碳纤维

第 1 页 共 8 页 1 碳纤维

第一节 碳纤维的分类及其特性 ..................................................................................................... 2

1.1 碳纤维分类 ........................................................................................................................ 2

1.2 碳纤维性能 ........................................................................................................................ 2

第二节 世界生产厂商 ..................................................................................................................... 3

2.1 国外厂商 ............................................................................................................................ 3

2.2 国内厂商 ............................................................................................................................ 4

第三节 发展历史 ............................................................................................................................. 4

第四节 世界产量 ............................................................................................................................. 5

第五节 碳纤维制品形式 ................................................................................................................. 5

5.1碳纤维毡的简介 ................................................................................................................. 6

5.2碳纤维电热管介绍 ............................................................................................................. 6

第六节 碳纤维制备 ......................................................................................................................... 6

第七节 碳纤维的用途 ..................................................................................................................... 6

7.1 体育用品 ............................................................................................................................ 6

7.2 航空、航天领域 ................................................................................................................ 7

7.3一般产业用途 ..................................................................................................................... 7

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碳纤维

碳纤维是用含碳的有机纤维，在惰性气体中，经预氧化和高温碳化等多道工序，形成具有石墨状的结构，正是这一特殊结构使碳纤维获得了特殊的高性能。

由于碳纤维中的碳以共价碳的形式存在，沿晶格轴向分布，故而其强度高，弹性模量也高。其强度比钢大4 倍，比铅大7 倍，比铝大12 倍。抗变形能力比钢大2倍多，比玻璃纤维大5～6 倍。碳纤维对温度的适应范围相当宽，它既能耐高温，又能耐低温。在600℃高温时，其性能不变，而尼龙和玻璃纤维等非金属材料，随温度升高而强度下降；当-180℃时，由于低温冷脆,钢铁脆性很大 ，而碳纤维布仍有较好的柔韧。碳纤维耐化学腐蚀性好，它不象金属那样容易生锈，在50 %的盐酸溶液中浸泡200 天，其直径和强度都不会变化。碳纤维的高温导热性极低，是耐火粘土的1/ 10 。

第一节 碳纤维的分类及其特性

1.1 碳纤维分类

碳纤维根据其原料可分为：聚丙烯腈（%&'）基碳纤维、石油沥青级碳纤维和人造丝碳纤维三类，由原料纤维高温烧成，成分基本都是碳元素。这种以碳元素为主的碳纤维其主要性能如下表：

碳纤维按照用途可分为两类：

1、24K以下的为宇航级小丝束碳纤维（1K的含义为一条碳纤维丝束含1000根单丝）

2、48K以上为工业级大丝束碳纤维。

目前军工级碳纤维（3-6K）的售价为200万元/吨，民用碳纤维（12K）的售价为55万元/吨，而碳纤维的生产成本为18万元/吨，如以民用碳纤维为例，其毛利为37万元/吨，即便加上3万吨的营业费用和33%的所得税率，民用碳纤维的净利润也用25万元/吨，如果考虑军品销价和33%的所得税减免，则其吨净利将达到170万元/吨。

1.2 碳纤维性能

碳纤维除具有强度高、模量高、密度低等突出特点外还具有：

（1） 耐高温：可在2000℃使用，3000℃非氧化气氛中不熔不软；

（2） 耐酸：能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等介质的侵蚀；

（3） 热膨胀系数小，约等于零；

（4） 热导率高：约为10~140w/（m·k）；

（5） 摩擦系数小，导电性好。 第 3 页 共 8 页 3 第二节 世界生产厂商

2.1 国外厂商

在全球碳纤维市场份额中，东丽（TORAY）占3成以上，帝人子公司东邦特耐克丝（TohoTenax）占2成以上，三菱丽阳占近2成，整体上日本企业占7成。另外还有台湾台塑旗下台丽碳纤维公司。

1971年，TORAY成了世界上第一制造商，从事PAN基碳纤维的工业化生产，并将其产品命名为“TORAYCA”，是TORAY碳纤维的缩写。目前，TORAY是全球生产和营销碳纤维的领导者。

表1 PAN基碳纤维的产能 （单位：吨／年）

集团、公司 2007 2009

普通丝束 东丽 7000 8000

索菲卡尔（法） 3400 5200

CFA（美） 3600 5400

东丽总计 14000 18600

东邦特纳克斯 3700

6400

TTE（德） 3400 5100

TTA（美） 700 700

东邦特纳克斯总计 7800 12200

三菱人造丝 5400 8100

古拉斐尔（美） 2000 2000

三菱人造丝总计 7400 10100

Hexcel（美） 4200 7200

Cytec（美） 1900 1900

台湾塑胶（台丽） 3900 5000

小计 39200 55000

大丝束小计 11800 17400

总计 51000 72400

表2沥青基碳纤维的产能 （单位：吨／年）

公司 2007 2009

三菱化学产业资材 1000

日本石墨纤维 120 180

Cytec Engineered Materials（美） 230

吴羽 1100 1450

大阪瓦斯化学 300

注：日本吴羽公司2012年生产能力将达到1800吨／年 第 4 页 共 8 页 4 2.2 国内厂商

从表中看，我国除了华皖碳纤维及少数科研院所具有完整的产业链外，绝大部分企业仅仅具有部分碳纤维及其制品的饿生产工艺，因此我国的碳纤维生产能否突破关键是华皖碳纤维及少数科研院所。

根据我们对华皖碳纤维的实地调研，华皖碳纤维目前已经顺利完成200吨碳纤维及500吨碳纤维原丝的生产装置的安装，目前处于设备及工艺调试阶段，如果一切顺利的话，将于2006年7月正式生产，并且于2007年开工建设800吨碳纤维及1800吨碳纤维原丝二期项目。此外，山东光威集团也在国家发改委的大力支持下，利用国产技术积极向碳纤维生产进军。

另外，中复神鹰前身是连云港鹰游纺机和江苏奥神集团合资成立的神鹰新材料有限公司，在2007年5月实现了碳化生产线投产，碳纤维产量只有20吨左右。2008年10月24日通过增资扩股，中国建材旗下的中国复合材料集团加入，三方成立中复神鹰，其中中国复合材料集团以45%股份成为第一大股东。中国复合材料加盟后，迅速确定了1000吨产业化攻关工程。该工程从去年10月30日开工到昨日投产，新建了2500吨聚丙烯腈基碳纤维原丝和1000吨碳化生产线。从设备到产品已实现百分之百国产化。中复神鹰形成年产3200吨原丝、1220吨碳丝的前后配套的产能。

中复神鹰下一个目标是，从明年开始攻关T700碳纤维项目，开工建设2000吨生产线，为此确立了万吨目标：在2年内达到3000吨规模，3~5年达到1万吨。届时将在中国崛起一个碳纤维生产巨头。为此，三方股东预计投入30亿元。

注：中复神鹰的产品大部分将提供给中国复合材料旗下生产风力发电叶片的中复连众所用。中复连众2兆瓦风电叶片成功下线，已成为全球兆瓦级叶片单厂产能最大的厂家之一，这两个企业将产生巨大协同作用。

第三节 发展历史

碳纤维的全方位商业化始于20世纪70年代，70年代是高尔球棒和钓鱼杆应用的引入和发展时期，主要是在日本。在80年代早期，碳纤维开始被广泛地应用在客机和航空飞行器上作为结构材料，主要是用在欧洲和北美。