殼體,其中有經(jīng)典工藝的熱固殼體,也有熱塑殼體。

    2019年,電子電氣領(lǐng)域?qū)μ祭w維需求的重大增長是:液晶平板顯示器生產(chǎn)過程的機器人的輕量化。大面積平板玻璃在生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)運及儲存一直采用碳纖維牙叉,這是高模量瀝青碳纖維的天下,其作用是防止移動平板玻璃過程中的振動。利用碳纖維復(fù)材的輕質(zhì)高強,可以更好地保證平板玻璃搬運得平順。

    5G 基站對材料的需求也是行業(yè)的熱點,對于碳纖維材料,除了有特殊輕質(zhì)高強要求的通訊塔建設(shè)和局部的需要電磁屏蔽的部件對碳纖維復(fù)合材料有需求可能,還未現(xiàn)其他產(chǎn)業(yè)機遇。

    7.10 船舶應(yīng)用市場

    目前,船舶領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求主要是:競賽類船舶、超豪華游艇、高速客船及軍事用途的船舶。多年來,除了競賽類船舶,不斷追求復(fù)合材料新工藝及新技術(shù),其他船舶的發(fā)展缺乏熱點。

    圖34 碳碳復(fù)材碳纖維需求—趨勢(噸)

    圖35 電子電氣碳纖維需求—趨勢(噸)

    人類在探索海洋資源時,有一個從近海到深海到超深海的過程,比如海上石油的開采,近海還可以采用陸上固定井的思維,到深海及超深海,就不得不發(fā)明各類特殊的船舶,以獲得更好的經(jīng)濟(jì)性。同時,深海的特點,對傳統(tǒng)陸上采用的金屬材料會有很大的挑戰(zhàn),這就為碳纖維復(fù)合材料提供了巨大的機遇(見圖36)。

    除了海洋石油,近幾年,海上風(fēng)電蓬勃發(fā)展,盡管目前主要在近海的淺水,借用陸上風(fēng)電的思路,做固定塔筒,但隨著近海資源的消耗,或者技術(shù)的變革,漂浮式風(fēng)電一定會成為必然。漂浮式風(fēng)電與漂浮式石油平臺還有一定的區(qū)別,這就需要船舶系統(tǒng)開發(fā)新型的風(fēng)電漂浮平臺,如何固定這些平臺,可能會為碳纖維復(fù)合材料帶來新的應(yīng)用機遇。

    7.11 電纜芯應(yīng)用市場

    2019年,此領(lǐng)域全球需求是1100噸(見圖37)。

    2019年,美國CTC 公司授權(quán)了巴基斯坦的特許制造商,繼續(xù)擴大其市場應(yīng)用。據(jù)CTC 網(wǎng)站消息,到2019年,他們總共在全球建設(shè)了750 個ACCC 導(dǎo)線項目,總共完成的電纜里程接近10萬公里。2020年初,該公司宣布ACCC InfoCore?系統(tǒng)和首次商業(yè)部署,該系統(tǒng)可快速、準(zhǔn)確地確保ACCC?Conductor的正確安裝。

    國內(nèi)電纜芯方面,2019年國家電網(wǎng)的一條電纜發(fā)生斷裂事件后,整個國家電網(wǎng)的建設(shè)計劃暫停,這對行業(yè)產(chǎn)生了一些不良影響,2020年有望恢復(fù)重新建設(shè)。中復(fù)集團(tuán)前董事長張定金表示,針對電纜芯品質(zhì)問題,中復(fù)集團(tuán)采取了兩個創(chuàng)新工作,一是在電纜芯預(yù)埋光纖,可以實時監(jiān)控電纜芯的品質(zhì)情況,二是將CTC 推崇的大直徑、單根芯材,變成多根、小直徑芯材的組合體,這樣可以增強于性,同時減少可能破化的擴展,組合體依然可以保持設(shè)計強度,正常服役。他們正在驗證上述的技術(shù)創(chuàng)新,一旦達(dá)成,將促進(jìn)中國電纜芯市場的發(fā)展。另外,同樣的思路,也將為碳纖維橋梁電纜提供新的機會。

