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有專家指出,我國(guó)碳纖維復(fù)合材料需求量大,但生產(chǎn)和工藝水平卻相對(duì)落后。對(duì)此,農(nóng)工民主黨中央在此次“兩會(huì)”上提交了《關(guān)于大力發(fā)展碳素新材料產(chǎn)業(yè)的建議》,以發(fā)展壯大我國(guó)碳素材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
針對(duì)前述話題,《每日經(jīng)濟(jì)新聞》(以下簡(jiǎn)稱NBD)分別專訪了中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)咨詢部主任唐見(jiàn)茂教授;農(nóng)工民主黨中央《關(guān)于大力發(fā)展碳素新材料產(chǎn)業(yè)的建議》提案執(zhí)筆人戴君惕;全國(guó)政協(xié)委員、五礦集團(tuán)總裁周中樞;中國(guó)鋼研科技集團(tuán)公司功能材料研究所副所長(zhǎng)李衛(wèi)及稀土研究院信息情報(bào)室主任竇學(xué)宏。 本文來(lái)自123
21世紀(jì)是碳素材料世紀(jì) 123456
NBD:農(nóng)工民主黨在這次 “兩會(huì)”中提交了《關(guān)于大力發(fā)展碳素新材料產(chǎn)業(yè)的建議》,作為該提案的執(zhí)筆人,您為什么把碳素新材料產(chǎn)業(yè)提到這樣一個(gè)高度?
戴君惕:高性能新材料的出現(xiàn)歷來(lái)是科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的里程碑。進(jìn)入新世紀(jì)(002280)以來(lái),碳素材料已成為全世界大規(guī)模開(kāi)發(fā)應(yīng)用的首選高性能材料。傳統(tǒng)的碳素材料是人造金剛石和耐高溫石墨材料;而新世紀(jì)最引人注目的碳素新材料是碳纖維材料、碳碳復(fù)合材料和石墨烯材料。碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、低比重、耐高溫、抗疲勞、導(dǎo)電質(zhì)輕、易加工等多種優(yōu)異性能,正逐步取代傳統(tǒng)材料,廣泛應(yīng)用于航天航空和軍事領(lǐng)域,并開(kāi)始深入到國(guó)計(jì)民生的各個(gè)方面。 copyright 123456
現(xiàn)在一個(gè)值得關(guān)注的事情是,由于老百姓意識(shí)不到石墨資源的寶貴,使得這些資源被部分發(fā)達(dá)國(guó)家買走。21世紀(jì)是碳素材料的世紀(jì),要代替20世紀(jì)的硅材料,我們要像重視稀土一樣重視石墨資源。 123456
NBD:在碳素材料中,哪種材料是重中之重?目前的應(yīng)用情況怎樣?
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唐見(jiàn)茂:最重要的代表是碳纖維復(fù)合材料,如果用于飛機(jī)制造當(dāng)中,將會(huì)比現(xiàn)在的鋁合金減重20%~40%,在節(jié)能方面則會(huì)體現(xiàn)出很大效益。波音787目前有50%用了碳纖維復(fù)合材料,空客一款飛機(jī)62%的材料也將被碳纖維復(fù)合材料取代。
碳纖維復(fù)合材料屬于一種高端應(yīng)用,代表了一個(gè)國(guó)家的整體科技水平和工業(yè)化水平,最重要是用在航空航天等高端領(lǐng)域,至少要有20~30年的發(fā)展空間。現(xiàn)在關(guān)鍵的問(wèn)題是,中國(guó)的碳纖維復(fù)合材料在產(chǎn)量和質(zhì)量上與世界先進(jìn)水平還有差距。此外,成本約束也亟待解決,一旦成本有效降低,將會(huì)在高鐵、汽車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 內(nèi)容來(lái)自123456
NBD:在碳素材料的應(yīng)用中,哪些能夠一經(jīng)投入就產(chǎn)生立竿見(jiàn)影的效果?規(guī)模產(chǎn)值能達(dá)到多大?
戴君惕:現(xiàn)在都在講節(jié)能,但是不能割裂開(kāi)來(lái),最直接的一個(gè)例子就是現(xiàn)在中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,因此要把新能源汽車考慮成新型節(jié)能汽車。我們對(duì)新能源汽車的投入非常大,如果把其中一部分投入放到碳素材料的開(kāi)發(fā)中,效果會(huì)非常明顯,并產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)效應(yīng),比單一投入新能源汽車的回報(bào)要快一些。現(xiàn)在寶馬部分型號(hào)的汽車都是采用由中國(guó)生產(chǎn)的碳素復(fù)合材料的零部件。 本文來(lái)自123
由于各地情況不同,全國(guó)的規(guī)模產(chǎn)值目前還很難估計(jì),不過(guò)我所在的湖南省如果能夠順利發(fā)展碳素材料的話,就可以形成一個(gè)1000億元規(guī)模的大產(chǎn)業(yè),全國(guó)的數(shù)字肯定會(huì)大很多。
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NBD:目前我國(guó)在碳纖維復(fù)合材料上處于什么水平?民間資本有何動(dòng)向?
