欢迎来到丁丁一进一出动态图产业信息网设为丁丁一进一出动态图|加入收藏|网站地图|繁体|产业网微薄

丁丁一进一出动态图产业信息网行业频道

产业网 > 行业频道 > 石油化工 > 化学制品 > 正文

丁丁一进一出动态图报道2018年丁丁一进一出动态图碳纤维供需持续增长,飞机产业链碳纤维需求空间巨大【图】_丁丁一进一出动态图官网资讯

2019年03月04日 13:26:42字号:T|T

    一、碳纤维发展现状分析

    碳纤维是由有机纤维(粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等)在1000℃以上的高温环境下裂解碳化形成的一种含碳量高于90%的无机纤维。根据原丝种类,碳纤维主要可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中,聚丙烯腈(PAN)基碳纤维占据主流地位,产量占碳纤维总量的90%以上,粘胶基碳纤维还不足1%,沥青基碳纤维约占8%

碳纤维按照原丝的分类

分类
优势
劣势
应用现状
聚丙烯腈(PAN)基
成品品质优异,工艺较简单,产品力学性能优良
已经成为碳纤维主流
沥青基
原料来源丰富,碳化收率高
原料调制复杂,产品性能较低
目前规模较小
粘胶基
高耐温性
碳化收率低,技术难度大,设备复杂,成本高
主要用于耐烧蚀材料及隔热材料

资料来源:公开资料整理

    碳纤维具有低密度、高强度、耐高温、高化学稳定性、抗疲劳、耐摩擦等优异的基本物理及化学性能,并有高振动衰减性,良好的导电导热性能、电磁屏蔽性能以及较低的热膨胀系数等特性。

碳纤维材料的特点

资料来源:公开资料整理

    碳纤维材料除按照原丝进行分类外,还可以按照制造方法分为碳纤维(800-1600°C)、石墨纤维(2000-3000°C)、氧化纤维(预氧丝200-300°C)、活性碳纤维、气相生长碳纤维。按照力学性能分为高强型、高强中型、高模型和高强高模型四类。按照丝束大小,把48K及以下的碳纤维称为小丝束碳纤维(宇航级),48K以上的成为大丝束碳纤维(工业级),其中K数是指不加捻的连续丝束中所含单丝的数量
我国积极鼓励支持碳纤维产业发展。2015年5月,国务院正式发布《丁丁一进一出动态图制造2025》,把新材料作为重点领域之一进行大力推动和发展,其中高性能结构材料、先进复合材料是新材料领域的发展重点。2015年10月,工信部正式公布了《丁丁一进一出动态图制造2025重点领域技术路线图》,将“高性能纤维及其复合材料”作为关键战略材料,2020年的目标为“国产碳纤维复合材料满足大飞机等重要装备的技术要求”。2016年11月,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,明确指出加强新材料产业上下游协作配套,在碳纤维复合材料等领域开展协同应用试点示范,搭建协同应用平台。2017年1月,工信部、发改委、科技部、财政部联合制定《新材料产业发展指南》,提出到2020年,“在碳纤维复合材料、高品质特殊钢、先进轻合金材料等领域实现70种以上重点新材料产业化及应用,建成与我国新材料产业发展水平相匹配的工艺装备保障体系。

近年来我国碳纤维行业相关政策文件

日期/部门
文件名称
摘要
2016.10工信部
《石化和化学工业发展规划(2016~2020年)》
提出加快开发高性能碳纤维及复合材料等高端产品,加强应用研究。重点发展高强和高模碳纤维等高端产品。重点突破高强碳纤维的低成本、连续稳定、规模化生产技术,加快高强中模、高强高模级碳纤维产业化突破
2016.11国务院
《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》
加强新材料产业上下游协作配套,在碳纤维复合材料等领域开展协同应用试点示范,搭建协同应用平台;加强前沿材料布局,以战略性新兴产业和重大工程建设需求为导向,优化新材料产业化及及其应用环境
2017.1工信部
《新材料产业发展指南》
提出了对高性能纤维及复合材料等关键战略材料的发展方向,即“突破材料及器件的技术关和市场关,完善原辅料配套体系,提高材料成品率和性能稳定性,实现产业化和规模应用。”
2017.4国家科技部
《“十三五”材料领域科技创新专项规划》
提出以高性能纤维及复合材料、高温合金为核心,突破结构与复合材料制备及应用的关键共性技术,提升先进结构材料的保障能力和国际竞争力