    7.12 其他應(yīng)用市場

    軌道交通

    這幾年,我國利用碳纖維復(fù)合材料對軌道交通做輕量化的研發(fā)工作進(jìn)展很快并卓有成效。在德國舉行的柏林國際軌道交通技術(shù)展(InnoTrans 2018)上,中國中車正式發(fā)布新一代碳纖維地鐵車輛“CETROVO”,同期,中車長春軌道客車研制的復(fù)合材料輕軌車——武漢東湖“光谷量子號”在長春軌道交通展上首次向公眾展出。2019年年底,新一代碳纖維地鐵在廣州試跑。中車青島四方與國內(nèi)多家碳纖維復(fù)合材料企業(yè)合作,共同開發(fā)車頭罩,設(shè)備艙裙板等構(gòu)件。軌道交通,尤其是高鐵的工況是非常復(fù)雜的,所以,需要長時間積累相關(guān)的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗。短期內(nèi),碳纖維的需求很難產(chǎn)生較大增量。這是一個具有中國特色、重大意義的碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài),社會各界應(yīng)充分重視這個應(yīng)用生態(tài)的開拓,長期堅持必有巨大回報。

    碳纖維功能材料

    如上面所提及的燃料電池的氣態(tài)擴散層(GDL),碳纖維的功能性應(yīng)用將會有巨大的發(fā)展,尤其在儲能電池領(lǐng)域,碳?xì)郑ㄊ珰郑┳鳛橐毫麟姵氐碾姌O材料,已經(jīng)在廣泛使用;在碳?xì)值幕A(chǔ)上生長碳納米管,替代鉛酸電池的鉛板電極,此應(yīng)用正在快步工業(yè)化與商業(yè)化;鋰離子電池中,已經(jīng)有很好的多微孔碳纖維材料的實驗室產(chǎn)品,可以提升鋰離子電池的能量密度。

    8 觀察與思考

    8.1 對中國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本看法

    8.1.1 “小絲束”與“大絲束”并非技術(shù)上的高低,而是商業(yè)驅(qū)動的不同品種

    制備小絲束與大絲束的技術(shù)有較大的不同:從我國企業(yè)從事小絲束的研發(fā)過程看,3K 是最容易的,到6K 和12K 難度就增加了很多。而48K 或以上的大絲束甚至巨絲束,無論是聚合紡絲,還是氧化碳化,主要由于高通量,就帶來很多復(fù)雜的技術(shù)與工程問題。企業(yè)選擇大絲束品種重要的目標(biāo)是追求低成本和大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用,這僅僅是一種商業(yè)的考慮,與技術(shù)高低沒有任何關(guān)系。這個道理,就如同汽車行業(yè)的法拉利與大眾,是各具商業(yè)優(yōu)勢的不同產(chǎn)品而已,不存在高低之分。

    圖36 船舶碳纖維需求—趨勢(噸)

    圖37 電纜芯碳纖維需求—趨勢(噸)

    數(shù)十年來,我國碳纖維跟隨日本企業(yè)(尤其東麗)的技術(shù)路線,在小絲束制備上取得了較大的成效。然而對于大絲束的制備,在總體系統(tǒng)技術(shù)層面,我國基本上還是“門外漢”,在裝備及工程方面缺乏經(jīng)驗。而市場的需求是巨大的,我們應(yīng)奮力發(fā)展大絲束制備系統(tǒng)技術(shù)。

    對于航空航天市場,性能是首要因素;對于大多數(shù)碳纖維傳統(tǒng)民用市場(包括民用航空航天),性價比成為首要因素;而對于具有大規(guī)模需求的潛力市場,比如風(fēng)電、汽車、軌道交通,價格是首要因素。這三類應(yīng)用代表三種商業(yè)驅(qū)動模式,一定會催生出各具商業(yè)價值的碳纖維品種。只有我們的碳纖維產(chǎn)業(yè)能分別滿足上述三類市場的需求,形成各自規(guī)則的商業(yè)生態(tài),我們才能走出“千軍萬馬過獨木橋”“小、散、亂”,貌似產(chǎn)能過剩的被動局面。中國的碳纖維企業(yè)的發(fā)展,一定要克服“抄作業(yè)”的毛病,看到某家的某個產(chǎn)品效益好,就一窩蜂地模仿抄襲,只有形成自己獨特的模式與效益,行業(yè)共榮,才是正道。

    8.1.2 低成本技術(shù)是一個系統(tǒng)工程

    碳纖維復(fù)合材料的低成本技術(shù)系統(tǒng),主要包括:A.新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開發(fā);B.碳化結(jié)構(gòu)形成機理及制備技術(shù);C.改良的制備技術(shù);D.裝備工程及工藝技術(shù);E.復(fù)合材料制造工藝及應(yīng)用技術(shù)。

