2020年碳纖維行業市場發展戰略研究及應用領域市場格局分析

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碳纖維（Carbon?Fiber，簡稱CF）是由有機纖維（粘膠基、瀝青基、聚丙烯腈基纖維等）在高溫環境下裂解碳化形成碳主鏈機構的無機纖維，是一種含碳量高于90?的無機纖維。碳纖維具有目前其他任何材料無可比擬的高比強度（強度比密度）和高比剛度（模量比密度），還具有低比重、耐腐蝕、耐疲勞、耐高溫、膨脹系數小等特性，被譽為“新材料之王”，廣泛應用于國防工業以及高性能民用領域，主要包括航空航天、海洋工程、新能源裝備、工程機械、交通設施等，是一種國家亟需、應用前景廣闊的戰略性新材料.

產品分類：碳纖維可按多維度進行分類：

（1）按照原絲種類，碳纖維的原絲主要有聚丙烯腈（PAN）原絲、瀝青纖維和粘膠絲，由這三大類原絲生產出的碳纖維分別稱為聚丙烯腈（PAN）?基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維。其中，聚丙烯腈（PAN）基碳纖維占據主流地位，目前產量占碳纖維總量的?90以上。

（2）按照形態可分為長絲、短纖維和短切纖維。

（3）按制造條件和方法的不同，可分為碳纖維、石墨纖維、氧化纖維、活性炭纖維、氣相生長碳纖維。

（4）按力學性能，可分為高強型、高強中模型、高模型和高強高模型四類。

（5）按用途可分為宇航級和工業級兩類，亦稱為小絲束和大絲束。

主要生產工藝：碳纖維制備過程中，質量過關的原絲是產業化的前提。碳纖維的強度顯著地依賴于原絲的致密性和微觀形態結構，質量過關的原絲是實現產業化的前提，是穩定生產的基礎。目前，比較常用的紡絲工藝是濕法紡絲、干濕法（干噴濕紡）紡絲。在致密性方面，干噴濕紡紡絲工藝是高性能碳纖維原絲的主流制備方法，且成本相比于濕法較低。在同樣的紡絲裝備及能源消耗條件下，干濕法紡絲的綜合產量是濕法紡絲的2-8倍，PAN基碳纖維絲束的生產成本可降低75%。干噴濕紡中，紡絲液從噴絲孔噴出形成細流后，先經過一段空氣層（1-20厘米），再進入凝固浴，在凝固浴中完成固化，可實現高速紡絲，用于生產高性能的纖維，同時具有干法和濕法的優點。干噴濕紡也是當前國際碳纖維巨頭的主要紡絲方法，日本東麗的主流型號T700、T800、T1000碳纖維都是采用干噴濕紡制備而成。截止2018年，國內企業的碳纖維大部分仍采用濕法紡絲制備，頂尖龍頭已成功掌握干噴濕紡工藝。

2018年中國炭纖維主要企業紡絲工藝分析

下游市場分析：在全球范圍內，碳纖維的四大應用行業是航空航天、風電葉片、體育休閑、汽車，四大行業碳纖維需求量的占比分別為22.6%、24.5%、14.4%、11.3%。航空航天領域碳纖維的單價最高，按照金額計，航空航天領域碳纖維交易金額占全行業的50%。而在國內碳纖維需求主要來源于相對低端的體育休閑領域，中國市場目前碳纖維的兩大應用行業是體育休閑與風電葉片，據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國碳纖維市場運行格局及投資戰略研究報告》統計數據顯示：碳纖維需求量占比分別為37%、36.4%，航空航天領域消費量占比只有3%，發展潛力較大。其細分領域為：

（1）航空航天：在航天領域，碳纖維復合材料不僅符合航天技術對結構材料減輕質量的要求，還符合對結構材料具有高比模量和高比強度的要求，具有性能和功能的可設計性，在軍民航空及國防航天領域發揮著無可替代的作用。航空飛機中使用碳纖維可在不降低強度的條件下有效降低結構質量，實現更高的飛行性能，主要用于機翼、口蓋、前機身、中機身、整流罩等部件的生產中。未來國產大飛機的量產及國防軍機的更新換代，將推動碳纖維的市場需求上行。

發動機是飛機的核心部分，發動機的風扇葉片也是發動機最重要的部件之一。一般而言，推力越大的發動機質量越重，風扇段的質量約占發動機質量的?30%-35%。發動機若使用碳纖維、復合材料設計制造的風扇葉片能直接大幅降低了發動機風扇組件的重量，而復雜的葉片結構也能讓發動機可以更好地承受鳥擊損害，使得葉片更輕、更瘦、更堅韌、也更高效，因此采用含碳纖維的復合材料葉片也成為發展趨勢。國外飛機發動機制造商如?GE?等大部分制造商采用的都是由?Hexcel?供應的?IM7/8551-7、IM7/M91?級別的預浸料作為復合材料風扇葉片的增強材料

碳纖維復合材料在結構輕量化材料特性在軍用航空的應用領域發揮了無可替代作用。軍用飛機將碳纖維復合材料用于機翼、口蓋、前機身、中機身、整流罩等主要部件，減輕飛機的重量，增加其有效載荷。

以軍事強國美國為例，其最初的?F14A?戰機碳纖維復合材料用量僅有?1%，到美國?F-22?和F35?為代表的第四代戰斗機上碳纖維復合材料用量達到?24%和?36%，而?B-2?隱身戰略轟炸機上，碳纖維復合材料占比更是超過了?50%，在軍用航空領域碳纖維供應商主要是美國的Hexcel,主要的碳纖維型號為較高端的?AS4、IM7、IM8、IM10?等。

