全球高端碳纤维与中国的低端强化材料

魏道培

碳纤维是一代新型的强化纤维，属于复合纤维材料，内加树脂、金属、陶瓷，水泥和其他材料，既能形成一种新型的可用于航天、汽车、风能，压力容器、体育用具和娱乐设施。碳纤维属于具有特殊功能的新型材料，其加工工艺和生产要求较高。

2015年，在全世界碳纤维工业产品中，基于吡啶基偶氮的碳纤维占碳纤维产量的90%以上。全球这类纤维生产总量为14.2万吨，其中短纤维占70%。

全世界拥有大规模碳纤维生产能力的厂家主要在欧美日。2015年，全世界碳纤维五大厂商为：日本东京人造纤维织物公司、日本帝人公司、SGL公司、三菱人造丝公司及台湾塑料公司，以上公司占全球生产总量的60%。其中，东京人造纤维织物公司年产量达4万吨（含佐尔泰克公司年产量1.3万吨），占世界产量的28%。

2015年，全世界碳纤维需求量达5.9万吨，其中用于航空航天、汽车工业和体育医疗器材的占比分别为22%、62%和16%。然而，业内所看到的却是，近年来，碳纤维的需求量呈暴增态势，尤其是汽车工业、风能、压力容器和其他市场。据行业媒体分析，到2022年，全世界72%的碳纤维将在各个行业普及应用，其中23%用于汽车，21%用于风能。就拿汽车工业来说，其材料越来越提倡轻质强化，因此越来越多的复合材料将为汽车工业利用。诸如宝马、奔驰、法拉利、通用、兰博基尼、福特和其他汽车制造商已开始用碳纤维取代钢材，宝马和SGL公司开发的新型车身碳纤维材料越来越多，宝马系列i3、i8甚至整个车身都采用碳纤维材料。2015年全世界碳纤维复合材料市场价值达15.8亿美元，并且在今后几年里，年增长率将达30%。

中国碳纤维工业起步较晚，能够大规模生产的范围主要在强化型复合材料领域，但中国的碳纤维工业发展却异常迅速。尽管目前生产规模较小，年产量较小，成熟的技术产能也仅限于T300型，但现在也已能生产T800型碳纤维。这主要是因为中国公司掌握的技术较落后，成本过高。伴随近三年来国际碳纤维市场价格走低和生产效率低下，中国碳纤维生产企业面临经营困难的境地。2015年，中国碳纤维总产量为4000吨，且完全自给自足的不到20%。尽管如此，截至2016年2月15日，中国已突破日本封锁，逐渐开发出高性能的碳纤维。

2015年，中国大陆境内碳纤维制造商超过30家，未来5年内，年增长也不过15%。中国超过1000吨产能的企业屈指可数。中国中复神鹰碳纤维有限公司年产量为6300吨，属于中国最大的碳纤维制造商。不过，从碳纤维到终端复合材料的完整生产链正在形成。

中国的碳纤维生产虽然仍处于方兴未艾的发展初期，但需求量却与日俱增。中国政府采取扶持的经济政策，鼓励企业涉入碳纤维和复合材料开发。中国目前已开发出用于新能源汽车配件的碳纤维材料，并且涉足碳纤维复合材料研发的公司越来越多。

西方认为，到2020年，中国与世界的碳纤维研发将同步发展，例如，在如何降耗增效、开发全球潜在市场的供需上，在预测未来的发展方向上，在应用领域和竞争模式等等方面，中国正在采取措施，跟上世界先进国家的步伐。其实，中国更应该像西方那样，掌握最新技术，在碳纤维复合材料应用领域，如航天、汽车、风能、体育和休闲做出市场规模预测，并跟随世界最新发展趋势。

碳纤维的生产属于高能耗与高成本项目。可最近，美国能源部国家橡树岭实验室开发出一种生产方式，可降低碳纤维生产成本50%，并且降低能耗60%。美国媒体认为，这种新型的生产方式并不复杂，因此具有十分广阔的前景。它可经协商授权给任何一家企业。中国企业可直接与美方协商获得相关技术。

碳纤维虽然属于先进的强化材料，但长期以来，生产成本高，生产规模难以扩大。为此，这家实验室早在十余年前就投下重金，开展研究低能耗高产出的技术，其核心成果是，把复杂的生产过程简单化，节约能耗，降低成本，生产要求不高，而产品质量却适用于汽车材料、风能设施、高压气储和基础设施的生产领域。

碳纤维是一种含有碳元素的初级聚酯粒子，通过控制系列热加工和拉伸步骤过程，使其形成一种新型的具有特殊功效的材料。在商业领域，它被称为聚丙烯腈或PAN。它是通过化学修正、改性和优化，最大限度地强化终端产品的机械性能。这与丙烯酸纤维具有类似的化学性能，但后者与前者的用途截然不同，后者是用于纺织服装和地毯领域的材料；而碳纤维材料则是用于航空航天和汽车领域的材料。其强度远远大于后者。美国的这家实验室研究人员声称，纺织级的PAN是一种低成本的碳纤维，却是高端碳纤维生产需要跨越的必经之路。而中国大规模生产的碳纤维还停留在低端领域。要想跨越就必须走出车间，探索潜在的大规模生产途径。

若要实现这一步，那么首先就是需要引进高端碳纤维生产技术的先进设施，创建高度自动化和相当生产规模的碳纤维转化工厂。不仅如此，碳纤维用途不同，那么其性能也就迥异。因此，要创建宏大的碳纤维工业，就需要与之配套的带各种机械属性的检测仪器与设备。欧美日跨国供应商都具备与之配套的检测设备，并能提供产品最初加工产品原型。这就是中国人所说“兵马未动，粮草先行”的道理。

事实上，中国已有多家企业通过自主改装设备、系统优化工艺，攻克了高性能碳纤维生产的关键设备技术。但这仅仅是凤毛麟角。包括涉足该行业的研发企业、公司和国家管理部门仍要高度关注国际上最新推出的新技术、新产品，这样才能最及时最充分地利用国外研发成果，让中国的碳纤维工业实现跨越式发展。

（据美国纺织创新网最新资料http：//www.innovationintextiles.com/industry-talk/cutting-carbon-fibre-costs-in-half/

http：//www.reportlinker.com/p03605799-summary/Global-and-China-Carbon-Fiber-and-CFRP-Industry-Report.html）