日前有消息稱,在即將于下月發布的新材料十二五規劃中,國家將力挺高性能復合材料產業的發展,尤其是重點提升碳纖維、芳綸等高性能纖維及其復合材料的發展水平。但是從目前中國的碳纖維產業發展現狀來看,盡管碳纖維是國家十二五新材料產業規劃的重點突破產業,將碳纖維納入國家十二五發展規劃中,會給中國的碳纖維產業帶來難得的產業發展時機,但是中國碳纖維產業在技術上的短板,決定了要突破美國、日本等碳纖維技術強國的技術封鎖,實現自主知識產權的研發突破,也絕非易事,即便實現了自主知識產權的突破,打破美國、日本等國的技術壟斷,也仍將會面臨美國、日本等現今世界最為強大的七大碳纖維生產商的競爭,在這個進口替代市場中,能獲益多少,尚未可知。這些不確定性或將使得碳纖維產業的政策利好難以掀起太大的“浪花”,碳纖維更是難以引領新材料行情。
中國碳纖維或將迎來政策扶持黃金發展期
碳纖維是由一種含碳量在95%以上的新型纖維材料,它是用一些含碳的有機纖維,如腈綸絲、瀝青及粘膠纖維等做原料,跟塑料樹脂結合在一起,放在惰性氣體中,經碳化而成的新型纖維材料,其物理性能具有強度大、模量高、密度低、線膨脹系數小等特點,可以稱之為新材料之王。目前,碳纖維被廣泛的應用于建筑、化工、汽車及機械制造、航空航天、風電設備、紡織服裝、體育休閑等領域。其中,航空航天碳纖維消費量約占20%,體育休閑用品約占21%,各類工業產業約占58%左右。
碳纖維根據基礎原料不同可以分為三類:以聚丙烯腈(PAN)為原料高溫碳化形成的碳纖維為PAN基碳纖維;以瀝青為原料高溫碳化形成的碳纖維為瀝青基碳纖維;以粘膠纖維原料高溫碳化形成的碳纖維為粘膠基碳纖維。其中,由于PAN基的碳纖維在強度上要優于瀝青基、粘膠基碳纖維,在目前全球的碳纖維生產中占有90%的比例。
國際上PAN基碳纖維的生產,實際上從上世紀60年代開始起步,經過半個多世紀的發展,其生產工藝技術已經成熟。起初,PAN基碳纖維主要用于軍工和宇航,經過40余年的發展,其應用領域正在向工業領域和普通民用領域擴大。
而隨著PAN基碳纖維應用領域的不斷擴大,PAN基碳纖維的生產供應及市場需求均呈現出良好的發展態勢。
據研究,PAN基碳纖維2002年的全球需求約1.17萬噸,2003年約為1.99萬噸,到2006年全球的PAN基碳纖維消費量達到了約2.2萬噸,2007年達到約2.726萬噸,2008年達到約3.09萬噸,2010年約為3.2萬噸,預計到2014年將超過7.5萬噸,到2018年碳纖維的需求量或將達到11萬噸。而在生產供應上,2003年產量約1.99萬噸,當年基本供需平衡;但2008的產量僅約2.51萬噸,而2010年的碳纖維供應總量也僅約為3萬噸左右。可以說,碳纖維目前仍存在供需的缺口。
但是從目前的統計數據來看,2005年世界的碳纖維總產能為3.37萬噸/年、2006年為4.16萬噸/年,2008年達到了6.19萬噸/年,而在2009年全球7大碳纖維制造商——東麗、東邦、三菱麗陽、SGL、Hexcel、Cytec和Zoltek,已宣布計劃在未來3~5年擴產78%。而根據2010美國碳纖維會議最新數據,2010年將新增碳纖維的設計產能為55950 噸,預計到2014年全球碳纖維產能或將達到約12萬噸。如若按照目前50%-70%的產能利用率計算,2010年,碳纖維供需基本平衡,2014年也仍將有可能會出現供給缺口,但若產能利用率提高,供過于求的可能性較大。因此,雖然短期看來碳纖維會供不應求,但到2014年供應可能會超過需求。
中國碳纖維的研發也開始于上世紀60年代,起初也是為了發展航空航天及軍工工業而建立起來的配套工業。但隨著改革開放之后,隨著國民經濟的快速發展,中國的碳纖維需求也不斷的加大。據統計,1996年中國的碳纖維需求量為580噸,但到了2002年消費量達2235噸,到了2006年需求量突破了3000噸,2010年全年的消費量約為5800噸,而目前更有預測稱,到了2012年中國市場的碳纖維需求或將達到1萬噸。
但實際上,2006年中國的國產碳纖維產量僅約為40噸,2010年的年產量也不足100噸。中國的碳纖維需求對外依存度高達90%左右。因此,對于中國的碳纖維產業來說,如若能實現技術上的突破,實現規模化的產業化大生產,如果按照目前碳纖維國際價格約60—80萬元/噸計算,需求量1萬噸,90%的對外依存度,或將產生約50—70億元的進口替代市場,如果考慮產業規模效應,或將形成上百億元的產業市場。
因此,此次明確將碳纖維作為新材料重點方向納入國家新材料十二五規劃,或將給碳纖維產業的發展帶來更多的發展機會,迎來產業發展的黃金時期。
技術短板或使碳纖維難以引領新材料行情
但是,我們也不得不需要正視的是,由于碳纖維生產工藝復雜、技術含量高,加之政治因素限制技術和設備等引進,目前全球碳纖維技術和生產仍主要控制在日本和美國手中。
目前,全球可實現碳纖維產業化的國家和地區不足20 個;規模化生產企業不超過12 家。日本東麗、日本東邦、美國卓爾泰克、日本三菱麗陽是全球碳纖維產能排名前四的生產商,這四家分別占全球碳纖維總產能的23.4%、17.1%、14.3%和10.3%。
盡管中國對碳纖維的研究也開始于20世紀60年代,80年代開始研究高強型碳纖維。