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由碳纤维产业链看中国碳纤维突围之道

据美国AJR顾问公司预测,碳纤维丝束的全球销售额将由2011年的16亿美元增长至2020年的45亿美元,碳纤维增强复合材料的销售额将从2011年的161.1亿美元增长到2020年的487亿美元。碳纤维的市场前景被全球材料界普遍看好,每一步的发展都备受瞩目。然而,我国碳纤维上市公司几乎全部亏损,新材料之王的光环正在消退。是什么原因导致了我国碳纤维企业现在的困境?我国碳纤维产业又面临哪些挑战,存在什么问题?应该采取什么样的突围方式?本文对此进行了研究,以期帮助我国碳纤维企业突出重围。

一、碳纤维产业链

碳纤维是含碳量在90%以上的无机高分子纤维,具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导热和导电等多种优异的性能。碳纤维是国民经济和国防建设不可或缺的战略性新材料,在航空航天、汽车工业、风力发电、油田钻探、碳纤维复合芯电缆、建筑补强、文体休闲和医疗器械等方面具有广泛的应用。碳纤维产业链主要包括原丝、碳纤维、中间材料、复合材料和下游应用五个环节。

碳纤维的应用领域主要是航空航天、工业应用和体育休闲三大块。从全球来看,碳纤维在一般工业应用需求占比达61%,航空航天约为22%,体育休闲仅17%。碳纤维国际市场被日、美企业所垄断,近几年,土耳其、韩国和沙特和我国等新兴国家碳纤维产业正在崛起。

二、我国碳纤维产业面临挑战和存在问题

(一)面临挑战

由于碳纤维复合材料应用领域的特殊性,国外对高性能碳纤维技术与高端工艺装备实施垄断封锁,低端碳纤维产品向我国倾销。日本等国外大型企业占据全球95%以上碳纤维市场,并利用其技术和规模优势压低价格,导致国内企业被迫降价。我国稳定生产一个级别的碳纤维后,国外企业的价格就大幅下降一次。例如,2010年12k的T300产品价格为24万元/吨,2012年则下降到12万元/吨。受国外低价倾销和恶意竞销的影响,加上我国碳纤维企业小而散的状态,质量尚不太稳定,而且生产成本高于进口同类产品价格,全行业呈亏损状态。

上游碳纤维价格大的波动,对下游复合材料企业成本影响很大,制约了我国碳纤维复合材料产业的健康发展。此外,随着土耳其、韩国、俄罗斯、印度和沙特等国家碳纤维项目的陆续投产,并且随着国内碳纤维产能的逐步释放,碳纤维市场竞争将更加残酷。

(二)存在问题

我国碳纤维行业存在自主创新能力不强、关键技术落后、复合材料产业薄弱和市场应用开发滞后等问题。碳纤维行业研发、生产与应用相互脱节,产业链不畅通是制约我国碳纤维行业健康发展的一大瓶颈。

1、上游碳纤维缺乏核心技术

近年来,我国碳纤维企业由10家迅速膨胀到30家,低水平重复建设现象普遍,产业集中度低,无法与国际碳纤维企业巨头相抗衡。上游碳纤维企业片面强调规模扩张,而忽视技术研发,尚未形成关键技术协同攻关、工艺问题共同突破的合作机制。碳纤维技术被日本、美国等专利覆盖,我国企业缺乏核心自主知识产权的技术支撑,尚未全面掌握完整的碳纤维核心关键技术。

原丝是生产碳纤维的关键,而我国原丝水平落后,绝大多数碳纤维企业采用的是二甲基亚砜原丝技术,质量尚未过关,其他原丝技术发展相对滞后,加剧了技术同质化的低效竞争。我国碳纤维性能不高、产品稳定性差、生产成本居高不下,高性能纤维一些关键问题还没有完全突破。此外,碳纤维设备生产技术几乎被国外垄断,且严格限制对我国出口。而我国机械制造业落后,碳化炉

等关键设备研发滞后。国产碳化炉发热体所使用的碳化硅最高耐受温度仅为1400℃,不能达到大尺寸碳化炉的工艺要求。因此,提高碳纤维企业的技术水平是当务之急。

2、中游复合材料产业薄弱

无论是在技术水平还是产量方面,与国际先进水平相比,我国碳纤维复合材料都存在一定差距。日本、德国、美国等少数发达国家掌握了每平方米70克至75克标准的碳纤维预浸料生产技术,而我国还不能生产每平方米低于80克的碳纤维预浸料,高端碳纤维预浸料主要依靠进口。我国碳纤维预浸料年需求量达7000万平方米左右,其中4000万平方米依靠进口。碳纤维复合材料的树脂材料以及后端的加工和设备,则完全由美国公司垄断。我国高性能复合材料整体上尚处于起步阶段,层合固化工艺及装备还相当落后,很多先进的设备还必须依赖进口,制约了我国碳纤维复合材料的发展。

