今天给各位分享碳纤维制造工艺的技术关键点的研究进展及未来发展趋势的知识，其中也会对碳纤维的制造的基本过程进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！，本文目录一览：，1、，碳纤维研究进展及发展现状，2、，碳纤维未来的发展前景如何？
今天给各位分享碳纤维制造工艺的技术关键点的研究进展及未来发展趋势的知识，其中也会对碳纤维的制造的基本过程进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！
本文目录一览：
碳纤维研究进展及发展现状
全球碳纤维分领域需求上升
碳纤维复合材料具有质量轻，强度高的特性，活跃在各种各样的用途上。包括用于追求轻且易用的高性能体育用品、追求在宇宙飞行用的轻量且高性能材料的航空航天飞行器，以及压力容器、汽车、风车、船舶、土木建筑等各种各样的一般产业用途。根据赛奥碳纤维技术统计，2018年全球碳纤维运用细分领域中风电叶片叶片和航天国防领域最多，分别达到22000吨、21000吨。而增长最为显著的是汽车零部件领域，2013-2018年需求复合增长率达到33%。
从全球市场看，2018年全球市场碳纤维需求为9.26万吨，预计在2020年全球需求将达到11.21万吨。
就需求结构而言，碳纤维材料总量一半以上应用在工业领域，风电叶片领域应用占比24%，航空航天领域应用占比23%，体育休闲领域占比15%，汽车工业领域占比12%，四者总计占比74%。其中，体育休闲用品所消耗的碳纤维呈逐年下降之势。
从产能的角度来看，全球碳纤维市场基本被日本和美国企业垄断。2018年世界碳纤维产能为15.5万吨。从地区来看，美国生产3.73万吨占24%，日本生产2.91万吨，占比19%，中国生产碳纤维2.68万吨，占比19%。
但是从企业来看，日本企业在全球小束丝碳纤维市场份额占到约58%，其中日本东丽占比27%、日本东邦占比18%、日本三菱占比13%;全球大束丝碳纤维市场集中度更高，基本被日本Zoltek和德国SGL两家控制(注：Zoltek2013年被东丽收购)，Zoltek全球占比49%，德国SGL全球占33%。
中国碳纤维处于产能扩张阶段
从整体供需状况上看，目前世界上碳纤维的主要消费地区仍然集中在美国、欧洲和日本。根据赛奥碳纤维技术统计，中国碳纤维需求量一直维持稳步上升趋势，2018年国内碳纤维市场需求为3.1万吨，同比增长32%，预计未来年复合增长率为12%，在2020年国内市场需求将达到3.89万吨。
目前国内T300级碳纤维性能达到国际水平，主要运用于航空航天及体育休闲等领域;T700级碳纤维已建成千万吨级生产线，低成本干喷湿纺T700级碳纤维已经实现规模化生产;中国首条千吨级T800原丝生产线由中复神鹰生产线2016年投产;但T800级以上的碳纤维国内企业还处于小规模试验，技术相对东丽还是存在较大差距。中国在T800级别以上的碳纤维生产中都还是处于小批量试验生产阶段，而国外的东丽公司已经实现了比较成熟的高模产品。中国碳纤维公司产能前三名是：中复神鹰、江苏恒神以及精密集团。
——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》。
碳纤维未来的发展前景如何？
碳纤维是一种高性能材料，与树脂、金属、陶瓷等基体复合制备成结构材料之后，可广泛应用于军工、航天、交通、新能源、汽车轻量化以及体育用品等领域。2020年，全球碳纤维产能排名前三的国家分别是美国、中国和日本。从生产企业看，日本东丽与卓科泰克合并后，碳纤维产能达5.37万吨，在行内遥遥领先。
多家中国企业如中复神鹰、江苏恒神和光威复材的产能也超过5000吨。从细分市场看，小丝束碳纤维市场中，日本企业占据竞争优势。日本东丽、东邦和三菱三家企业占据全球小丝束碳纤维市场份额的49%。大丝束碳纤维市场中，美国赫氏领先全球，占据了58%的全球市场份额。
1、碳纤维的定义与分类
碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。同时由于其独特的高强高模优异性能，与树脂、金属、陶瓷等基体复合制备成结构材料之后，可广泛应用于军工、航天、交通、新能源、汽车轻量化以及体育用品等领域。
按力学性能分类，碳纤维可以分为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维。前者主要应用于工业，后者主要应用于国防军工、航空航天、体育等领域。
2、碳纤维产能区域分布-美、中、日三足鼎立
