PAN基碳纤维海外市场发展趋势

  

  国际PAN 基碳纤维生产厂商主要有日本Toray (东丽)、Toho (东邦)、Mitsubishi Rayon(三菱人造丝),美国Hexcel (赫氏)、Cytec (氰特)和Zoltek (卓尔泰克)等公司。PAN基碳纤维是当今世界碳纤维发展的主流,占世界碳纤维市场的90%以上。
  目前,国际碳纤维市场以日本企业为主导,日本企业占全球碳纤维市场份额的55%。其中,小丝束碳纤维产品主要被东丽、东邦和三菱丽阳三家企业垄断,但由于中国、土耳其和韩国等新兴国家碳纤维产业的崛起,三家企业在小丝束碳纤维市场的份额已由前几年的约70%下降至55%;大丝束碳纤维主要有Zoltek、SGL和三菱丽阳三家生产商。
  国际主要PAN基碳纤维生产线多是从原丝开始,直到碳纤维以及中、下游产品开发。例如:日本东丽、东邦、三菱公司,美国Hexcel公司,中国台湾地区的台塑和土耳其的AKSA都是从聚合、纺丝开始。
  日本碳纤维生产线上所需关键机械设备都是由所属的机械加工厂自行加工研制,自产自用,对碳纤维原丝制备工艺路线和生产设备严格保密,仅对固定合作伙伴提供原丝,而生产设备和工艺技术一概不对外出售。目前国外主要原丝生产设备制造商,意大利MAE公司、日本川崎重工等。能够提供预氧化炉的主要国外厂商有:德国埃森曼(Eisenmann), 美国 DESPATCH 和美 国LITZLER。能够提供生产碳化炉的主要国外厂商是美国哈泊公司(Harper)、德国埃森曼(Eisenmann)、美国LITZLER和台湾聚川(联川)公司等公司。
  为了巩固现有优势,抢占市场,日本碳纤维公司均计划扩大碳纤维生产能力,并根据应用领域在市场所在地扩大产能。在飞机制造领域的份额,计划在南卡州新建碳纤维生产线,满足B-777X飞机等需求;三菱丽阳计划提高美国加州子公司的产能,满足美国风电、汽车、压缩天然气瓶(CNG)和氢气瓶增长需求;新兴企业如韩国晓星也将提高产能,用于本国火车和公共汽车等的轻量化材料,并销往中国和东南亚。
  美日都在研发更高性能的PAN基碳纤维,强度可达到9GPa以上,主要面向国防军工;在降低生产成本方面,德国碳纤维产业联盟计划在现有的基础上,将碳纤维生产成本降低90%,以扩大在汽车等产业领域应用;美国橡树岭国家实验室的腈纶大丝束原丝,PAN-CF成本预期会下降50%; 沢日本金 工业大学成立了“创新复合材料研发中心”,计划于2023年使碳纤维等高性能纤维的生产效率提高100倍,而成本下降至1/10,实现材料革命。
  辅料助剂研发 为满足不同客户的需求和提高产品性能,日韩等国均加大对特定用途的新型纤维和上浆剂的研发,如日本东邦Tenax 开发了亲和性优良的上浆剂系列和新型纤维,可织成织物、多轴向布、混合纱、三维织物等,更加适用于航空航天部件,同时也开发了适用于电子仪器外壳等用途的产品;三菱丽阳开发的高强高模PAN基碳纤维,能更好地适用于缠绕压力容器;德国SGL碳公司开发高性能的牵切纺新一代PAN基碳纤维适用于汽车部件。
  国外相关企业均公布扩产计划,与2010年相比,预计2015年全球PAN基碳纤维市场需求将达6万吨。未来随着风力发电、汽车工业、飞机制造、高压容器等产业的需求的大幅增长,到2020年,PAN基碳纤维市场需求预计将达14万吨。
  总体上看,PAN基碳纤维需求依然集中在航空航天、工业用途和体育休闲三大市场,但今后增长最快的领域是汽车工业,预期至2020年其需求将达到2.2万吨,相当于当年航空航天与军工的需求量的总和。工业用途中,CNG、氢气瓶和大型氢气储罐以及大型风力发电叶片和海上风电叶片将是今后的大市场。
  2014年起全球风电市场恢复强劲增长,2017年—2020年将以5.4%增长。新兴应用领域的不断拓展,使全球碳纤维及增强复合材料的需求量大幅增加。据有关专家预测,2011年—2020年,碳纤维整体市场增速在16%,其中:航空航天增速为12%,工业用增速为18%,体育休闲增速为7%。主要是航天航空领域与工业应用领域增速明显,体育休闲领域已经趋于饱和。
  整合国内外优势资源,开展“走出去、请进来”技术交流,加强与日本东丽、日本帝人等的技术交流与合作,锻炼培养一批高端的生产和应用技术人才,加快推动碳纤维下游应用技术开发和市场推广,将是我国企业面临的现实问题。

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