3、下游市场需求疲软

碳纤维复合材料应用对国产碳纤维的牵引效应不足,特别是工业领域用碳纤维需求不足,这严重制约了我国碳纤维产业的发展规模和质量。当前世界发达国家的碳纤维在航空航天、工业应用和体育休闲应用占比分别为15%、65%和20%,我国碳纤维应用目前仍集中在相对低端的体育休闲产业,航空航天、工业应用和体育休闲用品分别占比为5%、35%和60%。我国从事碳纤维复合材料制品研制和生产,以及设备制造的厂家有百余家。其中大多是生产体育休闲用品,原因在于这些领域对碳纤维的性能要求不高,不需要长时间的材料认证和成品实验,门槛较低。而从事航空航天等高端碳纤维复合材料研制和生产单位仅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。

三、我国碳纤维突围之道

我国碳纤维产业发展正处于关键时期,面对国外行业巨头的打压,应积极探索适合自身发展的道路。通过实施市场保护制度,加强碳纤维生产企业间以及上下游企业间和科研单位之间的联系与合作,推进研发、生产、应用一体化,以碳纤维应用带动上游发展,推动我国碳纤维产业持续健康发展。

(一)实施市场保护制度

作为战略性新兴产业,碳纤维产业不应该与成熟产业保持相同的开放程度。将其纳入开放的国际环境中,国外优势企业产品的大量涌入制约了我国碳纤维产业的发展。我国享受在一些发展水平较低的战略性部门实施一定的贸易保护的特权,因此,要积极制定战略性新兴产业市场保护制度。在我国碳纤维产业发展水平不高,也不具备世界竞争力的情况下,面对国外行业巨头的打压,通过实施市场保护制度推动碳纤维等战略性新兴产业的发展。

(二)促进产业链协调发展

国外碳纤维生产企业与航空航天、汽车工业等碳纤维应用企业建立了良好的合作关系,建立了完整的碳纤维产业链。例如,日本碳纤维企业与美国波音公司和法国空客公司合作,在波音B787和空客A380飞机上大量使用碳纤维复合材料。上游原丝直接影响碳纤维的质量和成本,下游应用需求将推动碳纤维的发展,因此,要从整个产业链的角度来发展碳纤维产业,提高自主创新能力和开发能力,形成大型企业集团,构筑从原丝、碳纤维、中间材料至复合材料的全套产业链,以实现利润最大化。

1、积极培育碳纤维生产

建立市场导向的技术创新机制,围绕航空航天、汽车工业、医疗器械、体育休闲等重点领域。加大技术创新扶持力度,突破和掌握关键核心共性技术,促进技术成果产业化。一是建立以企业为主体,高等院校和科研院所共同参与的创新体系,不断提高企业自主创新意识,并把建设创新型产业作为战略目标;二是突破制约碳纤维产业发展的关键技术和设备瓶颈。提高碳纤维原丝生产技术,发展两种或两种以上的碳纤维原丝制备工艺,形成多元化技术体系,为生产高性能碳纤维提供保证。积极研发高低温碳化炉等关键设备,降低生产成本,提高产业化水平;三是加强与国外交流,寻找与国外发达国家合作的突破口,促进我国碳纤维产业持续健康发展;四是加强人才引进和科技合作,以多种形式吸引国内外人才,为行业健康发展提供支撑。

2、壮大复合材料产业

立足于服务碳纤维,开发出适合我国碳纤维的预浸料,并以预浸料带动碳纤维的销售。积极开发碳纤维复合材料低成本制备技术,例如RTM/RFI工艺,自动铺放技术,纤维缠绕、拉挤成形,电子束固化等复合材料低成本制造工艺技术。开展复合材料制造技术先进化,材料高性能化、多功能化和应用扩大化研究。针对碳纤维在国防军工和航空航天等领域对高性能碳纤维复合材料的要求,重视热压罐、自动铺带机/铺丝机等成形应用设备的技术研发。此外,积极培育具有竞争力的骨干企业,鼓励以大型复合材料生产企业为龙头,开展跨地区、跨所有制的联合重组,培育若干产业集聚区,提高行业竞争力。

3、开拓下游应用领域

碳纤维复合材料在大型飞机、风力发电叶片、汽车部件、石油开采抽油杆、电力输送电缆等领域的应用将推动节能减排的实现,但是由于碳纤维及其复合材料的生产成本较高而限制了其使用范围。因此,应通过积极降低成本来开拓和培育下游应用市场。

针对碳纤维及其复合材料在大飞机制造、航天工程、国防军工等高端领域应用,积极发展高性能碳纤维及其复合材料;瞄准工业领域这个巨大的市场,着力发展通用级碳纤维产品,并通过降低成本和提升产品性能来增强自身的竞争力,推进其在工业领域的应用;体育用品是碳纤维长期需求的领域,面对普通体育用品等低价产品市场的竞争激烈,应不断提高产品品质。在国民经济重点领域形成巨大的碳纤维复合材料市场,建立起完整的碳纤维及其复合材料产业链。(文章转载于网络)

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