2020年，美国、日本和中国碳纤维理论产能占全球碳纤维理论产能的59.8%。其中，美国的碳纤维理论产能最大，为3.73万吨;排行第二的是中国，其碳纤维理论产能为3.62万吨;排名第三的是日本，碳纤维理论产能为2.92万吨。
3、全球碳纤维主要生产企业：东丽+卓尔泰克遥遥领先，多家中国企业产能超五千吨
从产能角度看，2020年全球碳纤维领先企业集中在日本和美国。东丽与卓尔泰克合并后，总产能在业内一枝独秀，达约5.37万吨。西格丽集团和三菱丽阳分别位列第二和第三，产能分别为1.48万吨和1.41万吨。近年来随着中国碳纤维技术的发展，中国的民族企业产能也有所上升，其中中复神鹰的产能在2020年实现超过8000吨，江苏恒神的产能超过5000吨，光威复材的产能超过5000吨。
4、小丝束碳纤维市场竞争格局：日企优势较大
在全球小丝束碳纤维市场竞争中，日本企业占据了优势地位。2020年，日本东丽、东邦和三菱三家占据全球小丝束碳纤维市场份额的49%。其中日本东丽产能占全球小丝束总产能的26%，东邦小丝束产能占全球小丝束总产能的13%，三菱占10%排第三。
5、大丝束碳纤维市场竞争格局：美国赫氏稳占第一
大丝束碳纤维主要应用于工业领域，包括：纺织、医药、卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。2020年，在大丝束碳纤维的领域中，美国赫氏为全球主要的大丝束供应商，占据了58%的全球市场份额，其次是占比31%的德国SGL，和占比9%的日本三菱，其他企业仅占剩余的2%。
—— 更多行业相关数据请参考前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》
碳材料的发展趋势
发展趋势：前景广阔
现今，碳纤维行业总体技术尚不成熟稳定，产品质量及性价比相对较低。不过，随着我国高端碳纤维技术的不断突破以及生产向规模化和稳定化发展，企业布局逐渐向高附加值的下游应用领域延伸，我国碳纤维行业将逐步实现进口替代，企业盈利能力有望逐步恢复，市场走向良性健康发展道路。
尤其是在国务院正式发布的《中国制造2025》中，对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署，明确了建设制造强国的战略任务和重点，选择10大优势和战略产业作为突破点，力争到2025年达到国际领先地位或国际先进水平。
前瞻产业研究院预计，碳纤维行业将出现如下发展趋势：
——更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》。
碳纤维材料的现状和发展趋势
行业主要上市公司：吉林化纤(000420);中复神鹰(688295);光威复材(300699);精功科技(002006);中简科技(300777);吉林碳谷(83677)等。
本文核心数据：中国碳纤维产能;中国碳纤维产量;中国碳纤维需求量
行业概况
——定义
碳纤维(CF)是指含碳量大于90%的纤维材料，可以用粘胶、聚丙烯腈以及沥青等有机纤维在高温下碳化制取。高强、高模CF主要由聚丙烯腈长丝在1000℃以上高温碳化形成，它与树脂、金属、陶瓷、碳、玻璃等复合后具有模量高、强度高、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀等特性，广泛应用于航天、航空、军工、航海、化工、电子、建筑以及体育休闲等领域，是军民两用的高技术纤维。
当前，各国大多按照习惯对碳纤维进行分类，分类方式大致有以下三种：
(1)按照原料分类：聚丙烯腈(PAN)基;沥青基(各向同性、中间相);胶黏基。
(2)按照制造条件和方法分类：碳纤维(800-1600℃);石墨纤维(2000-3000℃);氧化纤维(预氧丝200-300℃);活性碳纤维;气相生长碳纤维。
(3)按力学性能分类：通用级(GP);高性能(HP);期中包括中强型(MT)、高强型(HT)、超高强型(UHT)、中模型(IM)、高模型(HM)、超高模型(UHM)。碳纤维在应用时多是作为增强材料而利用其优良的力学性能，因此使用中更多地是按其力学性能分类，一般认为纤维的拉伸强度低于1400MPa，拉伸模量小于140GPa，则此种属于通用级碳纤维范畴。在高性能碳纤维范畴中，对中强、中模、高强、高模、超高强、超高模等并无严格的区分指标。
——产业链剖析：产业链涉及领域广泛
碳纤维的生产工艺复杂，从碳纤维纺丝、预氧化、碳化到复合材料成型再到终端的应用需要经历复合且很长的过程。碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、风电叶片、汽车、体育休闲、混配模成型、电缆芯、建筑建材、压力容器、船舶、碳碳复材、电子电器等多个领域。