本文來(lái)自123
唐見(jiàn)茂:未來(lái)10~20年,在碳素領(lǐng)域最重要的還是高性能的碳纖維復(fù)合材料。也正是因?yàn)樘祭w維成為了熱點(diǎn),民間熱錢有流入的跡象,一些資金實(shí)力雄厚的民營(yíng)企業(yè)家表達(dá)過(guò)進(jìn)入該領(lǐng)域的想法。 123,123
關(guān)注碳纖維下游復(fù)合材料企業(yè) 本文來(lái)自123
預(yù)計(jì)到2013年,中國(guó)將占據(jù)全球復(fù)合材料市場(chǎng)增長(zhǎng)43%的份額。目前國(guó)內(nèi)復(fù)合材料用于交通運(yùn)輸?shù)谋壤鄬?duì)比較小,只占5%,低于全球24%平均水平。目前高性能纖維在飛機(jī)上的比例為50%-80%,波音公司預(yù)計(jì)到2025年中國(guó)運(yùn)輸飛機(jī)數(shù)量將是原有的3倍;國(guó)內(nèi)風(fēng)電和汽車領(lǐng)域需求旺盛,高性能纖維復(fù)合材料作為一種先進(jìn)的輕質(zhì)高強(qiáng)材料,符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大容量的發(fā)展趨勢(shì)。 123456
目前世界上三大高性能纖維供需情況如下:
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1、碳纖維:目前全球碳纖維產(chǎn)能已供過(guò)于求。我們認(rèn)為,碳纖維價(jià)格若維持低位,將促進(jìn)碳纖維在高端產(chǎn)業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域中的普及應(yīng)用,由于碳纖維每一級(jí)的深加工都有高幅度的增值,碳纖維下游復(fù)合材料企業(yè)將從中直接受益。
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2、芳綸纖維:目前全球芳綸纖維整體已出現(xiàn)供過(guò)于求局面,但其中芳綸1414的供求形勢(shì)依舊偏緊。國(guó)內(nèi)芳綸纖維消費(fèi)旺盛,年復(fù)合增長(zhǎng)率約為30%。我們認(rèn)為,芳綸1313在需有一定技術(shù)含量的防護(hù)領(lǐng)域、芳綸紙高端產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)潛力較大。 123456
3、超高分子聚乙烯纖維:目前全球超高分子聚乙烯纖維供不應(yīng)求,供給缺口為9萬(wàn)噸以上;國(guó)內(nèi)供給缺口為8000噸左右,國(guó)內(nèi)部分企業(yè)產(chǎn)品已達(dá)世界先進(jìn)水平,供給是關(guān)鍵。 內(nèi)容來(lái)自123456
建議投資者關(guān)注具有技術(shù)、規(guī)模優(yōu)勢(shì)的公司,如生產(chǎn)航空航天復(fù)合材料產(chǎn)品,技術(shù)壟斷優(yōu)勢(shì)明顯的公司博云新材(002297),具有生產(chǎn)芳綸纖維中間體技術(shù)優(yōu)勢(shì)的供應(yīng)商浙江龍盛(600352)。 123456
碳纖維:新材料之王
碳纖維是由一種含碳量在95%以上的新型纖維材料,它是用一些含碳的有機(jī)纖維,如腈綸絲、瀝青及粘膠纖維等做原料,跟塑料樹(shù)脂結(jié)合在一起,放在惰性氣體中,經(jīng)碳化而成的新型纖維材料。由于碳纖維在物理性能上具有強(qiáng)度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn),可以稱之為新材料之王,因此可以廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、GOLF球棒等體育休閑領(lǐng)域。
碳纖維的分類與性能碳纖維按照用途可分為兩類:1、24K以下的為宇航級(jí)小絲束碳纖維(1K的含義為一條碳纖維絲束含1000根單絲),2、48K以上為工藝工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維。
盡管碳纖維均是有原料纖維經(jīng)高溫碳化而成,但根據(jù)基礎(chǔ)原料不同可以分為三類:1、以聚丙烯腈(PAN)為原料高溫碳化形成的碳纖維為PAN基碳纖維;2、以瀝青為原料高溫碳化形成的碳纖維為瀝青基碳纖維3、以粘膠纖維原料高溫碳化形成的碳纖維為粘膠基碳纖維。由于PAN基的碳纖維在強(qiáng)度上要優(yōu)于瀝青基、粘膠基碳纖維,在全世界的碳纖維生產(chǎn)中占有90%的比例,具有絕對(duì)性的壓倒優(yōu)勢(shì),因此我們下邊所討論的碳纖維行業(yè)均是指PAN基碳纖維。 內(nèi)容來(lái)自123456