    A.新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開發(fā):日本NEDO 在聚丙烯腈聚合時完成了熱穩(wěn)定化,原絲生產(chǎn)線出來的纖維是預(yù)氧絲,原料的替代方面,主要思路有瀝青、聚烯烴及木質(zhì)素等,目前并未有重大突破。

    B.碳化結(jié)構(gòu)形成機理及制備技術(shù):從丙烯腈到碳纖維的高效制備是當(dāng)前的核心技術(shù),目前的制備技術(shù)的能耗與排放巨大,基本是“殺敵一千,自損八百”的水平。這就隱含著巨大的技術(shù)進(jìn)步空間。

    C.改良的制備技術(shù):主要是指提“束”(大絲束)與提“速”(高速)。這些手段的用意是:提高生產(chǎn)線的通量(產(chǎn)能)來攤薄成本。這其中隱藏著一個重大的設(shè)定:投入及增產(chǎn)的邊際效益問題,等投入大于或等于增產(chǎn)效益時,這類改良技術(shù)就會停止,比如4 米以上的寬幅碳化線的增產(chǎn)邊際效益如何?還有待驗證。

    D.裝備、工程及工藝技術(shù):比如適應(yīng)于接絲與連續(xù)生產(chǎn)的原絲包裝,保證更長運行時間的排廢技術(shù),裝備廠房公用工程的折舊成本,整線的節(jié)能耗降成本,工程建設(shè)周期成本,工藝、操作及管理成本,產(chǎn)業(yè)鏈集成成本等。這些工程技術(shù)對低成本的貢獻(xiàn)巨大。

    E.復(fù)合材料制造工藝及應(yīng)用技術(shù):1996年美國先進(jìn)民用飛機新材料專業(yè)委員會編制的《下一代民用運輸機用的新材料》中提到“材料成本實際上僅占復(fù)合材料構(gòu)件總成本的8%~10%,開發(fā)下一代民用運輸機工藝的一個基本準(zhǔn)則是低成本制造的可能性。未來的發(fā)展趨勢是不斷開發(fā)低成本的制造工藝”。復(fù)合材料制造工藝的低成本化,應(yīng)用技術(shù)的低成本化,是碳纖維復(fù)合材料擴大應(yīng)用不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

    從上面的低成本技術(shù)系統(tǒng)中,可以發(fā)現(xiàn):A 與B 無疑是底層技術(shù),這是從根本上解決低成本的問題;而C中的“提束提速”是基于現(xiàn)有的底層技術(shù)上的改良選項;D 裝備、工程及工藝技術(shù)是產(chǎn)業(yè)的保障,E 復(fù)合材料制造工藝及應(yīng)用技術(shù)讓上述A-D 的努力轉(zhuǎn)化為效益。

    8.1.3 低成本技術(shù)是大小絲束共同需要的基礎(chǔ)技術(shù)

    “低成本技術(shù)是高技術(shù)”,低成本技術(shù)不是“粗制濫造”,人類的任何科技產(chǎn)品,尤其是新材料,在其發(fā)展過程之中,通常會經(jīng)歷一場深刻的“低成本技術(shù)革命”的洗禮,之后方能廣泛地造福人類。低成本技術(shù)體系與生產(chǎn)要素價格的高低沒有關(guān)系,是一個純粹的技術(shù)行為;它是針對纖維制備過程中所有的成本要素的降低,這個降低過程并不是以犧牲性能與品質(zhì)為代價的,而是通過技術(shù)手段的增效降本;低成本技術(shù)本質(zhì)上是人類對碳纖維制備的科學(xué)機理的更深刻認(rèn)識,用更高效節(jié)能的方式實現(xiàn)同樣或更高的目標(biāo),本身就是科技進(jìn)步的重要標(biāo)志。日本東麗在本土工廠的所有生產(chǎn)要素的成本均高于中國,尤其是人工,但東麗的制備成本相對國內(nèi)是有優(yōu)勢的,其核心就在于其領(lǐng)先全球的“低成本技術(shù)”。

    8.1.4 低成本與高性能并非矛盾對立,協(xié)調(diào)統(tǒng)一是產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重大方向

