碳纤维发展趋势专题丨碳纤维基本介绍 碳纤维发展历程 全球碳纤维产业布局

碳纤维（carbon fiber，简称CF）是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。既有碳材料“硬”的固有特征，又兼备纺织纤维“柔”的可加工性，被誉为新材料之王。

1.1 碳纤维概述

碳纤维与传统的玻璃纤维相比，碳纤维的强度可达高性能玻璃纤维的2倍，模量超过其3倍；与芳纶纤维相比，碳纤维不仅强度达到凯夫拉KF-49的1.5倍，模量达到其2倍以上，而且耐蚀性更是出类拔萃。与钢、铝等金属材料相比，碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、线膨胀系数小等诸多优异性能：碳纤维的密度仅为钢的四分之一，强度达到特种钢的10倍，模量是钢的7倍，比强度、比模量均为钢的数十倍。

1.2 碳纤维分类

碳纤维可从以下四个方面进行分类，图表1所示。

图表1 碳纤维分类

1.3 碳纤维制备

碳纤维一般采用聚丙烯腈纤维（PAN原丝）、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维等为原料，在200～300℃的空气中进行预氧化，然后在1000℃以上高温的惰性气体（如氮气）保护环境中完成碳化，最后加热到1500～3000℃制得碳纤维产品。

1.4 碳纤维需求领域

碳纤维及其复合材料由于具有密度小、强度高、耐高低温等特点，最早应用于航空航天及国防领域，如大型飞机、军用飞机、无人战斗机及导弹、火箭、人造卫星等。

碳纤维及其复合材料既能作为结构材料又能作为功能材料，在工业领域具有广泛的应用，如：汽车、电缆、风能发电、海洋产业、电子器件、工业器材和土木建筑等。

碳纤维制成的体育休闲用品，质量更轻、硬度更强、吸收震荡和振动效果更好，同时延长了体育用品的使用寿命，其中最主要的应用是作为自行车、钓鱼杆、网球拍、高尔夫球杆和游艇等材料。

未来随着风力发电、汽车工业、飞机制造、高压容器等产业的需求的大幅增长，以及体育休闲领域的平稳发展，碳纤维市场需求增速将愈发显著。

碳纤维生产技术（ID:carbonfiber8）小编搜集各方资料，汇总碳纤维发展历程如下图表2所示。

图表2 碳纤维发展历程

由于碳纤维生产工艺复杂、技术含量高，加之政治因素限制技术和设备等引进，目前全球碳纤维技术和生产仍主要控制在日本和美国手中。

3.1 国外碳纤维生产企业

图表3 国外碳纤维生产企业

3.2 国内碳纤维生产企业

图表4 国内碳纤维生产企业

3.3 全球碳纤维产量区域分布图

总体来说小丝束产能主要集中在日本企业，而大丝束产能则在欧美。2015年全球PAN基碳纤维的产能达到14.2万吨（小丝束占70%），排名前五的企业为东丽、美国Zoltek、德国SGL、帝人、三菱丽阳公司，约占全球总产能的60%。

小丝束碳纤维产量区域分布：日本的东丽（约28%）、东邦（约15%）、三菱（约11%），中国（大陆约16%、台塑约10%），美国的赫克赛尔（约9%）、氰特（约3%），土耳其的阿克萨（约4%），韩国的晓星（约2%）、泰光（约2%）。新兴国家碳纤维产业的崛起，日本三家企业在小丝束碳纤维市场的份额已由前几年的约70%下降至55%。

大丝束碳纤维产量区域分布：日本的东丽（日本东丽约1%、美国Zoltek约49%）、三菱（约7%），德国的SGL（约33%），中国（约10%）。

数据来源：前瞻产业研究院

图表5 全球碳纤维产量区域分布图（单位：%）