碳纖維原絲——碳纖維生產(chǎn)的核心就生產(chǎn)碳纖維的生產(chǎn)工藝流程而言,對(duì)于碳纖維的生產(chǎn)工藝,當(dāng)生產(chǎn)聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的時(shí)候,被稱為“母體”的聚丙烯腈纖維首先要通過(guò)聚合和紡紗工藝加工聚丙烯腈而成。然后,將這些母體放入氧化爐中在200到300攝氏度進(jìn)行氧化。另外,還要在碳化爐中,在溫度為1000到2000攝氏度間進(jìn)行碳化制成碳纖維。
本文來(lái)自123
盡管碳纖維生產(chǎn)流程相對(duì)較短,但生產(chǎn)壁壘很高,其中碳纖維原絲的生產(chǎn)壁壘是難中之難,具體表現(xiàn)在碳纖維原絲的噴絲工藝、聚丙烯腈聚合工藝、丙烯腈于溶劑及引發(fā)劑的配比等。目前世界碳纖維技術(shù)主要掌握在日本的東麗公司、東邦Tenax集團(tuán)和三菱人造絲集團(tuán),這三家企業(yè)技術(shù)嚴(yán)格保密,工藝難以外露,而其他碳纖維企業(yè)均是處于成長(zhǎng)階段,生產(chǎn)工藝在摸索中不斷完善。
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碳纖維作為新材料之王,主要應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、GOLF球棒等體育休閑領(lǐng)域。但在2003年之前,尤其是2001年“911”事件之后,由于飛機(jī)制造行業(yè)出現(xiàn)短期蕭條,而其他應(yīng)用領(lǐng)域也沒(méi)有獲得快速增長(zhǎng),因此2003年左右碳纖維的需求出現(xiàn)增幅下降,但2003年之后,隨著航空行航天領(lǐng)域?qū)τ谔祭w維需求出現(xiàn)快速增長(zhǎng),風(fēng)力發(fā)電等其他工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域也出現(xiàn)快速增長(zhǎng),從而使碳纖維的需求幅度增加,全球碳纖維市場(chǎng)正以平均每年兩位數(shù)的速度快速增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2006年全球碳纖維需求量將達(dá)到2.5萬(wàn)噸/年,2010年全球碳纖維需求量則達(dá)到3.2萬(wàn)噸/年,全球碳纖維的供給與需求將出現(xiàn)緊張局面。
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航空、風(fēng)力發(fā)電推動(dòng)碳纖維需求增長(zhǎng)。首先,2003年以后,由于大量碳纖維應(yīng)用于飛機(jī)制造行業(yè),比如一架空客A380需耗用30噸碳纖維、一架波音787飛機(jī)需耗用20多噸碳纖維,隨著飛機(jī)制造業(yè)的快速發(fā)展,碳纖維在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用明顯增長(zhǎng)。
本文來(lái)自123
其次,隨著風(fēng)力發(fā)電等新能源在2003年之后的快速發(fā)展,碳纖維作為特大風(fēng)力發(fā)電葉片的主要材料,需求也出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。 copyright 123456
最后,隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,機(jī)械制品對(duì)于碳纖維等高端材料的需求也在不斷增長(zhǎng),可以說(shuō)2003年之后,碳纖維迎來(lái)了飛速增長(zhǎng)勢(shì)頭。 內(nèi)容來(lái)自123456
海上鉆井平臺(tái)、汽車等領(lǐng)域值得期待。碳纖維除了上述優(yōu)于金屬材料的性質(zhì)外,還具有耐腐蝕性,因此可以廣泛應(yīng)用于沿海鉆井平臺(tái)的構(gòu)件,比如圍欄等,而且可以減輕質(zhì)量,便于現(xiàn)場(chǎng)安裝,是碳纖維未來(lái)的巨大市場(chǎng)。
另外,碳纖維在汽車領(lǐng)域可以替代鋼材,制造CNG瓶、保險(xiǎn)桿、底盤等汽車配件,使汽車質(zhì)量降低40%以上,從而節(jié)省燃油7%,符合有效節(jié)能的未來(lái)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。 本文來(lái)自123