    當(dāng)前,軍品的超高價格只是短期的、不可持續(xù)的。國際上的軍品企業(yè)如波音公司,不僅是民用飛機巨頭,也承擔(dān)了美國大量軍機的生產(chǎn),對于同一款碳纖維,不可能在同一家公司賣出天壤之別的價格。超高價格的碳纖維解決了“從無到有”的階段性問題,但如果我們的先進(jìn)武器遠(yuǎn)比美國的貴,這將對持續(xù)發(fā)展形成重大障礙,對于航空航天(無論軍民),美國政府也多次提出“低成本”要求與戰(zhàn)略。

    目前,國際上的干噴濕法的速度已經(jīng)高達(dá)600~700 米/分,國內(nèi)也達(dá)到了500 米/分,速度地提升會帶來成本的降低,并不影響纖維的高性能;同理,對于濕紡工藝,東麗公司對ZOLTEK 的原絲生產(chǎn)線提速一倍,國內(nèi)的一些企業(yè)可以實現(xiàn)250~300 米/分的速度,對碳纖維的性能無不良影響,反而促進(jìn)了性能的提升,速度本身不是性能與質(zhì)量的負(fù)面因素,因為提速而帶來的現(xiàn)有裝置與技術(shù)的不匹配,才是真實的負(fù)面因素。

    8.1.5 催生低成本碳纖維的應(yīng)用市場已經(jīng)具備,這是中國趕超的良機

    中國的碳纖維市場有三大類:

    一是航空航天市場(規(guī)模估計在每年1400 噸),目前國內(nèi)外大約有6~7 家碳纖維廠商服務(wù)于此,規(guī)模小,成本高。

    二是體育器材等傳統(tǒng)小絲束市場,2019年需求總量是22640 噸,進(jìn)口12140 噸,國產(chǎn)10500 噸,其中,精功碳纖維與中復(fù)神鷹占比達(dá)80%,兩家企業(yè)處于微利水平,這個分市場是全球絕大部分企業(yè)的生存空間,競爭最為激烈,其他的中國碳纖維企業(yè)均是虧損。

    三是以風(fēng)電葉片、軌道交通等蓬勃興起的工業(yè)應(yīng)用市場,2019年的總需求量為13800 噸,進(jìn)口12800 噸,國產(chǎn)1000 噸。這個領(lǐng)域的國際競爭對手是卓爾泰克、西格里,以及臺塑和DOWAKSA。

    如果用現(xiàn)有的國內(nèi)技術(shù)去競爭第二個市場,結(jié)果必然是慘烈的。第三個市場,國際上均對這個工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域十分看好。其中,不僅有“饑渴需求”,更具有“暴漲”的潛能,是一個可以快速培養(yǎng)國際碳纖維巨頭的潛力市場。到目前為止,中國只有精功碳纖維在此有涉足,國際競爭優(yōu)勢還未形成。

    8.1.6 低成本技術(shù)碳纖維企業(yè)可能會對小絲束傳統(tǒng)市場重新洗牌

    民用小絲束的國際市場售價基本在15~24 美元/公斤,近幾年,大絲束的市場售價在13~14 美元/公斤。隨著低成本創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展,大絲束售價有望達(dá)到10~12 美元/公斤,如果用10美元的能力去爭搶15~24 美元的市場,一定會引發(fā)市場洗牌。

    東麗正是采取了這一策略,他們在收購了卓爾泰克低成本大絲束技術(shù)之后,推出了Z600,就是用來清理上述第二市場的追兵,阻擊不斷蠶食T700市場的競爭對手。精功碳纖維也是采用了類似大絲束的思路來爭奪小絲束市場,2019年成果斐然。

    8.1.7 國際上大絲束的高性能化有望被航空航天廣泛采用

    拉伸性能接近T700 的碳纖維定義為高性能,目前,全球的高性能大絲束纖維牌號如表2。

    腈綸稍作改造,可以作為大絲束原絲,如同卓爾泰克的做法,這類碳纖維實踐證明是可以被工業(yè)廣泛應(yīng)用的,可稱之為“腈綸基因”思路。世界還有一種存在,就是“原絲基因”的大絲束思路,采用原絲的精細(xì)化原則去建設(shè),三菱與西格里就是這個做法,這個思路之下,高性能化是必然發(fā)展結(jié)果。

    近幾年,中國的薄型預(yù)浸料技術(shù)發(fā)展迅猛,30~50GSM 預(yù)浸料價格走低。48K 以上大絲束做成絕大部分應(yīng)用需要的克重預(yù)浸料并非難事。德國西格里的大絲束預(yù)浸料已經(jīng)開始在空客350 上使用??梢灶A(yù)測:高性能大絲束會大舉入局航空航天市場,這對于要求成本的商用飛機、通用飛機及無人機而言,無疑是個喜訊。

