一、碳纖維定義及分類

碳纖維是一種含碳量90%以上的纖維狀碳材料，它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特性，強(qiáng)度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼耐腐蝕、比耐熱鋼耐高溫、又能像銅一樣導(dǎo)電，集優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能于一身。

碳纖維物理化學(xué)性能示意圖

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　　根據(jù)碳纖維制備原絲的類型、碳纖維性能和其功能性分別將碳纖維分類。

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二、碳纖維行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈上依次有原材料、中間材料、復(fù)合材料以及終端成品四大部分，每一級(jí)深加工都會(huì)產(chǎn)生高附加值。碳纖維生產(chǎn)的原材料包括原絲聚合、紡絲、炭化。中間材料即把碳纖維編織成布或者針刺成氈，做成預(yù)浸料，將碳纖維布和樹(shù)脂預(yù)先結(jié)合在一起。最終的制品即復(fù)合材料就是利用碳纖維布或者預(yù)浸料通過(guò)成型工藝進(jìn)行成型。

碳纖維下游應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)難度較高，各工藝參數(shù)必須系統(tǒng)配合，復(fù)合材料設(shè)計(jì)與成型需要銜接，下游領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)發(fā)需要較長(zhǎng)的研發(fā)過(guò)程。加之研發(fā)投入高、生產(chǎn)成本高，導(dǎo)致碳纖維應(yīng)用范圍長(zhǎng)期局限在一些高端領(lǐng)域。

近年來(lái)，隨著碳纖維應(yīng)用成本的下降，碳纖維下游應(yīng)用領(lǐng)域逐步由航空航天、體育休閑等擴(kuò)展到一般工業(yè)領(lǐng)域，風(fēng)力發(fā)電、壓力容器、交通運(yùn)輸、輸電電纜等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展。

碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈

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三、國(guó)際碳纖維行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、國(guó)際碳纖維行業(yè)發(fā)展歷程

國(guó)際上聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的生產(chǎn)，從20世紀(jì)60年代起步，經(jīng)過(guò)70 ~ 80年代的穩(wěn)定發(fā)展，90年代的飛速發(fā)展，到21世紀(jì)初其生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)成熟。行業(yè)發(fā)展初期，碳纖維主要用于軍工和宇航，經(jīng)過(guò)50余年的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在向工業(yè)領(lǐng)域和普通民用領(lǐng)域擴(kuò)大。

國(guó)際碳纖維行業(yè)發(fā)展歷史大致可以分為四個(gè)階段：

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2、國(guó)際碳纖維競(jìng)爭(zhēng)格局

世界碳纖維的生產(chǎn)主要集中少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，日本是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國(guó)，日本的三家企業(yè)：日本東麗、日本東邦和日本三菱麗陽(yáng)目前擁有全球丙烯腈基碳纖維50%以上的市場(chǎng)份額。目前，世界碳纖維技術(shù)主要掌握在日本公司手中，其生產(chǎn)的碳纖維無(wú)論質(zhì)量還是數(shù)量上均處于世界領(lǐng)先地位，日本東麗更是世界上高性能碳纖維研究與生產(chǎn)的“領(lǐng)頭羊”。

美國(guó)是繼日本之后掌握碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家之一，同時(shí)又是世界上最大的丙烯腈基碳纖維消費(fèi)國(guó)，約占世界總消費(fèi)量的1/3.

碳纖維主要以 PAN 為主，PAN 基碳纖維產(chǎn)品主要分為大絲束(48K~480K)和小絲束(1K~24K)，分別以日本和美國(guó)為代表。世界主要生產(chǎn)大絲束碳纖維的廠家是美國(guó)福塔菲爾、卓爾泰克和阿爾笛拉三大公司，其大絲束的生產(chǎn)能力之和占世界總量的 75%。日本東麗公司、三菱公司目前也開(kāi)始量生 24K 級(jí)別大絲束碳纖維。

大絲束碳纖維行業(yè)國(guó)際企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

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世界小絲束碳纖維生產(chǎn)主要被東麗、東邦和三菱所控制，三者合計(jì)占據(jù)了全球小絲碳纖維名義產(chǎn)能的 70%以上。目前世界 PAN 基小絲束碳纖維按地區(qū)的生產(chǎn)能力亞洲約占50%，美洲約占 30%，歐洲則占20%。此外，日本石墨纖維和三菱公司瀝青基碳纖維生產(chǎn)能力約占世界總量的78%。

小絲束碳纖維行業(yè)國(guó)際企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

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四、我國(guó)碳纖維行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、碳纖維行業(yè)發(fā)展歷程

我國(guó)碳纖維工業(yè)的起步可以追溯到1962年，總體上與日本碳纖維的研發(fā)同步進(jìn)行，但在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和集中度方面卻存在較大差距。

