1、我国碳纤维预浸料产业发展分析摘 要介绍了国内外碳纤维预浸料产业发展情况、行业差距，分析了当前国内发展碳纤维预浸料的优势和重要意义。由于历史原因，国内碳纤维及预浸料技术和生产规模远远落后于国外，指出国内碳纤维生产应抓住历史机遇，化被动为主动，扭转当前经营亏损局面。 关键词碳纤维 预浸料 产业 发展 市场需求 中图分类号：D922 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0178-01 1.引言 碳纤维以其优异的性能，广泛用于航空航天、能源装备、交通运输、建筑工程、体育休闲等各个领域，是国民经济和国防建设不可或缺的一种战略性新材料1。经过五十年的发展，我国碳纤维技术取得了可喜
2、的进步。碳纤维产业已初具规模，能基本满足国内少数行业的应用需要2。碳纤维产业不仅包括聚合、原丝及碳纤维的生产过程，而且包括下游碳纤维预浸料的生产及复合材料的生产与应用，发展碳纤维产业需要加快推动预浸料技术的发展。目前，国内研究开发以及生产碳纤维相关产业的呼声很高，碳纤维生产热度不减，下游预浸料产业的发展必将迎来新的发展高潮。 2.碳纤维预浸料及其市场情况 预浸料是树脂基体在一定的条件下浸渍连续纤维或织物，制成的一种包含树脂基体与增强体材料的组合物，是制造复合材料的中间材料。根据增强体材料的不同，预浸料可细分为玻璃纤维预浸料、碳纤维预浸料、芳纶纤维预浸料等不同种类。因碳纤维特性优良、用途广泛，碳
3、纤维预浸料已发展成一个重要的分支，在复合材料领域占有举足轻重的地位。在碳纤维复合材料的应用中，预浸料所占的比重较大，大约 70%以上的先进复合材料产品是经预浸料铺迭固化而成的。预浸料是先进复合材料的中间材料，它是复合材料结构的基本单元，复合材料的力学、化学性能在很大程度上取决于预浸料的内在质量。同时，复合材料的成型工艺也与预浸料的使用状态密切相关。随着材料技术的发展，碳纤维制品的应用不断得到市场认可，未来碳纤维预浸料市场需求潜力巨大。 2.1 国内、外市场情况 碳纤维预浸料属于碳纤维行业下游产品。在国际上，碳纤维生产地主要集中在日本、美国、欧洲、台湾等国家和地区。其中，日本的碳纤维技术最先进，
4、产量约占世界总产量的一半，美国消费量最大，约占世界消费量的一半以上。目前，全球每年碳纤维市场需求 75000 吨，并以每年 10-15%的速率增长，在汽车轻量化和风能市场快速增长的驱动下，预计 2020 年全球碳纤维需求量将达 150000 吨。 2.2 碳纤维市场需求分析 航空航天领域是碳纤维材料的传统市场，据预测，航空器中碳纤维复合材料的使用量，在未来十年将以每年 12%的速度继续增长。如空客A380 飞机，碳纤维复合材料用量约占机身总重量的 20%以上；波音 787飞机结构材料有近 50%需要使用碳纤维复合材料。同时，碳纤维复合材料在中小型客机中的需求也在快速增长。 碳纤维在汽车行业的需
5、求前景也是一片光明。碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用，虽然现在仅用于豪华车型，但预计未来十年，随着生产成本的进一步降低，碳纤维将会在大众车型中迅速推广。日产汽车、本田汽车和东丽公司正联合开发汽车车体新型碳纤维材料，作为下一代汽车发展的新方向。参与这一行动的合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织，计划在 2016 年前后开始量产，使车体重量较传统钢材料减重 40%，目前项目进展顺利。 2.3 国内外主要碳纤维预浸料厂家 世界著名的预浸料公司包括东丽（Toray） 、赫氏（Hexcel） 、苏泰克（Cytec） 、固瑞特（Gurit）和 TenCate。这些公司的碳纤维预浸料产品