    8.2 中國碳纖維戰(zhàn)略發(fā)展思考

    8.2.1 碳纖維在整個產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的戰(zhàn)略地位需高度重視

    碳纖維復(fù)合材料是一個產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài),主要包括原材料(碳纖維與各類樹脂),中間制品或復(fù)合材料,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及應(yīng)用,其中的戰(zhàn)略重心是碳纖維,它是從源頭決定了后續(xù)的一切?;蛘哒f,任何沒有碳纖維支撐的復(fù)合材料與應(yīng)用均不可能成大氣候。這個結(jié)論有兩層含義:第一層含義是碳纖維企業(yè)會吞噬下游、兼顧大量的中間制品與復(fù)合材料,縮短產(chǎn)業(yè)鏈,直接到應(yīng)用,大量投資中間制品或復(fù)合材料的企業(yè)需要考慮這個趨勢;第二層含義是因為碳纖維制備技術(shù)的復(fù)雜性與投資規(guī)模龐大,目前碳纖維企業(yè)可能有求于市場與應(yīng)用,但未來他們將成為整個產(chǎn)業(yè)鏈及應(yīng)用的游戲規(guī)則制定者。用戶并非永遠(yuǎn)是上帝,其中的道理類似于芯片對于電子行業(yè)的戰(zhàn)略意義。

    8.2.2 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的主要問題

    中國碳纖維產(chǎn)業(yè)解決了“從無到有”,但普遍存在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)條件下性能品質(zhì)穩(wěn)定性差的問題,成本高于國際水平。“從有到優(yōu)”的具體衡量標(biāo)準(zhǔn)是什么?是形成國際競爭優(yōu)勢,可以步入世界強手之列,其中的具體路徑是“穩(wěn)質(zhì)降本”。

    8.2.3 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略三步走

    綜合考慮全球的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)格局,我國碳纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段的主要課題是“降本增效”,提升國際競爭優(yōu)勢。十多年來,我國碳纖維產(chǎn)業(yè)在提升性能方面,取得了巨大進(jìn)步,今后幾年的重點發(fā)展是“降本”?;谶@個認(rèn)知,關(guān)于中國碳纖維的總體發(fā)展戰(zhàn)略,我們建議采用“三步走”思路與步驟:第一步是低成本大絲束擴市場,第二步是低成本高性能小絲束強能力,第三步是形成低成本高性能大絲束新特色。

    低成本大絲束擴市場:構(gòu)建一個有國際競爭優(yōu)勢的制備技術(shù)平臺,切入高增長工業(yè)應(yīng)用碳纖維市場。纖維性能在T300 上下,根據(jù)不同的應(yīng)用量身定制。這個產(chǎn)品線可以進(jìn)一步發(fā)展“巨絲束”(100K 以上),進(jìn)一步降低成本,擴大工業(yè)應(yīng)用需求。

    低成本高性能小絲束強能力:借鑒大絲束建立的低成本工程與工業(yè)體系,小絲束可以對自身的技術(shù)做一個有效的提升,以獲得國際競爭優(yōu)勢,深度參與市場競爭,提升市場集中度。

    低成本高性能大絲束新特色:借鑒小絲束的高性能傳統(tǒng)優(yōu)勢,大絲束企業(yè)可先發(fā)展高強品種,強度超過4.9GPa,進(jìn)入傳統(tǒng)碳纖維經(jīng)典市場,抓住氫氣瓶市場的巨大潛在需求;推進(jìn)高強中模品種,對標(biāo)T800 或T1100G(增加拉壓比平衡與高韌),以性價比優(yōu)勢進(jìn)入航空航天軍工應(yīng)用,實現(xiàn)高水平的軍民融合。

    8.3 碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議

    8.3.1 國家碳纖維科技發(fā)展戰(zhàn)略急需前瞻布局下一代碳纖維技術(shù)

