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真相丨我国碳纤维行业是什么水平了?
中国玻璃纤维复合材料信息网 (cnbxfc.net) 发布日期: 2018-05-17  阅读: 1777  字体:  双击鼠标滚屏
       核心提示:真相丨我国碳纤维行业是什么水平了?
  导读:这是碳纤维生产技术小编(微信号:txwscjs)从碳纤维自行车资讯上看到的一篇文章,写的很好、很实在,一针见血。对国内碳纤维行业存在的问题也一一的揭露出来,所以转过来给大家看一下。各位同行业者,也要积极面对中国碳纤维行业存在的各种问题。由于这篇文章应该不是最近写的,随着碳纤维行业发展,文中的数据会有一些出入,小编会在后面进行备注。
  碳纤维被称为“新材料之王”,是一种物理性能优异的材料,能够耐受高温而不失强度,对一般的酸、碱有良好的耐腐蚀作用,广泛应用于航空、航天和国防军工、体育器材等多领域,对支撑我国制造业转型升级、保障国防安全等具有重要作用。由于其特殊性,该生产技术在冷战时期属于技术密集型和政治敏感材料,以美国为的巴黎统筹委员会对当时的社会主义阵营实行禁运。
  目前我国从事碳纤维复合材料制品研制、生产以及设备制造的厂家约有百余家。其中,大多是生产体育休闲用品,从事航空航天等高端碳纤维复合材料研制和生产单位有10余家,从事纤维缠绕和拉挤成型工艺生产碳纤维复合材料的企业40余家。在产品分类方面,我国基本实现了从无到有的突破,T300级碳纤维已经达到国外同类产品的水平,目前实现千吨级产业化;T700级碳纤维千吨级生产线已建成,产品进入应用考核阶段;T800级碳纤维百吨级线建成并已批量生产,并已能够实现工业化生产,而高强高模型碳纤维M50J的生产技术已经有所突破。
  碳纤维生产技术小编备注:T800级碳纤维现在处于应用考核阶段。
  然而我们也经常在网站上面看到了很多关于中国碳纤维行业的技术发展,当然各有说法。在2014年的时候我们就看到了媒体报道了中国已经实现了T800高强度的碳纤维量产了,性能可以超过日本东丽公司的碳纤维。然而,我们又在新闻媒体报道中看到另外一条消息“中国可以自主生产T700碳纤维,完全可以摆脱进口了”。
  那么你现在肯定会问,T800的技术含量不是更高吗?为什么2014年的时候就已经做出了T800,而喜现在又说刚攻破T700的技术呢? 那么我们就帮您分析一下,目前中国碳纤维行业的技术以及发展状况。 下文摘至中国碳纤维行业的研究员。
  这几天很多朋友在朋友圈转发几个新闻,无非是中国碳纤维取得重大突破,打破日本垄断等等。有朋友转给我看,让我发表意见。
  说实话,我的第一反应就是:无语。
  真的,这样的新闻看多了,已经觉得麻木,无法挑动那根兴奋的神经。从有人关注碳纤维开始,就充斥着这样的新闻,让人非常乐观。乐观是应该的,但如果盲目乐观,那就实在太不应该了。其实真正了解碳纤维行业的人,一眼就能分辨出这些消息的真伪。反过来说,如果这些新闻说的都是真的,我们中国的碳纤维产业的现状,绝不会是这个样子,凭中国人的智慧,早就把国外碳纤维赶出中国了。
  可现实是什么样呢?几乎所有的碳纤维生产企业亏损,我们每年从国外进口1万多吨碳纤维,而国产碳纤维销量只有三、四千吨。
  碳纤维生产技术小编备注:就目前形势来看,国内已经有部分碳纤维生产企业实现了赢利,国内碳纤纤生产企业30家左右,实现赢利估计能有10%吧。
  今天我们来探讨几个容易让人产生误解的地方。
  1、中国碳纤维市场真是供不应求吗?
  很多新近投入碳纤维行业的老板跟人介绍,之所以重金布局碳纤维行业是因为碳纤维供不应求,市场前景非常好。给出的证据也很有说服力,那就是中国每年碳纤维需求量1万多吨,而2014年国内的产量只有3000多吨,这不是供不应求是个啥?说这话数据是对的,可是逻辑错了,因果关系也搞反了。中国不是碳纤维产量跟不上需求,而是生产出来的碳纤维销售不出去,产量才上不来。究其原因,就是有效供给不足,无效供给过剩。
  中国的碳纤维生产线,大多是低水平重复建设,集中在T300-T700水平,碳纤维的质量不高,成本降不下去,在市场上缺乏竞争力,可不就是卖不出去么。根据各个企业对外公布的产能,已经建成产能有1.5万吨,在建和筹建的碳纤维产能也超过1万吨。这么多碳纤维卖给谁?
