碳纖維行業(yè)借勢飛躍

顧杋

國產(chǎn)碳纖維行業(yè)已呈現(xiàn)“量、價、利”齊升的局面，技術(shù)水平明顯提升，涌現(xiàn)出一批具有相當(dāng)市場競爭力的重點企業(yè)，產(chǎn)銷量突破萬噸，全行業(yè)實現(xiàn)盈利。隨著全球碳纖維用量連年攀升，業(yè)界人士建議國內(nèi)加緊布局碳纖維產(chǎn)業(yè)，打造碳纖維及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)高地，以應(yīng)對碳纖維及復(fù)合材料應(yīng)用的爆發(fā)性增長。

新一代增強(qiáng)纖維應(yīng)用廣泛

“先進(jìn)功能纖維作為新材料的重要組成部分，是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，也是全球制造業(yè)發(fā)展的‘必爭高地’?！睋?jù)工信部相關(guān)人員介紹，目前，先進(jìn)功能纖維全球銷售額已超500億美元，年均增長率超20%，在舒適健康、生態(tài)環(huán)境、交通運輸、航空航天、先進(jìn)制造等領(lǐng)域具有廣闊的市場空間和增長潛力?？梢娭圃鞓I(yè)若要實現(xiàn)高端突破，必然得有新材料行業(yè)的支撐，在先進(jìn)制造、航空航天等領(lǐng)域有重要功用與廣闊市場的先進(jìn)功能纖維是新材料行業(yè)的重要組成，其中碳纖維尤以超群的綜合性能備受多個行業(yè)領(lǐng)域青睞。

作為一種含碳量在90%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料，碳纖維具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、高模量、密度低、無蠕變等特點，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好，于非氧化環(huán)境下耐超高溫、耐疲勞性好，既具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，更堅固、更輕盈、更耐久的特性僅僅通過這一種材質(zhì)就能輕易實現(xiàn)。

碳纖維通常按照原絲類型、力學(xué)性能、絲束大小三種維度進(jìn)行分類，再按不同的類別被廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電葉片、汽車、體育休閑、混配模成型、電纜芯、建筑建材、壓力容器、船舶、碳碳復(fù)材、電子電器等多個領(lǐng)域。比如按纖維數(shù)量不同可以分為小絲束和大絲束，與之對應(yīng)的碳纖維原絲也可區(qū)分為小絲束碳纖維原絲和大絲束碳纖維原絲；憑借優(yōu)異的力學(xué)性能，大絲束碳纖維被運用在多個工業(yè)場景之中。

碳纖維生產(chǎn)流程長，工序多而復(fù)雜，工藝、技術(shù)和資金壁壘較高，完整的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含從一次能源到終端應(yīng)用的完整制造過程。從全球產(chǎn)能區(qū)域分布來看，美國、中國和日本產(chǎn)能最高。日本和歐美傳統(tǒng)巨頭基本完成國際產(chǎn)業(yè)基地的布局，長期主導(dǎo)全球碳纖維行業(yè)。我國在碳纖維行業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品、成本等方面正實現(xiàn)快速突破與追趕?！?020全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》認(rèn)為，“3-5年內(nèi)，全球產(chǎn)能排名會有劇烈的變化，能進(jìn)入世界前十名的起碼需要萬噸以上產(chǎn)能，中國廠家預(yù)計有5家企業(yè)入圍前十名。全中國的碳纖維產(chǎn)能有望超過世界產(chǎn)能的50%，成為最大生產(chǎn)國”。

碳纖維是目前世界上所有高性能纖維中比強(qiáng)度和比模量最高的纖維，對于全球市場來說，拓展其應(yīng)用并不成問題，但是如何使生產(chǎn)成本下降，將之平民化，同時保持其材料性能，是整個工業(yè)界需要討論的問題。2020年，全球前5大應(yīng)用場景占據(jù)近80%的碳纖維需求，其中風(fēng)電葉片28.6%、航天航空15.4%、體育休閑14.4%、汽車11.7%、混配模成型8.9%，而我國的碳纖維需求主要由風(fēng)電葉片和體育休閑貢獻(xiàn)，共占據(jù)70.8%的碳纖維需求——碳纖維需求結(jié)構(gòu)有望升級。

