碳纤维行业是指涉及碳纤维的生产、研发、应用等各个环节的行业。碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量的新型纤维材料,具有质量轻、强度高、耐腐蚀、高模量、密度低、无蠕变、良好的导电导热性能、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好等特性,不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维,被称为21世纪的“黑色黄金”。
碳纤维(CF)是指含碳量大于90%的纤维材料,可以用粘胶、聚丙烯腈以及沥青等有机纤维在高温下碳化制取。高强、高模CF主要由聚丙烯腈长丝在1000℃以上高温碳化形成,它与树脂、金属、陶瓷、碳、玻璃等复合后具有模量高、强度高、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀等特性,广泛应用于航天、航空、军工、航海、化工、电子、建筑以及体育休闲等领域,是军民两用的高技术纤维。
碳纤维可以按照原丝类型、纤维形态、丝束规格、生产工艺、力学性能等标准进行分类,其中常用的三大分类维度是原丝类型、丝束规格和力学性能。按照原丝类型可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基、粘胶基等;按照丝束规格可分为大、小丝束;按照力学性能可分为标模、中模和高模。
碳纤维产业链较长,完整覆盖从原油原料到终端应用的完整制造过程。从制备流程来看,上游企业首先从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制得丙烯,经过氨氧化后得到丙烯腈,丙烯腈经聚合和纺丝生产原丝,再通过预氧化、低温/高温碳化等工艺步骤得到碳纤维。随后,碳纤维可再次被制成碳纤维织物、碳纤维预浸料、碳纤维复材制件等。碳纤维主要应用在风电、体育休闲、航空航天等领域。从全产业链来看,产业链中游是核心环节,技术、资金、设备等门槛较高。
根据赛奥碳纤维《全球碳纤维复合材料市场报告》,2022年国内碳纤维需求量约7.44万吨,同比增长19.3%,近五年的需求量年复合增长率达25.9%,高于全球平均水平。2022年国内碳纤维需求量占全球比重约为55.1%,中国已成为全球第一大碳纤维消费市场。市场需求的高速增长,推动碳纤维行业进入快速发展阶段。
根据中研普华产业研究院发布的显示:
碳纤维兼具碳材料的高强度和纤维纺织材料的柔软可加工性。一束手指粗的高强度碳纤维可以拉动飞机,碳纤维还可以编织成纤维布,根据需要编织裁剪成特定形状,经树脂固化变成比高强钢强度更高的材料。因为拥有多种优异特性,碳纤维应用广泛,成为航空航天、电力、交通运输等高端装备、重大基础工程、新能源等领域重要支撑性材料。
在航空航天领域,碳纤维的用量常被作为衡量航空航天装备水平的重要标志。碳纤维复合材料可以用于飞机、卫星、火箭等的制造,还能帮助产品减小噪声、节约燃料。例如,民航客机使用碳纤维复合材料叶片,重量比传统钛合金减少500多公斤,机身整体重量减少1吨,飞机油耗大幅度降低,航程实现有效提升。将碳纤维加入推进剂和发射药中,还能改善推进剂的力学性能,提高推进剂燃速,改善发射药的燃烧性能。
近年来,国家出台了一系列关于碳纤维及碳纤维复合材料的产业支持政策,持续引导碳纤维材料的关键生产技术升级、产业化项目落地和应用领域拓展,推动碳纤维行业蓬勃发展。其中,工信部于2019年发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》,将高强、高强中模、高模型碳纤维等列为关键战略材料,为碳纤维生产技术的提升和产业化的推进提供了必要保障;国家发改委、科技部、工信部、财政部等四部委于2020年发布《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》,提出聚焦重点产业投资领域,围绕保障大飞机等重点领域产业链供应链稳定,加快在高性能纤维材料等领域实现突破,为碳纤维等战略性新兴产业高质量发展、发挥重要引擎作用提供了政策支持。
在“双碳”政策下,我国风电、光伏、氢能、新能源汽车等行业高速发展,带动风电叶片、碳碳复材、压力容器、汽车等领域的碳纤维需求快速提升。同时,碳纤维作为军民两用战略物资,在航空航天、体育休闲、建筑等领域的需求也在持续增长。
中研普华报告涵盖市场热点,政策规划,竞争情报,市场前景预测,投资策略等内容。更辅以大量直观的图表帮助本行业企业准确把握行业发展态势、市场商机动向、正确制定企业竞争战略和投资策略。本报告依据国家统计局、海关总署和国家信息中心等渠道发布的权威数据,结合了行业所处的环境,从理论到实践、从宏观到微观等多个角度进行市场调研分析。