中國站上碳纖維賽道,在這場競技中我們?nèi)笔裁?

　　棉紡織技術(shù)新傳媒

　　碳纖維等高性能纖維是航空、航天、國防建設(shè)、經(jīng)濟建設(shè)和科技進步等領(lǐng)域不可或缺的主要戰(zhàn)略物資，也是低碳經(jīng)濟中輕量化的核心技術(shù)之一。近年來在國家相關(guān)政策的推動下，我國碳纖維行業(yè)快速發(fā)展，工藝技術(shù)不斷優(yōu)化，生產(chǎn)裝備不斷提升，應用領(lǐng)域不斷拓展，成功解決了“從無到有”的問題。近日，碳纖維產(chǎn)業(yè)的一場高端會議——“碳纖維產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展高層研討會暨2016年中國化學纖維工業(yè)協(xié)會碳纖維分會年會”在山東威海隆重召開，與會代表集中探討了未來我國碳纖維做強做大的發(fā)展方向及側(cè)重點。

　　全球產(chǎn)能繼續(xù)提高

　　2015年我國碳纖維有效產(chǎn)能約為1.5萬噸，全年產(chǎn)量完成約3500噸，比上年略有下降，其中威海拓展、中復神鷹、江蘇恒神、吉林碳谷、方大江城、上海石化、浙江精功等7家企業(yè)基本保持了百噸級以上的穩(wěn)定生產(chǎn)。

　　再看國際，2015年全球PAN基碳纖維的產(chǎn)能達到14.2萬噸(小絲束占70%)，排名前五的企業(yè)為東麗、帝人、德國SGL、三菱麗陽和美國Zoltek公司，占全球總產(chǎn)能的60%，其中東麗產(chǎn)能占比約18%。

　　伴隨著碳纖維應用領(lǐng)域的廣泛拓展，國際主要碳纖維企業(yè)正在繼續(xù)提高產(chǎn)能。中國復合材料集團有限公司董事長張定金指出：“帝人集團將在美國南卡羅萊納州投資300億日元建立新的碳纖維工廠，這可以說是該集團近十年來最大的一筆設(shè)備投資。”據(jù)了解，新工廠的最大年產(chǎn)能為3000噸，此次增產(chǎn)將使該集團碳纖維年產(chǎn)能增加約30%。

　　“東麗也宣布至2020年計劃投資1000億日元，在美國打造一條全新高效能碳纖維生產(chǎn)線，初期年產(chǎn)2000噸。三菱麗陽近來也聲明，將向旗下大竹事業(yè)所追加設(shè)備投資，將大絲束碳纖維的年產(chǎn)能從目前的2700噸增加到3900噸。新設(shè)備預計將于2017年第三季度投產(chǎn)運作。到2017年，三菱麗陽的總產(chǎn)能將從目前的10100噸提升至13300噸，提高約三成。”張定金介紹。

　　民用、工業(yè)領(lǐng)域需求強勁

　　相關(guān)數(shù)據(jù)表明，2015年全球PAN基碳纖維的總用量約為6萬噸，航空、工業(yè)和運動/休閑三大行業(yè)分別占據(jù)22%、62%和16%。“對碳纖維需求量增幅較大的行業(yè)有風力發(fā)電、模塑料、壓力容器及汽車。”張定金預計，到2020年，碳纖維需求量將達到10萬噸，其中72%將會應用于汽車行業(yè)和風電行業(yè)。

　　當前，我國汽車保有量約為1.5億輛，70%的成品油用于機動車燃料，預計到2025年汽車保有量為3億輛，國家能源發(fā)展戰(zhàn)略難以滿足這一增長需求，汽車排放造成霧霾等環(huán)境惡化亟待解決。輕量化技術(shù)是汽車降低油耗、減少排放、提高電動車續(xù)航里程最有效的工程途徑之一，也是《中國制造2025》提出的核心技術(shù)和核心競爭力之一，而高性能纖維復合材料是輕量化技術(shù)最有效的工程材料。東華大學教授余木火介紹，全球幾乎所有汽車企業(yè)都在開展碳纖維汽車研發(fā)，同時零部件企業(yè)、碳纖維企業(yè)、樹脂基體、復合材料等企業(yè)也都在研發(fā)碳纖維汽車零部件。