  碳纤维生产技术小编备注:就目前正在生产的企业来看(除了正在建设项目),大陆总产能约为2.4万吨/年左右,台湾总产能约为9250吨/年;截止2018年,所有项目建成投产之后,大陆总产能约为3.3万吨/年左右,台湾总产能约为9250吨/年。据不完全统计,2016年实际产量不到4000吨。
  卖给体育休闲用品生产商?中国是体育用品生产大国,全世界绝大多数鱼竿和球拍等用品都是中国生产的,而且中国碳纤维消费60%以上都用在了体育用品上,这个市场一定大。是啊,这是个很大的市场,可是这个产业现在也已经趋于饱和。自从上世纪70年代美国人率先在体育用品上应用碳纤维,碳纤维复合材料已经完全取代木材和金属,增长的空间已经不大,谁还消费得了这么多碳纤维。现在碳纤维自行车都卖出白菜价了,这个市场的碳纤维还有什么利润呢?只能是一个赔,越赔钱越不敢生产,产量也就上不去,多余的产能也用不上,只能用来忽悠政府弄点资助。
  可有人说了,卖给军工企业啊。国家发展国防工业,造战斗机、造火箭用得上,而且国外军工级别碳纤维不卖给我们,政府出的价格又高。这么一颗水汪汪、白嫩嫩的大白菜,我们不拱谁来拱?我只能说,你也配!低级别的碳纤维质量尚且不稳定,谁敢用你的碳纤维造飞机。到天上根本不用浪费敌人的导弹,一个急转弯,飞机就散了架。机动性跟别人差着几个级别,战斗力也上不去。
  高不成,低不就。只能试着开发一些新兴起的工业领域的应用了。可是这条路也走得极其艰难,中国的产能过剩,说白了还是创新能力不足。这么多碳纤维的用途,哪一个是中国人先发明的呢?哦,对了,我还真想起来一个,是手机壳!中国人的智慧不能仅限于做点手机壳之类的小制品,而要去寻找更多的有价值的增量市场。多去关注更多新的应用领域,开发新的产品。
  2、中国现在碳纤维技术到了什么水平?
  艾玛,我太喜欢讨论这个问题了。前两年有企业T1000碳纤维都做出来了,可是现在已经没了影。有人说他们能造出T300级别碳纤维,这话我信。有人说他们能生产T700级别碳纤维,这话我也信。有人说他们能搞出T800级别碳纤维,这话我还得信。有人说他们能做出T1000级别碳纤维,这话我也不得不信。为啥?因为他们说这话,没有前提条件啊。捣鼓捣鼓几个参数,总有碰巧一段碳纤维性能参数异常的好的,好得让人不敢相信,好得超英赶美一步登天,谁家过年还不吃顿饺子啊(小编为您点赞,这句话说的好、比喻也非常恰当)。
  可是,严谨的企业家会加上个附加条件,我们只是在小批量生产可以做得到,大批量生产性能就达不到了。这个前提条件要说清楚,是在实验室试验线上,还是在中试线上,或者是大批量生产中。这一前提条件不同,可是千差万别。在实验室可以稳定做出来,可以说突破核心技术,如果能在大批量生产中稳定做出来,才是真的做出来。过年吃顿饺子并不代表天天都能吃饺子(小编接着为您吃饺子的这个比喻点赞,扣666)。
  除了以上附加条件,还得说质量稳定性做得如何,碳纤维性能的离散系数有多大。打个比方,12K的碳纤维,一束有12000根,每一根碳纤维的性能是否都分布在一个很窄的范围之内,每一根碳纤维的每一段性能是否一样,今天生产的碳纤维和明天生产的碳纤维性能差别是不是很小。现在没有明确的标准说,离散系数做到多大才算是合格。每一家企业质量稳定性差别很大,也都可以说自己的纤维合格,合格与合格之间差别也很大。就像一辆生产合格的奥拓和一辆合格的奥迪,差别就不是一般的大。
  除了质量稳定性,还要说明成本能降到多低啊,生产速度能达到多少啊,等等。不能再多了,再多就太严谨了,不符合中国人做事风格。
  3、产能和产量
  我手中有很多资料,分别是不同碳纤维企业提供的自己公司和其他公司产能的对比。很有意思,所有的企业公布的自己的产能,一定比别人公布的产能要多,产量也多得多。产能和产量也是容易掺水分的地方,都想证明自己是老大,争不上老大也要争个老二当当,而且这里面还隐藏着一个技术水平问题。
  拿千吨线来举例子。千吨线一定是大量的丝束并排生产,相互之间就会造成影响,造成碳纤维的性能参数差距非常大。这么多的碳纤维并排进入预氧化炉,放出的热量不及时排除,就会造成局部蓄热过多,温度过高而起火燃烧,如果过分冷却,预氧化又不充分。所以,做碳纤维也是要掌握火候的,这是个技术活。所以百吨线和千吨线不是一个概念,技术水平差着一个数量级。