    國內(nèi)碳纖維行業(yè)曾經(jīng)有一種說法,該領(lǐng)域已無科學(xué)問題,只有工程問題。然而同期,日本政府正在組織研發(fā)“新一代碳纖維技術(shù)”,旨在構(gòu)建10年后產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)體系,這個新一代技術(shù)的核心就是“低成本系統(tǒng)技術(shù)”。多年來,國內(nèi)一些碳纖維企業(yè)的科技發(fā)展思路是沿著東麗的T300、T700、T800、T1000、M40、M55、M60J 的產(chǎn)品系列去規(guī)劃的,然而這些產(chǎn)品,東麗在1990年前就已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。如果我們的國家科技發(fā)展戰(zhàn)略依然去尾隨一個企業(yè)的40年前的產(chǎn)品發(fā)展路徑,這顯然是不合時宜的。我國碳纖維的科技戰(zhàn)略急需從表面現(xiàn)象轉(zhuǎn)移到底層技術(shù)層面。

    碳纖維始終有兩大類永恒的科學(xué)問題,第一類是新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開發(fā),第二類是碳化結(jié)構(gòu)形成機理及制備技術(shù)。經(jīng)過60年時間發(fā)展,碳纖維制備成為一個不折不扣的高耗能、高排放產(chǎn)業(yè),碳纖維的制備成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他成熟材料,這難道就是碳纖維的必然嗎?當(dāng)然不是,僅僅從目前知曉的化學(xué)反應(yīng)的計算結(jié)果來看,也不應(yīng)該是如此高耗能的;從PAN 基的替代品就可以清楚地看到,通過提升生產(chǎn)效率能夠?qū)崿F(xiàn)低排放。人類距離掌握碳纖維的本質(zhì),還有相當(dāng)長的距離。碳纖維可以從節(jié)能減排的總體目標(biāo)去研究,列出一系列重大基礎(chǔ)研究課題。業(yè)界需要集中力量解決“卡脖子”問題,更需要氣閑神定地堅守在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,再加上國家制定長期有效的科技政策,這才能為世界碳纖維工業(yè)文明奉獻(xiàn)中國要素。

    近20年中國碳纖維高歌猛進(jìn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及對科學(xué)問題的盲目輕視,已經(jīng)裹挾了大量的科技人員,完全投身于并不見長的工程與產(chǎn)業(yè)建設(shè),碳纖維基礎(chǔ)科學(xué)研究能力正在退步與退化。如此形勢之下,產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新與持續(xù)發(fā)展難以為繼。所以,業(yè)界需要重新凝練基礎(chǔ)科學(xué)問題,重新出發(fā)。

    2019年,一些地方與企業(yè)在籌辦“碳纖維復(fù)合材料國家創(chuàng)新中心”,對于這個國家級別、全行業(yè)的創(chuàng)新中心,國家的初衷是希望研究行業(yè)的共性科學(xué)技術(shù)及前沿課題,并為全行業(yè)的發(fā)展提供堅實的科學(xué)技術(shù)支撐。所以,組織形式上應(yīng)覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)絕大多數(shù)優(yōu)質(zhì)科技單位,鼓勵有實力、有國家責(zé)任的大型企業(yè)牽頭并多作貢獻(xiàn);在投資結(jié)構(gòu)上,建議用科技經(jīng)費投入,非盈利模式;決策機制上,以科技問題為主導(dǎo)的理事會(聚集全國行業(yè)科技精英)決策機制。

    8.3.2 國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要重視碳纖維裝備的“正向設(shè)計”工作的推進(jìn)

    碳纖維產(chǎn)業(yè)長期處于核心裝備引進(jìn)的模式中,經(jīng)過十多年的產(chǎn)業(yè)實踐,碳纖維企業(yè)發(fā)現(xiàn):國外的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備在工藝適配性方面有較多的不足,更為重要的是,這些設(shè)備較難滿足企業(yè)自身的工藝創(chuàng)新需求。從世界領(lǐng)先的碳纖維企業(yè)的經(jīng)驗看,他們更多地是采用自主設(shè)計裝備、委托加工,或者購買市場標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、自行改造的模式。依靠引進(jìn)是不可能構(gòu)建自身的核心技術(shù)的。

    兩三年前,國際環(huán)境有所變化,國際上對碳纖維核心技術(shù)裝備出口中國有收緊的趨勢,碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的核心裝備也不例外,國家工信部推出的“重大短板裝備專項工程”提出:“要把握大勢,深刻認(rèn)識促進(jìn)重大短板裝備創(chuàng)新突破的重要意義,把重大短板裝備發(fā)展擺在重中之重的位置來抓,要凝心聚力,加強頂層設(shè)計,完善協(xié)同機制,切實推動新時代重大短板裝備取得突破性進(jìn)展”。這樣的遠(yuǎn)見卓識值得碳纖維行業(yè)深思。