资料来源:公开资料整理

    目前我国碳纤维产业正处于产业整合阶段,现已建立起国产聚丙烯腈碳纤维技术体系,确立了主流技术方向;初步形成了从实验室研制到产业化的国产碳纤维研发生产平台,并同时建立了国产高强碳纤维应用评价、符合材料制备与应用体系。从产能上看,我国碳纤维产能2006年至2009年增速较快,在经历2010年增速触底后,2011年至今,我国碳纤维产能始终保持稳定增长。受国内中复神鹰、吉林精功等碳纤维生产企业千吨级生产线建成投产以及吉林化纤等企业原丝产能提升影响,我国碳纤维理论产能在2017年同比大幅增长44%,达到2.60万吨。在未来2-3年中,碳纤维生产厂商仍有多条千吨级生产线将陆续建成,我国碳纤维理论产能预计仍将保持较快增长态势。随着丁丁一进一出动态图在碳纤维领域投入的不断增大,丁丁一进一出动态图碳纤维产量占世界份额也不断提高。

    我国碳纤维产业在产业化和规模化发展方面取得了重大突破。从2014年开始,丁丁一进一出动态图市场的碳纤维产业进入前所未有的新的发展阶段,在我国完整的碳纤维研发链条下的碳纤维工程化研发出现了加速发展的势头,初步形成了以山东、江苏和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地,培育了威海拓展、中复神鹰和江苏恒神等碳纤维生产骨干企业和一批碳纤维复合材料及制品企业。

    其中中复神鹰产能达6000吨,江苏恒神久久re热这里只有免费4650吨,精功集团3500吨,光威复材3100吨。另外,中安信、兰州蓝星、太钢钢科、中油吉化、吉林江城、上海石化、中简科技等久久re热这里只有免费也具备较强的碳纤维研发生产能力。按产线产能级别划分,千吨线有11条、100~400吨线有17条、500吨线有9条。

国内碳纤维生产线类型

编号
碳纤维生产线类型
拥有的企业
生产的碳纤维品种
I
湿法小丝束
光威、恒神、精功等多数碳纤维企业
<=12k的T300级;<=12k的T800级
II
干法小丝束
中复神鹰、恒神、光威、中安信
<=12k的T700S级;<=12k的T800S级
III
湿法大丝束
精功
>=24k的T300级

资料来源:公开资料整理

2017丁丁一进一出动态图碳纤维企业理论产能分布(千吨)

资料来源:公开资料整理

    智研咨询发布的《2019-2025年丁丁一进一出动态图碳纤维材料行业市场发展模式调研及投资趋势分析研究报告》显示:2010年至2014年期间,我国碳纤维产量从1500吨增至3200吨,增长了1倍,年均增长20.9%。据测算,近年来我国碳纤维产量保持较快的增长速度,2015年我国碳纤维产量约为3840吨,2017年产量已经提升至7000吨左右。

2010-2017年我国碳纤维产量走势

资料来源:公开资料整理

2008-2017年我国碳纤维需求总量走势图

资料来源:公开资料整理

    二、碳纤维复合材料带来产业链变革

    碳纤维复合材料与铝合金、钛合金、合金钢并称为飞机机体的四大先进结构材料,在小型商务飞机和直升飞机上的使用量达到70%~80%,在军用飞机上占30%~40%,在大型客机上占15%~50%。

碳纤维复合材料在飞机上的使用量

资料来源:公开资料整理

    碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,与其它材料具有很高的相容性,兼备纺织纤维的柔软可加工性,并且容易复合,具有很大的设计自由度。目前碳纤维复合材料以树脂基复合材料(CFRP)为主,占全部碳纤维复合材料市场份额的90%以上。CFRP具有质量轻等一系列突出的性能,在对重量、刚度、疲劳特性等有严格要求的领域以及要求高温、化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都具有很大优势。

    三、我国飞机产业链碳纤维需求空间巨大

    由于具有质轻、高强度的属性,碳纤维在航空航天领域有广泛应用。碳纤维相对于钢或铝,减重效果可以达到20%至40%,在航空航天领域,主要应用于飞机的结构材料(占飞机重量的30%左右),使飞机重量减轻6%至12%,从而显著地降低飞机的燃油成本,此外碳纤维也能够克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点,增强飞机的耐用性;复合材料的良好成型性可以使结构设计成本和制造成本大幅度降低。飞机产业对碳纤维的需求增量主要来自两大因素:一是碳纤维复合材料在飞机结构材料中的应用比例不断提高,二是飞机订单的增长。