（2）體育用品：2018?年，在體育用品生產領域，全球碳纖維需求量為?14,300?噸，占同年碳纖維市場總需求量的?15%，較上年增量?1,100?噸，增幅?8.3%；全球體育用品領域碳纖維市場規模為?3.29億美元，同比增長?8.22%。同年，在體育用品制造領域中，中國碳纖維需求量達到?13,500噸，占國內碳纖維市場需求量的?43.6%，較上年增量?1500?噸，增幅?12.5%,國內體育領域銷售規模為?87.58?億元。

體育用品板塊中，碳纖維的供應商有日本東麗、光威復材、魯晨新材料科技有限公司、江蘇恒神科技股份有限公司。日常體育器材生產使用到的碳纖維型號包括?T300、M46J?等；專業體育器材生產使用到的碳纖維型號還包括?T700、T800?等。其下游客戶包括羽毛球拍制造商?Victor、Witess、尤尼克斯，乒乓球拍制造商紅雙喜、李寧，自行車生產商捷馬、英利達、上海永久、捷安特和釣具制造商光威戶外等。

（3）汽車制造：碳纖維具有比模量和比強度高、減重潛力大、安全性好等突出優點，幾乎可以用于汽車的各個部件，例如外觀組件，電池盒，動力總成、剎車系統等，是汽車輕量化的最佳選擇。?18?年全球汽車領域碳纖維市場規模為?1.94?億美元，同比增長?10.22%；全球汽車碳纖維用量為?1.08?萬噸，同比增長?10.20%，占全球碳纖維總用量比例與?2017?年基本持平。國內汽車領域碳纖維銷售額為?4.61?億元，碳纖維用量為?800?噸，同比增長?33.33%。目前各大型汽車公司都在不斷嘗試使用碳纖維來提高車輛的性能，隨著新能源汽車的發展，預計未來碳纖維在汽車領域的需求將進一步快速增長。碳纖維在汽車制造領域的主要應用有電池盒、剎車系統、CFRP?輕量化組件等。

（4）風電葉片：風電葉片是風力機用于發電的重要組成部件。因碳纖維質量輕，風電葉片中部分結構使用碳纖維或碳纖／玻纖混合材料在性能及綜合成本上將更具優勢。根據測算，40m?以上的風電葉片中關鍵結構如梁帽、主梁使用碳纖維復合材料一方面可使葉片自重減少38％，成本降低4％；另一方面可以提高葉片抗疲勞性能，提高輸出功率。未來風力發電將向大功率、長葉片、輕量化方向邁進，當風力機超過3MW、葉片長度超過40?米時，碳纖維己成為必然選擇。

（5）壓力容器：碳纖維復合材料由于其密度低質量輕，較高的比強度和比剛度，使得容器可以在不增加壁厚的情況下達到抗高壓的效果，提高儲存氣體密度，廣泛應用在儲氫罐、氧氣罐、壓力罐、拖車長管方向。我國壓力容器行業碳纖維需求量占世界需求量17%，但是受限于國內工藝水平，壓力容器用碳纖維主要依靠進口。

（6）建筑：碳纖維高強度、高韌性的優點，因此在橋面加固、樓板加固、抗震加固等工程中普遍使用碳纖維加固技術。其下游客戶主要為房屋、橋梁施工單位，如中國鐵路總公司，美國橋梁公司等。主要供貨廠商主要為日本東麗、中國建材集團等碳纖維制造企業。所用碳纖維產品型號主要為東麗TL520（碳纖維層壓板），東麗UT70-20（T700SC?碳纖維布）等。隨著我國“舊房改造”政策的支持，舊房改造市場將進一步提升，從而推動建筑碳纖維材料市場規模的擴大。

建筑用碳纖維下游分類應用：舊房改造、橋梁維修將提升下游市場

碳纖維用于建筑領域主要可分為舊房改造、橋梁維修及經營場所改造等領域，其中舊房改造和橋梁維修市場增速及增長空間較大，預計拉升對應市場上行。

舊房改造：政策支持，舊房改造將會成為建筑碳纖維市場的增量市場

對于本身承載力較差的房屋，使用鋼筋混凝土進行加固會使整體結構承受較大的壓力，反而不利于房屋的加固補強。在這種情況下，重量輕、強度高的碳纖維將會成為重要的加固材料，得到廣泛的應用。“舊房改造”政策與居民生活水平的不斷提高，都會促進舊房改造市場的擴建，從而提高建筑碳纖維材料的需求量。

（7）碳纖維在航空領域的未來發展趨勢：碳纖維的耐高溫，耐磨，耐腐蝕性，低重量等優點在軍民航空及國防航天領域發揮著無可替代的作用。航空飛機中使用碳纖維可在不降低強度的條件下有效降低結構質量，實現更高的飛行性能，主要用于機翼、口蓋、前機身、中機身、整流罩等部件的生產中。18?年全球航天航空領域碳纖維市場規模為?12.6?億美元，同比增長?9.4%。

由于碳纖維具備耐高溫，耐磨，耐腐蝕性，比重小而柔軟的特點，在對材料要極高的航空航天領域發揮著無可替代的作用。航天航空市場主要細分為商用機、直升飛機、軍用戰機、航天衛星飛行器等。其中，商用飛機對碳纖維的市場最大，占航空航天總市場比例為?69%，需求量為?14,500?噸。我們預計隨我國商用飛機及軍用飛機數量增長，單機碳纖維復合材料用量上升，航空航天領域碳纖維市場還將持續增長。

2018年中國航天航空對碳纖維市場需求規模比重分析

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數據統計：中金企信國際咨詢

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