　　“寶馬i3&i8是采用碳纖維復合材料應用于汽車輕量化設(shè)計中的典范，目前寶馬每天可生產(chǎn)100輛左右i3和10～20輛i8，制造過程比傳統(tǒng)汽車制造節(jié)電50%、節(jié)水70%。寶馬i3已于2013年在德國上市，目前訂購遠超出預定生產(chǎn)能力，寶馬i3正在迅速提高生產(chǎn)能力。”張定金介紹，未來汽車領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求量將繼續(xù)保持增長，預計到2018年全球碳纖維在汽車領(lǐng)域的需求量將在8600噸左右，到2024年將達4.7萬噸。

　　此外，張定金還對2015年碳纖維產(chǎn)能、產(chǎn)量及應用情況做了分析：“當前建筑領(lǐng)域的碳纖維布呈現(xiàn)需求、價格雙降趨勢，復合板材用量、預浸料需求逐漸增加，模壓成型產(chǎn)品需求呈上升趨勢。未來碳纖維應用領(lǐng)域前景廣闊。”全國特種合成纖維信息中心主任、《高科技纖維與應用》雜志主編羅益鋒也提出，碳纖維與碳纖維復合材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化已進入重大創(chuàng)新期，在未來5～10年間，將迎來大發(fā)展的鼎盛時期。同時，隨著生產(chǎn)成本的不斷下降和低成本回收再生技術(shù)的發(fā)展，其市場應用將逐步趨于普及，成為新型大宗產(chǎn)品。

　　高效率、低成本發(fā)展考驗國內(nèi)企業(yè)

　　威海光威復合材料股份有限公司董事會秘書、副總經(jīng)理王穎超談到，國產(chǎn)碳纖維雖然解決了“從無到有”的問題，但還處于較低水平，與美、日等碳纖維強國相比，國產(chǎn)碳纖維目前的技術(shù)水平、制造水平和質(zhì)量穩(wěn)定性等還有較大差距。

　　余木火認為，雖然輕量化技術(shù)為碳纖維產(chǎn)業(yè)帶來巨大機遇，但應該看到我國碳纖維與汽車輕量化之間尚存在一定的發(fā)展瓶頸，例如缺乏碳纖維汽車及其零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫與標準，以及零部件生產(chǎn)成本高，缺乏上下游合作機制等。

　　“終端制造業(yè)在做成本核算時，按照現(xiàn)有中間體市場價格測算得出的結(jié)論是成本太高，直接否定使用碳纖維零部件的計劃。現(xiàn)階段最重要的是，碳纖維行業(yè)應該明確告訴制造業(yè)規(guī)模應用的真實成本，不要用不合理的報價，嚇退一大批想用碳纖維的制造業(yè)。”余木火呼吁。

　　目前，國際碳纖維生產(chǎn)企業(yè)不斷致力于研發(fā)低成本化生產(chǎn)技術(shù)。余木火介紹，美國橡樹園國家實驗室2001年開始研究制備低成本碳纖維，2016年發(fā)放技術(shù)許可，其“大絲束腈綸+微波等離子碳化”技術(shù)可使成本降低50%;日本的“PAN芳環(huán)化+微波等離子體碳化”技術(shù)，可使生產(chǎn)效率提高10倍。

　　張定金也介紹，東京大學聯(lián)合日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、東麗、帝人、東邦特耐克絲(帝人集團)、三菱麗陽共同開發(fā)了一種新的碳纖維制造技術(shù)。該技術(shù)省去了纖維在空氣中長時間加熱的工序，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，可把制造碳纖維所必需的能量及二氧化碳排放量減少約一半。“采用新技術(shù)可使目前每條生產(chǎn)線年均1000噸的碳纖維最大生產(chǎn)量增加9倍。”

　　可喜的是，東華大學也正在開發(fā)碳纖維低成本化生產(chǎn)新技術(shù)，其研究的“PAN芳環(huán)化+熔體或干噴濕紡+快速氧化”技術(shù)，已獲美國授權(quán)發(fā)明專利2件、日本授權(quán)發(fā)明專利5件、中國申請發(fā)明專利3件。目前，該技術(shù)正處于中試階段。

