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碳纤维面临机遇与挑战

文章出处:网络责任编辑:管理员人气:发表时间:2015-08-27【

 碳纤维正被广泛地应用于各个领域,在汽车和风力发电行业的应用中尤为显著。为了确保产品安全供应,汽车制造商开始着手发展合作伙伴。从中长期来看,碳纤维生产厂家必须加大投资来满足需求,这样他们的客户才不至于被迫寻求替代品。

自从《复合材料杂志及展览(JEC Composites)》第56期发表了关于碳纤维市场的简报后,涌现出大量关于碳纤维的报道。在宇航工业统一采购、加速验证步骤、且即将交付的同时,汽车行业随后也发表报道,其中德国公司起到了引领作用。另外是日本公司,它们具有环保的创新方法,是最大的碳纤维制造商。

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碳纤维风力发电

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需求

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2010年,包括体育休闲和宇航在内的工业应用大约消耗了总产量31000t中的20000t,已占到碳纤维消费量的2/3(见图1)。到2015年,体育休闲消费量将超过7000t/年,同时工业消费量应从20000t/年增长到47000t/年,到2020年,甚至达到110000t/年(见图2)。从中期看,风电叶片可能是碳纤维需求的主要动力,而从长期看,汽车行业将促进碳纤维的需求。仅靠汽车行业就能改变碳纤维复合材料生产企业的面貌。

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产能

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聚丙烯腈(PAN)原丝是制备碳纤维最主要的原料。对于“小丝束”(小于24K),2010年产能约为57650t,2013年为71000t。由于这些产能仅仅是名义上的产量,并不代表实际产能,因此采用了产量系数进行校正。

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据统计,5家最大的“小丝束”生产企业(东丽、帝人、三菱、台塑、赫克赛尔)占据了85%的碳纤维产能,而且大约30%的碳纤维产于日本。2011年3月,日本遭遇了9级大地震,但看上去并没有影响位于日本南部的碳纤维及原丝生产线。

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新的企业(如蓝星)和新的投资商开始加入到“大丝束”行业,鉴于“大丝束”性价比较高,使之成为工业应用优先考虑的选择,将促进碳纤维产量快速增长。

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总之,PAN基碳纤维(大丝束和小丝束)的产能在2010~2013年将期望增长24%(77650~96000t,见表1)。鉴于沥青基碳纤维市场已经较为成熟,所以产能变化很小(见表2)。 本文来自123


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供需关系

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相对于需求来讲,产能可能存在一个长期的过剩现象。但实际上,很难精确地判断碳纤维产能是否真的过剩,即使与产能相比采用了理论系数。碳纤维生产企业很少,而且它们的数据保密。但是,目前存在的征兆就是:最近的金融危机在一定程度上阻碍了碳纤维产业的发展,虽然部分企业现在已得到恢复,但是其他企业受到了严重创伤。加之碳纤维产业投资巨大,厂商无法轻言放弃,这就预示着确实存在实际需求且供需已趋于平衡。同时,未来还存在诸多挑战。需求量可能会越来越大,那么如何来满足需求呢?主要取决于以下因素:技术、工厂配置、相关宣传。工厂的建设需要消耗6~24个月,首先必须获取政府授权,然后需要一段时间的设备调试过程。另外,资金筹措也是一项不容忽视的因素,而且生产丙烯腈及其聚合物PAN也是一个昂贵的生产过程。 123456


结论

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虽然碳纤维面临诸多机遇,但是前景依然乐观,汽车和风力发电就是不容忽视的潜在市场。碳纤维作为原材料,仅仅是复合材料的主要成本之一,而且厂商也正在努力降低碳纤维的价格。产量又取决于价格,改进原丝可能是一条不错的解决途径。

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我们知道,相对于其他材料,碳纤维的产量依然很低,比如铁(碳纤维产能为60000t,而铁产能为1400000000t,铝产能为35000000t)。 123456


为了进一步解释我们的观点,文章补充了本领域2 位专家的言论:SGL集团商业分析&战略规划主任Uwe Kobs博士和Kemrock公司总经理Ketan Buch先生。

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Uwe Kobs:目前,我们还没有看到工业生产的、比PAN更有效的生产满足基本且达到所需性能指标的碳纤维(最小拉伸强度4.0GPa、最小模量220GPa)的途径。

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Ketan Ruch:5月9日,Kemrock在吉吉拉特邦瓦尔道拉市开创了印度第一条碳纤维生产设备,这个合资企业技术来源于位于邦加罗尔的国家宇航实验室。 内容来自123456


我们正在生产3~24K小丝束、性能接近T700的碳纤维,此种碳纤维是强度/模量的最好折中产品。 123456


我们的中期发展规划是到了第二阶段末,2012年,计划产能达到1000t,此阶段开始生12~48K碳纤维。其中增加的600t将用于商业市场甚至出口,到2013年将开拓更多的应用领域。Kemrock也将决定生产织物和预浸料,并将在以下方面开拓业务:航空、风力发电、坦克、运输和建筑。此外,也已规划采用自主产权的碳纤维和树脂生产部件。(翻译 彭公秋 责编 十月)

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