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2017年中國碳纖維行業概況分析
2017/12/12 12:48:51 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:1、碳纖維:21 世紀的“黑色黃金”碳纖維是由有機纖維在高溫環境下裂解碳化形成碳主鏈結構,含碳量超過 90%的無機纖維。碳纖維外柔內剛,質量比金屬鋁輕,強度高于鋼鐵,具有耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等一般碳素材1、碳纖維:21 世紀的“黑色黃金”
碳纖維是由有機纖維在高溫環境下裂解碳化形成碳主鏈結構,含碳量超過 90%的無機纖維。碳纖維外柔內剛,質量比金屬鋁輕,強度高于鋼鐵,具有耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等一般碳素材料特性,同時其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維輕質及優異的性能使其成為新一代增強纖維,在航空航天、海洋工程、新能源裝備、工程機械、交通設施等方面有著廣泛的應用,被稱為 21 世紀的“黑色黃金”。
碳纖維根據原絲種類主要分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維。其中,PAN 基碳纖維由于生產工藝相對簡單,產品力學性能優異,用途廣泛,自 20 世紀 60 年代問世以來,迅速占據主流地位,占碳纖維總量的 90%以上,而粘膠基碳纖維占比不足 1%。
碳纖維根據力學性能可分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強度為 1000MPa、模量為 100GPa 左右。高性能型碳纖維又分為高強型(強度 2000MPa、模量 250GPa)和高模型(模量 300GPa 以上)。強度大于 4000MPa 的又稱為超高強型;模量大于 450GPa 的稱為超高模型。
PAN 超基碳纖維占比超 90%
數據來源:公開資料整理
碳纖維根據性能分為通用型和高性能型
數據來源:公開資料整理
碳纖維按用途可分為工業級和宇航級兩類,亦稱為大絲束和小絲束。通常把 48K 及以上碳纖維稱為大絲束碳纖維,包括 60K、120K、360K 和 480K 等。工業級碳纖維應用于不同民用工業,包括紡織、醫藥衛生、機電、土木建筑、交通運輸和能源等。宇航級碳纖維初期以 1K、3K、6K 為主,逐漸發展為 12K 和 24K,主要應用于國防工業和高技術及體育休閑用品(如:飛機、導彈、火箭、衛星和釣魚桿、高爾夫球桿、網球拍等)。工業級碳纖維性能相對較差,但成本較低,宇航級碳纖維性能優異,成本也相對較高。
2、材料:全產業鏈四大環節缺一不可
碳纖維與玻璃纖維類似,作為增強型纖維材料通常并不單獨使用,而是制成終端碳纖維復合材料(CFRP)加以應用。完整的碳纖維產業鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程。通常從原油制備丙烯;丙烯經氨氧化后得到丙烯腈,丙烯腈聚合和紡絲之后得到PAN 原絲,再經過預氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維,并可制成碳纖維織物和碳纖維預浸料,作為生產碳纖維復合材料的原材料;碳纖維經與樹脂、陶瓷等材料結合,形成碳纖維復合材料,最后由各種成型工藝得到下游應用需要的最終產品。簡單地可以劃分為原絲生產、氧化碳化、中間材料和復合四個環節。
碳纖維及其復合材料生產過程
數據來源:公開資料整理
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