  不但有碳纤维质量的技术差别,还有走丝速度的差别。一分钟生产5米和一分钟生产10米,产能就差出一倍来。所以,比产能,比的还是技术水平。如果谁要是能保证单线千吨产能的基础上,质量稳定性做得又好,那才是真的第一名。
  可是产能这事现阶段还真没办法验证,大家都开工率不足,没有哪家企业可以全负荷、全天候地生产。在保证质量的前提下,一年饱和能生产多少吨碳纤维,谁说得清楚呢?一群在路上散步的老人,七嘴八舌的争论自己跑起来有多快,谁也不敢跑,打的还是嘴仗。
  碳纤维生产技术小编备注:关于产能小编有话说。
  很多企业为了完成自己号称千吨线、万吨线的建设,设计的时候是按照多少K设计的,这个很重要。比如:设计的时候是一个千吨线,按照48K设计的;如果生产24K,那就成了500吨生产线了;如果生产12K,那就成了250吨生产线了;如果生产6K,那就成了125吨生产线了。让小编说句更扎心的话就是,虽然号称是千吨线,实际上该起企业只有生产6K的技术,实际产量或许都到不了125吨/ 年。125吨/年就这样摇身一变,就成了1000吨生产线了,这样对外宣传的时候多霸气啊。
  除了丝束规格、走丝速度等等,很多地方都能做文章。还是拿上面的举例子,其实也许大概可能虽然是6K、虽然是125吨/年,但是是按照最大速度来算了。也许实际生产速度就是最大速度的一半,这就又打了一个折扣,就成了年产75吨。实际生产能力都不到设计能力的10分之一(这个算法有点走极端啦,小编自己抽自己耳光)。
  小编再说句比较极端的话,国内很多碳纤维生产企业关于产能、产量、合格率、良品率等等一些数据都是算出来的,而不是真正做出来的。
  4、炭化和石墨化
  这是个技术术语问题,一般讨论的比较少,不过也是很容易造成误解的地方,简单地所以说。PAN原丝预氧化后在隔绝空气的情况下,进行高温热处理,有人以热处理的温度来区分炭化和石墨化,这个不严谨,比如把1500℃作为分界线,1500℃以上是石墨化,900-1500℃就是炭化。
  我所理解炭化,就是PAN预氧丝在高温下裂解,逸出氢、氧、氮等小分子,最后留下碳元素的这么一个过程。这是一个碳元素占比增加的一个过程,有文献把碳元素占比增加到92%后才称为碳纤维。
  石墨化,就是碳材料内部碳原子在高温下进行重新排列,慢慢趋向于完美六元网格的一个过程。在碳纤维内部就是原先比较杂乱的碳原子排列次序慢慢趋向于规整排列的乱层石墨结构的过程。
  把碳纤维加热到1500℃,如果这个过程是一个碳元素聚集的过程,它就叫炭化;如果在这个温度下碳元素不再聚集保持在固定占比比例,而是碳原子排列趋向于规整六元网格结构,那么它就是石墨化过程。所以炭化和石墨化没有明显的温度界限,哪一种趋势更明显就称为哪一种过程。不同的原材料在不同温度下的趋势是不一样的,炭化和石墨化都是一个过程,不是最终结果,不要以温度来区分炭化和石墨化。
  小结:
  说了这么多,不是我要打击各位的信心,其实我对中国碳纤维未来的前景还是相当的看好,而且我断言,中国碳纤维的发展,将好到大家不相信的地步。只有一个理由:中国越来越多的人在关注碳纤维,在思考碳纤维的发展,在寻找解决办法。不仅仅是在碳纤维的上游,在下游也有越来越多的创新在尝试。日本发展得早,走得稳,但架不住我们人多、越来越多的沟通协作。人多力量大这句话,到什么时候都不会过时。
  碳纤维行业市场调查分析报告分析,目前日、美碳纤维公司占据了全世界半数以上的碳纤维产能,同时不断加大研发投入并扩大产能,这一垄断格局暂时很难打破。但对比上游,碳纤维市场的下游空间则更为开阔,尤其是航天航空、汽车、风电三大市场。在风电领域,大功率、长叶片技术需求将加速风电叶片碳纤维化,随着十三五规划的出台,碳纤维有望在风电领域迎来增长。汽车领域,宝马、通用、大众等多家国际车企已率先和碳纤维企业合作开发碳纤维结构件,并已应用在多款车型上,国内多家车企也陆续展开碳纤维研究。在航天航空领域,国产C919大型客机将于2015年年底试飞,这将进一步推动碳纤维在航天航空领域的应用。随着风电、汽车轻量化、国产大飞机的发展进程不断加快,我国碳纤维行业也将迎来高速发展期。

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信息来源:碳纤维自行车资讯
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