    解決碳纖維的核心裝備,筆者不贊成“裝備國產(chǎn)化”的提法與思路,這其中隱含了“抄作業(yè)”的意味?!罢肇埉嫽ⅰ笨赡茉诤唵沃圃鞓I(yè)有用,對于復(fù)雜技術(shù)產(chǎn)業(yè)如碳纖維行業(yè),遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決問題,更難于匹配用戶的工藝創(chuàng)新。所以,應(yīng)該鼓勵“正向設(shè)計”的思維,充分借鑒世界同行裝備的經(jīng)驗基礎(chǔ)之上,根據(jù)原理、工藝、操作維護(hù)、工程等問題,“正向設(shè)計”更有價值的裝備。只要堅持走在“正向設(shè)計”的路上,創(chuàng)新成果產(chǎn)生是必然。

    8.3.3 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造自身的應(yīng)用生態(tài)環(huán)境

    所有碳纖維人都非常羨慕波音、空客對高性能纖維龐大的用量,都羨慕維斯塔斯對碳纖維巨大的用量,中國碳纖維業(yè)界都希望能有自己的生態(tài)環(huán)境。上海市科委一位領(lǐng)導(dǎo)曾表達(dá)過一個觀點:一家企業(yè)的事自己解決,兩家企業(yè)的事就用合同解決,3 家以上的事或行業(yè)共性的問題,就需要社會或政府來協(xié)調(diào)解決。而碳纖維應(yīng)用生態(tài)的建設(shè),涉及多家企業(yè)共同的長遠(yuǎn)利益,因為缺乏眼前利益的驅(qū)動,市場機制就很難發(fā)揮作用,這就是政府可以高瞻遠(yuǎn)矚及大有可為的領(lǐng)域。

    我國碳纖維生態(tài)環(huán)境的建設(shè)非常有潛力

    新材料的采用是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級換代的重要途徑。西方發(fā)達(dá)國家在不少領(lǐng)域,由于市場的不足,缺乏創(chuàng)新動力。比如:大型橋梁、建筑與島礁建筑結(jié)構(gòu);高鐵為代表的軌道交通;大直徑海上風(fēng)電;陸上與海上油田開采設(shè)備;以燃料電池為首的新能源汽車等領(lǐng)域。中國依然蓬勃發(fā)展的特色產(chǎn)業(yè)需要新材料去實現(xiàn)升級換代。

    全壽命周期輕量化價值的研究是應(yīng)用的決策基礎(chǔ)

    對于任何大規(guī)模碳纖維的應(yīng)用前景,如果沒有較好的輕量化價值的支撐,均會落空。很多應(yīng)用的輕量化價值是變化的曲線,比如汽車節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)價值的評估。碳纖維產(chǎn)業(yè)依然處于嬰兒期,本身也有巨大的發(fā)展空間,尤其是針對工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的制備技術(shù)方面。輕量化價值的上升與碳纖維成本的降低曲線有交點,這個應(yīng)用才有采用碳纖維的可能。業(yè)界整個社會要抑制“跟風(fēng)口追熱點”的浮躁沖動,平心靜氣地思考與分析是機遇還是陷阱。前幾年,由于寶馬公司的碳纖維汽車,引發(fā)了國內(nèi)的科研熱潮,其中冷靜的聲音完全被狂熱給淹沒了?,F(xiàn)在相關(guān)的項目,基本是蕭條的狀況。業(yè)界需要認(rèn)真反思,避免重蹈覆轍。

    碳纖維與應(yīng)用在互動中實現(xiàn)成長與發(fā)展

    不同于傳統(tǒng)的成熟材料的合作模式,碳纖維材料與其應(yīng)用企業(yè)有一個成長與發(fā)展的過程,雙方均應(yīng)以動態(tài)的、發(fā)展的眼光來看待這個合作,要在合作過程中促進(jìn)各自的成長與發(fā)展。這是國際上創(chuàng)新的基本規(guī)律。等待碳纖維成熟后再去應(yīng)用是錯誤的思維,在應(yīng)用中去促進(jìn)碳纖維的成熟才是正道?!案L(fēng)口追熱點”的另一面,就是“等待摘果子”。這是國內(nèi)曾經(jīng)的“后發(fā)優(yōu)勢”與成功經(jīng)驗,但西方的發(fā)明與創(chuàng)造已跟不上我們“摘果子”的速度了,好不容易有幾個“果子”,還高懸樹尖摘不到,唯有自己種下種子才能摘取果實。今天種下一粒種子明天就碩果累累嗎?看到一顆小樹苗沒有效益,能立即砍掉嗎?在對一些機遇的冷靜思考與分析之后,要堅定地走下去,應(yīng)用企業(yè)與碳纖維及復(fù)合材料企業(yè),需要共同將這顆小樹苗培養(yǎng)成參天大樹。