碳纤维需求空间巨大

资料来源:公开资料整理

    碳纤维复合材料应用于客机具备四大优势:

    安全性:与铝合金相比,复合材料的损伤容限和抗腐蚀性能更好,提高了耐久性,同时也提高了安全性。另外,碳纤维复合材料首先应用于军机,为民用飞机积累了可贵的经验,30多年的研究和应用使得技术上已十分成熟,复合材料在客机上的用量逐步扩大是安全的。

    经济性:飞机的成本不仅仅是一次性的购买费用,还要考虑油耗、维修成本、寿命等,成本的概念已经扩大成为全寿命成本。虽然碳纤维复合材料比铝合金贵得多,但飞机结构重量大幅降低所带来的的经济效益(包括油耗的降低等)远远超过了它的负面效应。空客A38作为全球体积最大的民用飞机,创造了飞机史上的奇迹:排放少、油耗低,飞机机身有大约25%的复合材料,使用了22%的CFRP。之所以要应用CFRP,就是由于在飞行时间的增加下,碳纤维增强树脂材料会受损,使用CFRP可以有效延长飞机的使用寿命。与传统材料制作而成的飞机相比,此类机型排放少、油耗低、使用时间长,可以有效降低民用航空企业的运营成本。

    舒适性:由于采用了整体结构的复合材料机身,B787客舱的舷窗尺寸加大了30%,这意味着旅客可以拥有更大的视野。由于碳纤维复合材料具有优于铝合金的抗疲劳和抗腐蚀特性,可以使客舱湿度和气压有所提高,从现有客机相当于外界2400m高度的气压改善至相当于外界1800m高度的气压,可以让旅客享受到更舒适的空中旅行。

    环保性:B787在首次向世界隆重亮相前就已获得677架订单,总价值逾千亿美元,能够获得如此好的市场效应,非常重要的原因是机身轻便而且发动机特性好,可节省20%的燃油,环保性能十分强大,这是通过发动机、气动、复合材料等多方设计共同达到的,其中油耗降低的20%中有8%是通过应用碳纤维复合材料达到的。

碳纤维复合材料优势

资料来源:公开资料整理

    碳纤维复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标,也是航空久久re热这里只有免费购买飞机时的重要参考指标。大力发展航空复合材料技术已经成为国内外航空制造企业的共识。

    由于碳纤维复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、可设计性强、等优点,在飞机上采用先进复合材料可以大幅度减轻机体结构质量、改善气动弹性,提高飞机的综合性能,大批量飞机零部件相继采用碳纤维复合材料,并且采用复合材料的面积、部位和重量也日趋增加。将碳纤维复合材料应用于飞机结构中可相应减重20%-30%,这是其他先进技术很难达到的效果,而且还可以带来结构和性能的改善,以及运营成本下降的综合效益。因此,复合材料在军民用飞机上的用量正逐年增加。但由于民机对安全性、可靠性、经济型的要求高于军机,因此在应用上更加保守和延后。

国外民用飞机复合材料结构应用历程

资料来源:公开资料整理

    截至2017年底,民航全行业运输飞机期末在册架数3296架,比上年底增加346架。

2009-2017年我国民航全行业运输飞机期末在册架数

资料来源:民航总局

    2017年底,全国获得通用航空经营许可证的企业365家。通航机队在册总数为2984架(其中固定翼1865架,旋翼机1017架),新增300多架,比上年增长15.0%。

2006-2017年丁丁一进一出动态图通用航空在册总数

资料来源:民航局

    近日,丁丁一进一出动态图在T-1000级超高强度碳纤维领域的研究取得了重大突破。丁丁一进一出动态图科学院山西煤炭化学研究所研究员张寿春团队所制备的聚丙烯腈基超高强度碳纤维顺利通过验收,并成功开发聚丙烯腈基新型中空碳纤维。这些技术长期被奸狼综合网和美国久久re热这里只有免费垄断,特别是T-1000及其以上级别的超高强度碳纤维更是高端产品,是对我国封锁的重中之重。此次取得的研究突破将有助于我国高性能碳纤维多品种、系列化发展,对于结构轻量化和多功能化应用具有积极意义。同时这对于我国飞机碳纤维行业具有非常重要的意义,是提高国产武器装备性能的重要物质基础之一