行业发展历程：行业处在快速发展阶段
我国的碳纤维行业起步于20世纪60年代，几乎和日美等国家同时起步，但由于相关知识储备不足、知识产权归属等问题，发展缓慢。同时，日本、美国等国家对碳纤维核心技术形成垄断，我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外，在较长的一段时间内发展止步不前，无法满足国家重大装备等高端领域的需求。
2000年以来，国家加大对于碳纤维领域自主创新的支持力度，将碳纤维列为重点研发项目。伴随着国家政策的大力扶持，国内碳纤维行业在技术上取得重大突破，产业化程度快速提升，应用领域不断扩大，地区上目前已形成以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维聚集地。
行业政策背景：政策加持，支持碳纤维产业的发展
国家政策作为产业发展的催化剂，近年来，国家持续发布相关政策推动碳纤维健康有序发展。从国家的政策可以看出，国家把碳纤维作为新材料进行推广和应用，持续引导国内碳纤维发展，计划形成若干家家具有国际竞争力的碳纤维大型企业集团及若干创新能力强、特色鲜明、产业链完善的碳纤维及其复合材料产业集聚区。未来随政策的支持，我国碳纤维行业相关技术将接近国际水平。
行业发展现状
——供给：中国成为全球最大产能国
我国碳纤维工业的起步可以追溯到1962年，到目前为止已发展57年，仅比世界碳纤维起步晚3年;但无论是研发成果还是制造工艺，我国同发达国家相比还存在一定差距。
2021年，中国大陆地区首次超过美国，成为全球最大产能国，产能达到6.34万吨，占全球总产能比重超过30%。
在产量方面，2021年由于国内碳纤维产能加速扩张，同时开工率保持稳定，新装置相继投产，带动产量增长。2021年我国碳纤维产量达到2.43万吨，同比增长30.03%。
——需求：风电叶片为最大需求领域
总体来看，早年间在全球碳纤维供应不足的情况下，美国、日本等国家对中国实行出口限制，导致中国碳纤维需求长期被抑制。近几年由于国内技术突破，刺激了对碳纤维的使用。近年来我国碳纤维需求量呈不断增长趋势，2017-2021年，我国碳纤维需求量呈不断上升趋势，2021年中国碳纤维需求量6.24万吨，同比增长27.7%。
2021年，国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片、体育休闲和碳-碳复材，分别占比36%、28%、11%，其他领域的需求占比均不足10%。在海上风电叶片大尺寸的发展趋势下，预计风电叶片领域碳纤维的需求将持续增加。
行业竞争格局
——区域竞争格局：江苏省和广东省是主要碳纤维消费省份
从碳纤维市场消费金额来看，江苏省和广东省是消费大省，消费占比分别为35.4%和21.4%;其次为山东，消费占比为18%;其他省份消费占比均不超过6%。
——企业竞争格局：吉林化纤、中复神鹰为行业龙头企业
目前，我国碳纤维第一梯队企业有吉林化纤、中复神鹰，该类企业碳纤维原丝产能在2.5万吨以上，碳纤维产能在1万吨以上;第二梯队企业有江苏恒神、光威复材，该类企业碳纤维原丝产能在1万吨以上，碳纤维产能在0.5万吨以上;第三梯队企业有太铜铜料、兰州蓝星，该类企业碳纤维原丝以及碳纤维产能在0.5万吨左右;第四梯队企业为行业内的其他中小制造企业。
行业发展前景及趋势预测
——市场走向良性健康发展道路
现今，碳纤维行业总体技术尚不成熟稳定，产品质量及性价比相对较低。不过，随着我国高端碳纤维技术的不断突破以及生产向规模化和稳定化发展，企业布局逐渐向高附加值的下游应用领域延伸，我国碳纤维行业将逐步实现进口替代，企业盈利能力有望逐步恢复，市场走向良性健康发展道路。
尤其是在国务院正式发布的《中国制造2025》中，对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署，明确了建设制造强国的战略任务和重点，选择10大优势和战略产业作为突破点，力争到2025年达到国际领先地位或国际先进水平。
——碳纤维新产品向高稳定、高端化方向发展
前瞻产业研究院预计，碳纤维行业将出现如下发展趋势：
以上数据参考前瞻产业研究院《中国碳纤维行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
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