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1. 碳纤维的介绍(略)碳纤维(carbon fiber 简称 CF)是一种高强度、高模量的高性能纤维材料,含碳量 90%以上。
具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。
外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。
碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合,制造先进复合材料。
2. 碳纤维的生产工艺(略)完整的碳纤维产业链包含一次能源到终端应用的全部过程。
从石油、 煤炭、天然气均可以得到丙烯,经氨氧化后得到丙烯腈,丙烯腈聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈(PAN)原丝, 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, 可作为生产碳纤维复合材料的原材料;碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合,可制成碳纤维复合材料,再经各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。
生产路径方面,聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的生产主要分为三步,第一步是将聚丙烯腈单体和引发剂、链转移剂混合,在溶液中发生聚合反应,得到聚丙烯腈原液,称为碳纤维原丝纺丝原液;第二步是聚丙烯腈原液通过湿法纺丝或干喷湿纺法进行纺丝,得到碳纤维原丝;第三步是原丝经过上油、后拉伸等处理后,送入氧化炉制得预氧化纤维(俗称预氧丝),预氧丝进入碳化炉制得碳纤维,碳纤维经表面处理、上浆即可得到碳纤维产品。
3. 全球下游市场持续增长,碳纤维产品主要为美日公司垄断3.1. 全球需求: 碳纤维市场保持稳定增长碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性,是发展国防军工与国民经济的重要战略物资, 广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业等多个领域。
近年来,随着这些领域的不断发展,也拉动了全球碳纤维需求的增长。
全球碳纤维总需求已从 2008 年 3.64 万吨,增长到 2019 年的 10.19 万吨,CAGR 为 9.81 ,预计 2020 年全球总需求将达到 11.24 万吨应用领域中,风电叶片,航天航空及体育休闲领域对碳纤维需求较大碳纤维材料由于其优良的材料性能,已经被广泛的应用于航空航天(国防)、风电叶片、汽车、船舶、压力容器、建筑、等不同行业。
2019 年全球碳纤维需求量最大的三个行业分别是风电叶片、航天航空及体育休闲,分别占比为 24%、22%和 15%。
2018 年,全球碳纤维市场规模为 25.71 亿美元,其中航空航天领域占比最大,达到 49%, 其次是体育休闲与风电叶片领域,占比分别为 13%和 12%。
3.2. 全球供给:全球产能持续增长,供应商多为美日企业在下游需求拉动下,全球碳纤维产能保持了稳定的增长态势,全球产能已由 2008 年的 6.2万吨,增长到 2019 年的 17.4 万吨,CAGR 为 9.83 ,预计 2020 年有望超过 18 万吨。
由于碳纤维生产工艺流程复杂、研发投入巨大、研发周期较长,使得国际上真正具有研发和生产能力的碳纤维公司屈指可数。
美国注重原始创新,日本擅长精细化生产,在碳纤维产业发展中各具优势。
2018 年全球碳纤维产能为 16.5 万吨。
根据赛奥碳纤维测算,2018 年中美日三国合计理论产能占比达到全球的 60 ,其中美国占比约为 24 ,日本占比约为 19%,中国约为 17%,尽管中国理论产能占比为世界第三,但主要是以生产低端性能碳纤维为主,高端性能碳纤维生产被美日两国垄断。
从供应商角度来看,全球碳纤维供应市场被日本东丽、日本东邦、日本三菱及美国 Hexcel 等少数几个公司所垄断。
日本东丽和美国 Hexcel 是全球经营最为成功的碳纤维生产企业, 主要垄断航空航天高性能碳纤维市场,日本东邦和日本三菱也在高性能碳纤维领域占据了一席之地;其他重点企业也各具特色,在原料多元化、合成体系、纺丝技术、丝束规格等方面具备各自的优势。
随着碳纤维的不断发展,碳纤维在工业领域和航空航天领域的应用范围不断扩大,国外主要厂商也在部署未来产能扩建计划,部分厂商的产能计划如下:4. 下游市场增长+国产替代+政策支持,我国碳纤维行业迎来发展良机4.1. 需求端:我国碳纤维需求稳步增长,航天航空及汽车领域市场存在较大发展空间中国碳纤维总需求已从 2008 年 8.2 千吨,增长到 2019 年的 34.7 千吨,CAGR 为 14.01 , 高于全球平均水平。
2019 年中国碳纤维总需求占全球总需求 34%,预计 2020 年中国总需求将达到 38.94 千吨。
中国体育休闲领域对碳纤维的应用需求最大,占比高达 43.6对比我国碳纤维需求行业分布与全球碳纤维需求行业分布,可以发现我国当前碳纤维应用主要还是集中在体育休闲领域,占比达 43.6 ,而在航空航天与汽车领域结构占比要远低于全球相应部分碳纤维使用占比,占比为 3.2 和 2.6%。
与全球相比,我国航天航空及汽车领域碳纤维市场存在较大发展空间.中国市场规模达 5.68 亿美元,其中近 77