　　羅益鋒指出，以日本企業(yè)為代表的聚丙烯腈基碳纖維正朝高性能和超高效、低成本和低能耗兩大方向發(fā)展，以美國橡樹園國家實驗室制造系統(tǒng)研究集團為代表的碳纖維復合材料正朝制備過程更快速、更高效的方向發(fā)展，包括附加設(shè)備制造、自動化生產(chǎn)線、高精度設(shè)備或新模塑方法的研發(fā)，其中3D印刷復合材料已接近于實用化。

　　“美日碳纖維的創(chuàng)新方向代表了今后碳纖維及其復合材料的研發(fā)目標，此外為適應特定用途，特別是航空航天及國防領(lǐng)域的特殊需求，國內(nèi)碳纖維行業(yè)還要不斷研發(fā)新型的樹脂體系，以及嵌入光柵傳感纖維的CFRP部件。”羅益鋒提出。

　　當前，我國碳纖維企業(yè)約有30多家，規(guī)模整體較小，與年產(chǎn)3萬噸的國際龍頭企業(yè)無法競爭。余木火認為，我國急需建立工業(yè)用大絲束碳纖維技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)鏈，同時支持小絲束碳纖維、大絲束碳纖維制造技術(shù)的研發(fā)，以工業(yè)應用帶動提升碳纖維整體產(chǎn)業(yè)鏈科技水平。

　　余木火同時也建議，未來應建立若干“高性能纖維與輕量化產(chǎn)業(yè)鏈示范工程”，形成產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)具有合理開工率、連續(xù)穩(wěn)定運行、合理企業(yè)利潤的完整示范工程;培育行業(yè)龍頭企業(yè)，提高規(guī)模效益，參與國際競爭;設(shè)立“高性能纖維與輕量化”重點科技專項，加大科技攻關(guān)力度;建立我國高性能纖維與輕量化技術(shù)科技與人才培養(yǎng)體系;制定我國高性能纖維及輕量化復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，優(yōu)化發(fā)展環(huán)境。

　　碳纖維概念股顯現(xiàn)

　　碳纖維的明星效應以及產(chǎn)業(yè)本身巨大的發(fā)展空間，受到了資本市場的關(guān)注，資本市場產(chǎn)生了“碳纖維概念股”。

　　目前，一些具有碳纖維概念的A股公司,如和幫生物、申達股份等已經(jīng)在借助資本市場的平臺，計劃通過非公開發(fā)行股票募集資金投資碳纖維;恒神股份已經(jīng)通過新三板市場完成了兩次融資;吉林碳谷也于今年2月掛牌。目前，A股涉及碳纖維業(yè)務的上市公司有9家，包括中航高科、方大炭素、華訊方舟、上海石化等。同時，新三板掛牌企業(yè)有3家，包括恒神股份、吉林碳谷、浩源新材。

　　“國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)面向資本市場已經(jīng)走出了第一步，雖然暫時還沒有以碳纖維為主營業(yè)務的A股上市公司，但是以碳纖維作為延伸業(yè)務的上市公司已經(jīng)有多家，初步形成了碳纖維概念股。”王穎超介紹。

　　王穎超同時指出：“我們應該學習借鑒日本東麗、美國赫氏和德國SGL這些全球碳纖維領(lǐng)軍企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗，并鼓勵碳纖維生產(chǎn)企業(yè)與下游行業(yè)，如知名汽車、航空等企業(yè)建立包括資本或戰(zhàn)略層面的深度利益捆綁合作模式。我們也建議國家有關(guān)部門開展以完善碳纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、提高工藝技術(shù)成熟度為目標的新一輪產(chǎn)業(yè)扶持，促進國產(chǎn)碳纖維從‘有’到‘強’。同時出臺相關(guān)政策，鼓勵碳纖維企業(yè)更多地走向資本市場，借助資本的力量整合碳纖維產(chǎn)業(yè)。只要我們團結(jié)一心，國產(chǎn)碳纖維定會突破瓶頸，迎來屬于它的詩和遠方!”目前全球幾乎所有汽車企業(yè)都在開展碳纖維汽車研發(fā)。