（报告出品方/作者：申万宏源，刘靖，刘建伟，周羽希）1.碳纤维——“二十一世纪新材料之王”1.1 性质：力学性能突出，应用领域广泛碳纤维是一种丝状碳素材料，力学性能优异。
碳纤维由聚丙烯腈或沥青、粘胶等有机 母体纤维，在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构，含碳量在 90%以上的无机高分子纤维。
由于其具有多项优异性能，其通常与树脂、金属、陶瓷等复合后形成先进碳纤维复合材料， 在军用和民用工业中的应用非常广泛。
碳纤维具有性能优异，应用场景广泛。
作为新的增强纤维，碳纤维力学性能优异，比 重不到钢的 1/4，而抗拉强度是钢的 7-9 倍，同时还具有轻质、高强度、高弹性模量、耐 高低温、耐腐蚀、疲劳等优异特性，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲 等领域。
1.2 分类：不同丝束碳纤维对应不同的下游需求根据碳纤维不同的性能和用途，可以对碳纤维进行多维度的分类，目前常用的分类维度主要有纤维数量、制造原料、力学性能。
按碳纤维按纤维数量不同可以分为小丝束和大丝束，与之对应的碳纤维原丝也可区分为小丝束碳纤维原丝和大丝束碳纤维原丝。
一般将丝束数量小于 24K 的碳纤维称为小丝束， 1K 就代表一束碳纤维中有 1000 根丝，初期以 1K、3K、6K 为主，逐渐发展为 12K， 主要用于国防军工、航空航天等高端技术领域，产量低、成本高，被称为“宇航级材料”； 24K 及以上的为大丝束，广泛用于纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等 工业和民用领域，成本低，但生产控制难度大，被称为“工业级材料”。
根据碳纤维制造路径不同可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维。
其中，聚丙烯晴（PAN）基碳纤维成品品质优异、力学性能优良，且相较于其 他两种碳纤维工艺难度更低，是最主要的碳纤维产品，占全球高性能碳纤维的 90%以上。
根据不同的强度和模量的力学性能分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型。
作为碳纤维龙头，日本东丽制定的 T 系列和 M 系列性能指标是实践中被运用最广的分类指 标。
航天航空领域往往要求材料具备更轻、更好的力学性能，因此多采用 T300-T800 强 度的碳纤维，而民用如风电、体育领域则多采用 T300 强度的碳纤维。
1.3 产业链：原油下游产业，三大关注点带来价格波动完整的碳纤维产业链包含从原油到终端应用的完整制造过程：首先，产业链上游企业先从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制得丙烯，并经氨氧化 后得到丙烯腈；原丝：丙烯腈经聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝；碳化：产业链中下游企业再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维；碳纤维可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料；碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合，可形成 碳纤维复合材料，最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。
大丝束碳纤维的价格由四部分组成：直接材料、制造费用、期间费用、净利润。
1）直接材料占比最高，约为碳纤维售价的 25-30%，其中丙烯腈占比 20%，丙烯腈的价格波动 将显著影响公司的直接材料成本；2）制造费用是第二大成本中心，占比 20-25%，其中由 于碳化具有高耗能、重资产特性，折旧摊销（6%）和电费（7%）是降本重点，重点关注 公司设备采购成本和生产工厂的用电成本；3）期间费用占比约 20%，其中主要由管理费 用中的员工薪酬和维修费用构成；4）净利率受供需格局变动影响显著，受益于终端需求的 旺盛和供给不足导致的碳纤维涨价，一体化的碳纤维厂商在 21 年表现出了强劲的盈利能力， 中复神鹰在 21H1 实现了 31.7%的净利率。
大丝束碳纤维原丝制备是碳纤维产业链的核心环节。
占碳纤维成本 51%。
由于碳纤维 的强度显著地依赖于原丝的微观形态结构及其致密性，原丝的质量和成本很大程度上决定 了碳纤维的质量和生产成本。
如果原丝的分子结构和聚集态结构存在不同程度的缺陷,必将 严重影响碳纤维的质量和性能，其性价比与供应稳定性将直接影响着碳纤维的引用领域的 广度。
1.4 技术：原丝技术分支多，碳化投资壁垒高大丝束的生产与小丝束有较大差异性高。
尽管小丝束的碳纤维在我国已经在航空航天 领域等多个领域进行运用，优质的碳纤维生产厂商如光威复材等已经具备了生产 T1000 级 别小丝束的能力，但是对于大丝束来说，仍具备较强的工艺壁垒。
其一，大丝束不是简单的将纺丝数量从 1~12K 增加到 24、48K 即可：当纺丝数 量增加之后，难以保持纺丝的一致性，同时聚丙烯腈纤维如果发生打结、粘黏， 极易影响后续碳纤维的力学性能；其二，大丝束的终端领域在民用居多，因此具备较强的成本敏感性，对上游厂商的成本控制提出了较高的要求。
由于发展历程、产业背景不同，碳纤维、原丝厂商在聚合、纺丝工段选择的工艺路径也不尽相同。
由于各碳纤维、原丝厂商起步时间不同，在切入碳纤维赛道之前的产业背景 不同，导致各个厂商选择的工艺存在较大差异性。
我们认为对于大丝束而言，碳化环节的壁垒来自资金设备，原丝环节的壁垒来自生产工艺。
碳化环节具备更高的资金壁垒。
碳纤维生产设备定制化程度高，导致了设备投资需要大量资金。
国外碳纤维龙头企业 一般根据自身技术特点进行自主设计，在专有设备的基础上改进升级，形成了具有自主知 识产权的专有碳纤维生产装备。
最为关键的设备是氧化炉和碳化炉。
碳化炉应满足碳化工 艺的要求，可分为低温碳化炉和高温碳化炉。
与此配套的还有非接触式迷宫密封装置、加 热系统、废气排出和处理系统以及牵伸装置，由它们集成组合为一个完整的碳化炉，可实 现稳定规模化生产。
根据吉林化纤、吉林碳谷公告显示，碳化环节对应的单吨投资金额约 12 亿/万吨，而 原丝环节的资金要求相对较低，对应 2.1 亿/万吨的资金需求。
尽管碳纤维生产环节对应原 丝重量比重约 2:1，但是单吨的投资金额也显著超过了吉林碳谷。
原丝环节具备更高的工艺壁垒，技术分支多，攻克难度大。
湿法纺丝：包括原液过滤、喷丝、凝固浴（溶剂的水溶液）、水洗、拉伸等几个 阶段。
纺丝过程必须在洁净的无尘纺丝车间进行，避免空气中的尘埃粒子污染原 丝；干喷湿纺：相较于湿法纺丝，其喷丝板和凝固浴之间 3-10mm 的间隙，可提高纺 丝速度，使得纤维的结构更为均匀致密，且更容易得到高强度的纤维，复合材料 加工工艺性能优异。
国际上日本东丽和美国赫氏率先实现了干喷湿纺工艺的突破， 形成了成熟的干喷湿纺碳纤维产品。
其中，湿法纺丝是更适合大丝束生产，干喷湿纺更适合小丝束的生产。
干喷湿纺由于 其纺丝速度较快，得到了海内外巨头的广泛运用，如东丽、中简科技、中复神鹰均采取干 喷湿纺技术生产碳纤维，但干喷湿纺的单锭线密度较低，更适用于小丝束碳纤维的生产， 而湿法纺丝则更适合大丝束碳纤维的生产，尽管其纺丝速度较干喷湿纺较低，但是其具备 的技术优势能够更好地适应大丝束碳纤维的生产。
（报告