6、在近几年呈现了新的发展趋势，表现为大丝束碳纤维预浸料在工业领域的应用优势凸显，单向碳纤维预浸料面密度达到 600g/m2，这类超厚预浸料大大提升了预浸和后续铺放工艺的效率，在风电叶片和汽车领域具有广泛的应用。 国内碳纤维预浸料厂家主要集中在东南沿海省份，与国内碳纤维生产企样相似，普遍规模较小，技术水平相对落后，自动化程度不高。 3.生产技术与设备 预浸料生产设备最早专门用于生产航空航天预浸料产品，受西方技术禁运限制，我国碳纤维工业及其下游产品的发展受到很大制约。在此条件下，国内科研人员自力更生，从玻璃纤维窄带预浸料入手，逐渐发展了碳纤维窄带预浸机，中幅、宽幅预浸料成套设备，部分产品已达到并超过
7、航空航天技术标准。与此同时，国外对碳纤维预浸料设备的限制已有所放宽，市场上已能见到少量进口预浸料成套生产设备。 随产品规格和产能不同，预浸料装备的投资规模大小不等。国内装备成功经验有限，尚处在不断摸索阶段，因此单线产能普遍较小，配套技术缺乏系统性。主要厂家有：威海光威宏程机电设备有限公司、大连橡胶塑料机械股份有限公司等。国外成熟的预浸料装备供应商包括：美国 CDI 公司预浸料生产设备（交钥匙工程） ，瑞士 Santex 预浸料生产设备等，均可提供配套生产、检测设备及其相关技术，市场认可率相对较高，但项目造价偏高。 考虑到预浸料储存条件的的特殊性，在生产预浸料产品前，需要有先做好销售渠道和工艺配
8、方的准备工作，避免库存。因此，在市场渠道未完全建成之前，不宜大量库存，应以销定产。 4.发展建议 4.1 以市场为导向，优先发展高效产业 在国际上，碳纤维行业流行这样一句话， “从原材料到碳纤维，价格从 1 变到 3；把碳纤维加工成复合材料，价格可从 3 变到 10”。不难看出，从碳纤维到复合材料，产业链延长，增加的附加值更多，最终碳纤维在复合材料中的成本将下降至 20%30%。 碳纤维织物与预浸料是碳纤维发展的中间环节，是联系生产与应用的必经之路，发展碳纤维预浸料势在必行，也是拉长产业链和提高碳纤维附加值的有效手段。根据宜兴天鸟与江山科技的发展经验，碳纤维预浸料与织物，属新型高性能复合材料，
9、属国防军工企业基础材料，也是未来民用工业的先进替代材料。通用引进的宽度为 1.2 米的碳纤维预浸料生产线，既能满足军工所需，也能满足民品应用。 4.2 加快产业转型，完善碳纤维产业链 积极开发碳纤维预浸料和织物的后续研究与加工，特别是针对国产碳纤维性能的预浸料产品开发。由于国内碳纤维生产企业数量多、规模小，进行碳纤维下游预浸料产品开发，可以迅速消除市场积压，形成布局完整、发展均衡的碳纤维产业链。同时，有利于避开投资巨大、竞争激烈、技术密集的碳纤维生产环节，便于国内大量中小企业汇集资源突破碳纤维下游应用环节。 考虑到未来国内碳纤维后续加工企业群体庞大，激烈竞争在所难免，企业应尽早布局，未雨绸缪。
10、应着力开发新型市场，与国内航空航天设备制造、风电、汽车制造等行业联合，占领市场先机，为进一步扩大碳纤维织物及预浸料产能谋篇布局。 4.3 加快自主创新能力提升 高性能碳纤维复合材料是国家材料科学发展重要组成部分，关系到国家战略性材料技术的发展。其技术进步与产业化水平的提升对推动社会相关行业发展具有重要意义。碳纤维预浸料生产行业不能满足于现有技术，走作坊式或小规模生产路线，应积极抓住国内碳纤维产业化快速发展的有利时机，提高自主创新能力，迅速完成行业技术进步，提高产业化先进水平，缩小同发达国家的差距。同时要积极学习和借鉴国外先进技术，完善相关机制，实现产、学、研、用有机结合。真正实现碳纤维及其复合材料的国产化自给，改变长期受制于人的被 动局面。 参考文献 1 肖岚.全球碳纤维产业的 SCP 分析J.科技与管理，2013，15（1）：24-29. 2 罗益锋，罗晰.改变中的全球碳纤维产业格局J.新材料产业，2012（2）：2-5.
