中富金石沥青基碳纤维高行业壁垒,国内发展
一、沥青基碳纤维概况：热导率和模量更高，目前国内处于产业发展初期
碳纤维是一种含碳量在90%以上的碳主链结构无机纤维，通过高温分解法去除除碳以外绝大多数元素，由有机纤维（聚丙烯腈基（PAN）、沥青基、粘胶基纤维等）在°C高温以上的惰性气体中裂解碳化制成，其中全球90%以上的碳纤维是由PAN制成。碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，强度强度约为钢的10倍）、模量高、密度小（密度为钢的1/5、铝合金的1/2）造就其轻量化的特点。除此之外，碳纤维还具备耐腐蚀、耐疲劳、热膨胀系数小、耐高温、电及热导性高等特点。碳纤维按照原丝类型可分为三类：
1、沥青基碳纤维：以沥青为原料，提高沥青的使用价值，尺寸稳定性好。沥青基碳纤维与氰酸酯树脂制成的复合材料热膨胀系数小，可以用作人造卫星材料或其他精密材料；
2、粘胶基碳纤维：由含纤维素的粘胶纤维组成，石墨化程度低、导热系数小，适合作为隔热材料；
3、聚丙烯腈基碳纤维：以聚丙烯腈（PAN）为原料，是所有碳纤维中用途广、用量大、性能好的品种。聚丙烯腈碳纤维占据主流地位。
沥青基碳纤维是指以沥青等富含稠环芳烃的物质为原料，通过聚合、纺丝、不熔化、碳化处理制备的一类碳纤维，按其性能的差异又分为通用级沥青碳纤维和高性能沥青碳纤维，前者由各向同性沥青制备，又称各向同性沥青级碳纤维，后者由中间相沥青出发制备，故又称为中间相沥青级碳纤维。
从性能上看，沥青基碳纤维相比PAN基碳纤维热膨胀系数低、碳化收率高、耐冲击性能好、热导率高，但是其强度低于PAN基碳纤维。同时从制备工艺上看，沥青基碳纤维产品核心设备部分仍需进口，同时原材料可纺沥青目前国内仍处于技术突破期，还没有实现技术的全面突破，形成大规模的量产能力。以上条件限制了沥青基碳纤维在我国的应用与发展，随着沥青基碳纤维强度提高以及规模化能力起来以后，未来其应用空间有望快速打开。
沥青基碳纤维与PAN基碳纤维产品性能对比
二、沥青基碳纤维制备工艺复杂
沥青基碳纤维制备工艺主要包括可纺沥青的调制、熔融纺丝、预氧化、碳化及石墨化四步工序，以下工艺以高性能沥青基碳纤维为例——
可纺沥青的调制：沥青调制是其制备的关键步骤，要求其中间相沥青具有高度各向异性同时具有良好纺丝性。
熔融纺丝：沥青基碳纤维纺丝过程是初始纤维制备过程，是制备高性能碳纤维的重要基础。纺丝工艺的好坏可以直接决定碳纤维的性能。沥青纺丝通常用方法有氮压式熔融纺丝和螺杆挤压式熔融纺丝。熔融纺丝过程中，影响中间相沥青液晶分子排列的主要因素有纺丝温度、喷丝头的形状及长径比、纺丝压力、卷绕筒速度。
预氧化：预氧化反应中羰基和苯氧基的相互交联作用有效提高了碳纤维的软化点，欲提高碳纤维的性能，应调整预氧化反应条件使沥青纤维充分预氧化。预氧化温度、纤维与氧气的接触时间是影响该工艺的关键因素。
碳化及石墨化：碳化是在°C以下进行，石墨化则是在~°C高温下进行，该步工艺可以有效提高碳纤维的力学性能。碳化最终使沥青纤维中碳元素含量增加，形成大片层排列的乱层石墨结构。石墨化过程是为了促使碳化纤维石墨网层进一步完善，提高纤维综合性能。
PAN基碳纤维制备工艺
三、沥青碳基纤维国外主导，国内公司积极布局研发
沥青基碳纤维主要生产厂商为日本厂商，如日本吴羽（Kureha）化学工业株式会社、日本东丽（Toray）株式会社、三菱树脂株式会社等，国内碳纤维生产厂商主要为鞍山塞诺达碳纤维有限公司等公司，但国内外厂商产能基本都在百吨级别，产能规模较小，且极为分散，下游需求暂不稳定。从产能看，湖南东邦以及鞍山赛诺达产能最高，年产能突破百吨，其他公司产能布局较小。
从各家产品类型看，高性能沥青纤维是大多数公司在研或者已经推出的产品，主要因为其相对价值更高，应用广泛。从公司类型看，部分公司如辽宁诺科，掌握沥青碳基纤维全流程工艺，拥有完全自主产权，而像信德新材等公司过去主要做可纺沥青，为沥青碳基纤维上游，目前通过上游材料优势进军下游市场。整体看国内公司沥青碳基纤维实现规模化出货较少，对标国外公司，技术和产能、成本差距较大。随着产业技术突破以及下游应用的快速推进，预计行业未来将迎来较快成长。
国内沥青基碳纤维主要公司情况
四、年全球沥青基碳纤维市场空间预计为25亿元
据测算年全球沥青基碳纤维行业规模为25亿元，市场仍处于发展初期。我们假设其主要应用在军用飞机以及航天市场，价值量分别为0、元/kg，渗透率为7%/9%，预计对应行业规模为18.2/4.1亿元，该部分市场主要使用的是中间相即高性能沥青碳基纤维。除此以外，碳碳复材以及电子电气领域同样需要应用高性能碳基纤维，对应规模为0.5/0.1亿元。而民用市场主要为通用级沥青基碳纤维，对应下游应用主要是体育器材以及建筑材料，预计对应市场规模1.6/0.3亿元。未来随着行业工艺成熟、成本降低、下游场景不断拓展到更多民用领域如电池电极、汽车复材等，行业规模将进一步提高。
转载请注明：http://www.abuoumao.com/hykh/5119.html