中國(guó)碳纖維發(fā)展歷程如下圖所示：

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2、碳纖維市場(chǎng)供給分析

中國(guó)對(duì)碳纖維的研究始于20世紀(jì)60年代，近五十年來(lái)發(fā)展速度非常緩慢，主要發(fā)展期集中在近十年，尤其是在“十一五”期間，碳纖維產(chǎn)量才開(kāi)始出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。目前，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模仍然較小、產(chǎn)品規(guī)格單一，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供不應(yīng)求，主要依靠進(jìn)口。

(1)碳纖維產(chǎn)量

近幾年我國(guó)碳纖維行業(yè)“有產(chǎn)能，無(wú)產(chǎn)量”的現(xiàn)象嚴(yán)重，2016年我國(guó)碳纖維產(chǎn)能達(dá)到約1.8萬(wàn)噸，而實(shí)際產(chǎn)量?jī)H為4600噸左右。雖然我國(guó)碳纖維規(guī)劃及在建產(chǎn)能較大，但實(shí)際產(chǎn)量卻較少。

另外，碳纖維行業(yè)總體技術(shù)尚不成熟穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量及性價(jià)比相對(duì)較低，未來(lái)幾年我國(guó)碳纖維行業(yè)在自主研發(fā)有所突破的情況下，產(chǎn)量將會(huì)保持較快增長(zhǎng)，中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計(jì)，2017年能接近5500噸，到2020年有望達(dá)到7920噸左右。到2022年，我國(guó)碳纖維產(chǎn)量將超過(guò)1萬(wàn)噸。

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(2)碳纖維需求規(guī)模

碳纖維需求攀升，其中工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用將是未來(lái)需求增加的主要?jiǎng)恿Γ禾祭w維在體育休閑、建筑、飛機(jī)和風(fēng)機(jī)葉片上的應(yīng)用已比較成熟，在汽車上的市場(chǎng)也逐漸開(kāi)啟，并且在其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也是日趨增長(zhǎng)。隨著規(guī)模化生產(chǎn)和產(chǎn)品技術(shù)提升導(dǎo)致的成本下降，碳纖維有望得到大規(guī)模普及。其中汽車應(yīng)用將會(huì)是未來(lái)碳纖維的一個(gè)重要的下游。按照近年來(lái)我國(guó)碳纖維需求量年均增速，預(yù)計(jì)“十三五”期間我國(guó)碳纖維需求量將保持15%以上的年均復(fù)合增速，到2022年我國(guó)碳纖維需求量將超過(guò)5萬(wàn)噸。

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五、政策助力碳纖維行業(yè)快速發(fā)展

2000年，我國(guó)只有山東、吉林等地有極少數(shù)企業(yè)涉足碳纖維產(chǎn)品，年生產(chǎn)線規(guī)模僅為幾十噸，且產(chǎn)品水平落后。2005年后，隨著國(guó)家出臺(tái)相關(guān)扶持政策，碳纖維產(chǎn)業(yè)駛上發(fā)展快車道。

碳纖維行業(yè)相關(guān)行業(yè)政策

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六、我國(guó)碳纖維行業(yè)相關(guān)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

我國(guó)布局碳纖維企業(yè)眾多，目前我國(guó)布局碳纖維行業(yè)的上市公司主要有康得新、光威復(fù)材等，行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀的公司還有包括中復(fù)神鷹、中簡(jiǎn)科技、恒神股份等。

1、康得新

康得新與康得集團(tuán)共同布局碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈。形成了全產(chǎn)業(yè)鏈布局和完整的碳纖維輕量化工業(yè)化產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)，對(duì)外合作全球最牛的汽車輕量化設(shè)計(jì)(雷丁公司)、技術(shù)研發(fā)中心(慕尼黑大學(xué))、寶馬汽車零配件最大供應(yīng)商(GFG)、寶馬碳纖維企業(yè)(SGL)，共同推進(jìn)碳纖維的發(fā)展。未來(lái)將打造完整的新能源汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈以及商業(yè)生態(tài)鏈。

康得新與控股集團(tuán)共同布局碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈

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2、光威復(fù)材

公司是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)品種最全、生產(chǎn)技術(shù)最先進(jìn)、產(chǎn)業(yè)鏈最完整的碳纖維行業(yè)龍頭企業(yè)之一。主要產(chǎn)品包括碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預(yù)浸料、玻璃纖維預(yù)浸料、碳纖維復(fù)合材料制品及碳纖維核心生產(chǎn)設(shè)備等，具備不同系列碳纖維產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)能力。