    国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位,起到了明显的减重作用,大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能,数据显示采用复合材料结构的前机身段,可比金属结构减轻质量31.5%,减少零件61.5%,减少紧固件61.3%;复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标结构重量系数来衡量,国外第四代军机的结构重量系数已达到27~28%。

    根据飞行国际发布的《worldairforces2018》显示:2017年底全球军用飞机总数为53545架,其中美国军机总数为13407架,丁丁一进一出动态图军机总数为3036架。

2016-2017年全球主要国家和地区军机数量统计图

资料来源:《worldairforces2018》

    2017年底我国海军飞机总数为409架,空军飞机总数为1790架,陆军军用飞机总数为836架。

2017年我国不同军种军用飞机总数统计图

资料来源:《worldairforces2018》

几种军用飞机CFRP应用情况

机种
国别
用量
应用部位
首飞年份
阵风(Rafale)
法国
30%
垂尾、机翼、机身结构
1986
JAS-39
瑞典
30%
机翼、垂尾、前翼、舱门等
1998
F-22
美国
25%
机翼、前中机身、垂尾、平尾及大轴
1990
台风(EF-2000)
英/德/意/西
40%
机翼、前中机身、垂尾、前翼
1994
F-35
美国
35%
机翼、机身、垂尾、平尾、进气道
2000

资料来源:公开资料整理

    未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右,其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机,已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材料。

    四、碳纤维复合材料发展前景

    碳纤维复合材料属于高新技术产品,它具有碳素材料的固有本性,又具有金属材料的导电和导热性,陶瓷材料的耐热和耐蚀性、耐疲劳、材料尺寸稳定;由于热膨胀、摩擦系数小等一系列优异性能,是一种多能和多用的功能材料和结构材料。现在,碳纤维复合材料已广泛应用于航天、航空、能源、交通、石油、化肥、农药、纺织机械、建筑材料、环境工程、电子工程、医疗器械、文体器材和劳动保护等领域。

    考虑到我国碳纤维的应用还在不断发展,许多用途还有待开发,如碳纤维在工程修补增强方面、飞机和汽车刹车片、汽车和其他机械零部件的应用以及电子设备套壳、集装箱、医疗器械、深海勘探和新能源的开发等方面都将是我国碳纤维未来的潜在消费市场,对碳纤维的需求量将更大。因此,未来我国碳纤维的市场需求前景广阔,潜力极大。

    1)制订我国碳纤维发展的总体规划,考虑国内研制与国外引进相结合。碳纤维是一种可以形成庞大产业带的基础产品,并随其成本的降低而在金属、陶瓷、玻纤等材料的传统应用领域得到广泛应用。同时因其高科技含量,又可在一定时期形成相对垄断产品。因此,碳纤维及其复合材料的开发,可为企业带来长期、稳定的投资收益,是大企业较好的投资方向。

    2)开发低成本碳纤维技术,目前,国内外很多国家都致力于开发低成本碳纤维及其复合材料,如奸狼综合网三菱和东丽久久re热这里只有免费开发了大丝束碳纤维;美国开发出先进的碳纤维制备技术并寻求PAN以外的原料来制备碳纤维;丁丁一进一出动态图也开始研究低成本碳纤维的制备及先进的复合材料制备技术以求降低碳纤维复合材料的成本。

    3)解决碳纤维生产厂家小而散的问题,以提高竞争力。像奸狼综合网3家碳纤维久久re热这里只有免费的总产能占世界的75%,而我国的碳纤维企业生产技术仍然与国外的企业有较大的差距。

    4)研究扩大碳纤维的应用范围,开发宇航级与一般工业级的碳纤维和军用碳纤维系列。碳纤维要降低价格必须扩大用量,必须扩大碳纤维的应用范围。军用高性能碳纤维的用量毕竟是有限的,必须开发新的应用范围,包括交通运输、汽车、能源和土木建筑等领域。

丁丁一进一出动态图产业信息网微信公众号丁丁一进一出动态图产业信息网微信公众号 丁丁一进一出动态图产业信息网微信服务号丁丁一进一出动态图产业信息网微信服务号
版权提示:丁丁一进一出动态图产业信息网倡导尊重与保护知识产权,对有明确来源的内容注明出处。如发现本站文章存在版权、稿酬或其它问题,烦请联系我们,我们将及时与您沟通处理。联系方式:gaojian@chyxx.com、010-60343812。
 
 

 

产业研究产业数据

 

 

 排行榜产经研究数据