    8.4 新冠肺炎疫情對碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響

    新冠肺炎疫情正在沉重打擊全球經(jīng)濟(jì),2020年全球經(jīng)濟(jì)大衰退已經(jīng)是定局,衰退的程度很可能是史無前例。幾乎所有產(chǎn)業(yè)都會被不同程度地殃及,包括碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)。

    從碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用端來看,新冠肺炎疫情以來不斷有壞消息傳來:波音關(guān)閉西雅圖工廠,空客主力機型A320 產(chǎn)能降低2/3;眾多汽車總裝廠停擺;風(fēng)電巨頭紛紛關(guān)閉一些工廠;體育器材的海外訂單取消……這些應(yīng)用端的急劇縮小,已經(jīng)讓碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)感受到寒意,今后幾個月這股嚴(yán)寒會繼續(xù)加深。

    疫情無論持續(xù)多久,終究會結(jié)束。此后業(yè)界很可能會發(fā)現(xiàn):曾經(jīng)熟悉與習(xí)慣的全球化已經(jīng)悄然變質(zhì)。在之前的全球化中,只要有比較優(yōu)勢(國際競爭力),產(chǎn)品就可以暢銷世界。然而,比較優(yōu)勢并非國際經(jīng)濟(jì)中唯一發(fā)揮作用的鐵律,當(dāng)國際關(guān)系變得更加復(fù)雜之后,安全問題可能會成為國際經(jīng)濟(jì)格局的首要因素,國家及產(chǎn)業(yè)安全的意義顯然大于效益。

    2019年我國碳纖維應(yīng)用量為37840 噸,完全在國內(nèi)形成復(fù)合材料,并在國內(nèi)應(yīng)用的大約有20000 噸。其他的均為國際產(chǎn)業(yè)鏈配套,或成品銷往海外市場,其中國際產(chǎn)業(yè)鏈配套的典型就是風(fēng)電碳梁,基本兩頭在外。我國碳纖維及復(fù)合材料的出口能力還非常弱小,2019 出口大約2000 多噸,多為來料或進(jìn)料加工。37840 噸的市場需求中,進(jìn)口有25840 噸,國產(chǎn)有12000 噸。所以,總體上可以判斷:碳纖維產(chǎn)業(yè)是一半依靠海外,一半靠自己。

    碳纖維產(chǎn)業(yè)的安全問題,首先從供應(yīng)方面,無論是原料、技術(shù)還是裝備,國內(nèi)已有保障產(chǎn)業(yè)安全的基礎(chǔ)與條件,還需統(tǒng)籌布局,持續(xù)支撐,建設(shè)國家戰(zhàn)略科技力量,形成創(chuàng)新聯(lián)合體;從市場方面,主要的擔(dān)憂是體育器材及風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)鏈的外移,這會使市場需求降低50% 。體育器材國內(nèi)市場有巨大潛力,有待于“先進(jìn)復(fù)合材料體育器材強國計劃”的落實,協(xié)助大批的體育器材企業(yè)形成內(nèi)外兼顧的營業(yè)模式;我國的風(fēng)電葉片從生產(chǎn)到市場,占據(jù)全球半壁江山,完全可以形成自己的強大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。所以,總體上,碳纖維產(chǎn)業(yè)的安全保障有一定的基礎(chǔ),只要政策適當(dāng),產(chǎn)業(yè)就有巨大的發(fā)展空間。

    今后3~5年,是中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展時期。世界大國對該產(chǎn)業(yè)從來都是持有“國家及產(chǎn)業(yè)安全”的考量。從產(chǎn)業(yè)效益角度來看,我們應(yīng)認(rèn)真打造自主控制的產(chǎn)業(yè)鏈及生態(tài)。另外,產(chǎn)業(yè)的“國際比較優(yōu)勢”依然嚴(yán)重欠缺,需要業(yè)界苦練內(nèi)功,提高自身能力,無論世界風(fēng)云變幻,依然對碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)充滿信心。

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