公司是國(guó)內(nèi)少數(shù)實(shí)現(xiàn)盈利的碳纖維企業(yè)。主營(yíng)業(yè)務(wù)收入主要來(lái)自于軍品材料銷售，主要客戶為軍工企業(yè)。目前公司已具備將核心技術(shù)應(yīng)用于民用領(lǐng)域的條件，正在推進(jìn)相關(guān)核心技術(shù)在民用領(lǐng)域中的應(yīng)用。2016年公司碳纖維產(chǎn)能共計(jì)327噸，其中 T300產(chǎn)能176 噸，已經(jīng)穩(wěn)定供貨十年；T800 產(chǎn)能105噸，與國(guó)外同類產(chǎn)品相當(dāng)，具備生產(chǎn)能力 (承擔(dān)國(guó)家項(xiàng)目任務(wù)，未進(jìn)行批量生產(chǎn))；T700 產(chǎn)能46 噸(2016年 11-12 月已經(jīng)小批量生產(chǎn)，形成試運(yùn)行產(chǎn)能)。高強(qiáng)型 T1000 級(jí)碳纖維已經(jīng)突破關(guān)鍵技術(shù)，目前正處于小批量試制階段，高模型 M55J 級(jí)碳纖維已經(jīng)基本掌握關(guān)鍵裝備制造技術(shù)與關(guān)鍵工藝路線。

2016年光威復(fù)材收入結(jié)構(gòu)

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3、恒神股份

江蘇恒神股份有限公司創(chuàng)建于2007年8月，占地107萬(wàn)平方米，公司下設(shè)三個(gè)事業(yè)部(碳纖維、中間產(chǎn)品和復(fù)合材料事業(yè)部)，兩大中心(工程技術(shù)中心、營(yíng)銷中心)，在英國(guó)布里斯托建立了歐洲技術(shù)研發(fā)中心，廣泛吸收和消化國(guó)際上先進(jìn)的技術(shù)資源。組建了碳纖維及其復(fù)合材料領(lǐng)域的國(guó)際化技術(shù)團(tuán)隊(duì)，引進(jìn)國(guó)內(nèi)碳纖維及復(fù)合材料行業(yè)專家60人，并從國(guó)外知名公司引進(jìn)各類專家15人。

恒神股份目前擁有5條完整的碳纖維生產(chǎn)線，同時(shí)采用連續(xù)聚合、間歇聚和濕法紡絲、干噴濕紡工藝進(jìn)行生產(chǎn)，碳纖維年生產(chǎn)能力5000噸。恒神建立“碳纖維-上漿劑-織物-樹(shù)脂-預(yù)浸料-復(fù)合材料和應(yīng)用設(shè)計(jì)”的完整產(chǎn)業(yè)鏈，已成為中國(guó)碳纖維行業(yè)的一大亮點(diǎn)。集碳纖維及復(fù)合材料設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、技術(shù)應(yīng)用服務(wù)為一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，擁有從碳纖維到上漿劑、織物、樹(shù)脂、預(yù)浸料、復(fù)合材料產(chǎn)品及設(shè)計(jì)應(yīng)用服務(wù)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通、汽車、海洋工程及新能源等領(lǐng)域。

恒神股份全產(chǎn)業(yè)鏈布局碳纖維

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4、中簡(jiǎn)科技

中簡(jiǎn)科技一直致力于高性能碳纖維產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，生產(chǎn)的ZT7系列高性能碳纖維率先實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)航空航天重點(diǎn)型號(hào)的全面批量穩(wěn)定應(yīng)用。中簡(jiǎn)科技是專業(yè)從事高性能碳纖維及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，是具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)高性能碳纖維及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)制造商，具備高強(qiáng)型ZT7系列、ZT8系列、ZT9系列和高模型ZM40J十名纖維工程產(chǎn)業(yè)化能力，并已成為國(guó)內(nèi)航空航天領(lǐng)域ZT7系列碳纖維產(chǎn)品的批量供應(yīng)商。

2014-2017年中簡(jiǎn)科技收入及利潤(rùn)統(tǒng)計(jì)

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七、碳纖維行業(yè)發(fā)展前景

我國(guó)碳纖維經(jīng)歷艱難緩慢的發(fā)展期后，即將迎來(lái)發(fā)展的春天：中國(guó)從上世紀(jì) 60 年代開(kāi)始碳纖維生產(chǎn)的研究，同時(shí)也是碳纖維的消費(fèi)大國(guó)，然而我國(guó)碳纖維消費(fèi)仍主要依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)在原絲的生產(chǎn)和碳化技術(shù)上存在技術(shù)瓶頸，產(chǎn)品仍處于初級(jí)階段，落后世界領(lǐng)先水平，同時(shí)以美、日為首的發(fā)達(dá)國(guó)家始終保持著對(duì)中國(guó)碳纖維行業(yè)嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)也導(dǎo)致碳纖維企業(yè)常年虧損。未來(lái)，隨著技術(shù)的逐步突破，在下游需求的拉動(dòng)下，中國(guó)的碳纖維行業(yè)將迎來(lái)發(fā)展的春天。