擺脫高端依賴加快轉(zhuǎn)型升級

中國工程院院士、東華大學(xué)校長俞建勇指出，“在全球先進(jìn)功能纖維領(lǐng)域，纖維材料與新興科技交叉與融合，已形成前所未有的多維發(fā)展空間，呈現(xiàn)出綠色、多元、極限、智能、融合、服務(wù)等新的發(fā)展趨勢?！蔽覈谠擃I(lǐng)域近年來也取得相應(yīng)成果，碳纖維方面，目前我國已形成以江蘇、山東和吉林等地為主的，創(chuàng)新能力強(qiáng)、特色鮮明、產(chǎn)業(yè)鏈完善的碳纖維產(chǎn)業(yè)聚集地，數(shù)家具有國際競爭力的碳纖維大型企業(yè)集團(tuán)也已出現(xiàn)。并且，建設(shè)有成的國家先進(jìn)功能纖維創(chuàng)新中心為行業(yè)提供了跨領(lǐng)域的關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)、工程驗證與產(chǎn)業(yè)化支撐，為提升我國先進(jìn)功能纖維產(chǎn)業(yè)的核心競爭力增添強(qiáng)勁動能。

長期以來，國內(nèi)碳纖維及復(fù)材都高度依存海外供應(yīng)商，2017年以前進(jìn)口碳纖維占比一直都維持80%以上，2020年國產(chǎn)替代再次提速。隨著我國高端碳纖維技術(shù)的不斷突破以及生產(chǎn)向規(guī)?；头€(wěn)定化發(fā)展，企業(yè)布局逐漸向高附加值的下游應(yīng)用領(lǐng)域延伸，有望逐步實現(xiàn)進(jìn)口替代，市場走向良性健康發(fā)展道路。產(chǎn)能沒有釋放、裝備技術(shù)不過關(guān)、上漿劑占比高、纖維合格率低、質(zhì)量不能滿足應(yīng)用要求等昔日碳纖維行業(yè)亟待解決的問題均得到有效緩解。但新的問題已然出現(xiàn)：“國內(nèi)碳纖維供需失衡是某個應(yīng)用場景問題還是制備與應(yīng)用的失衡問題？”“新技術(shù)、新領(lǐng)域的牽引能力有多大？”“企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)后，對整個碳纖維行業(yè)的技術(shù)成熟度是否會有相應(yīng)提升？”“國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的安全運行是不是掌握在自己手里？”不過，在業(yè)界專家看來，在國內(nèi)“雙碳”背景下，國家大力發(fā)展的清潔能源，風(fēng)力發(fā)電、氫燃料電池汽車、光伏等領(lǐng)域都對碳纖維有著海量需求，當(dāng)國內(nèi)企業(yè)保持產(chǎn)能擴(kuò)展和制品質(zhì)量穩(wěn)定，有利于碳纖維國產(chǎn)率再度提升。

國家碳纖維工程技術(shù)研究中心主任徐樑華提醒業(yè)界看到碳纖維領(lǐng)域良好發(fā)展態(tài)勢下的隱憂，“碳纖維生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵輔料助劑、個別核心裝備、高品質(zhì)樹脂仍依賴進(jìn)口，直接影響行業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展?！睂Υ怂诙鄠€場合提出建議，“碳纖維行業(yè)抓住目前的盈利期，統(tǒng)籌解決國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展運行存在的問題；龍頭企業(yè)肩負(fù)起國產(chǎn)化配套的重任，加大對大絲束碳纖維的應(yīng)用工藝技術(shù)研發(fā)，從碳纖維及復(fù)合材料全產(chǎn)業(yè)鏈維度發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)?！?/p>