碳纤维行业分析报告：高壁垒、高成长_国产替代正当时.docx

碳纤维行业分析报告：高壁垒、高成长_国产替代正当时HYPERLINK"http://quote.eastmoney.com/SH600999.html"\h一、碳纤维是不可替代的军民两用重要战略物资，技术壁垒极高1、碳纤维具有不可替代的优良性能，用途十分广泛碳纤维是比强度和比模量最高的高性能纤维，用途十分广泛。碳纤维（CarbonFiber，简称CF）是一种含碳量在90%以上的无机高分子纤维，由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘胶）等有机母体纤维采用高温分解法在1,000摄氏度以上高温的惰性气体下碳化制成。碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低、强度比钢高，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能，广泛应用于航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资。聚丙烯腈基碳纤维为碳纤维主流产品。按原丝类型分，碳纤维可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中，聚丙烯腈基碳纤维具有成品品质优异、工艺较为简单及力学性能优良等优点，已经成为碳纤维主流，占市场份额的90%以上；沥青基、粘胶基的产量规模较小，因此目前碳纤维一般指PAN基碳纤维。小丝束碳纤维主要应用于航天军工和体育休闲领域，大丝束碳纤维主要应用于基础工业领域。按照每束碳纤维中单丝根数，碳纤维可划分为小丝束和大丝束两大类。一般按照碳纤维中单丝根数与1,000的比值命名，例如，12K指单束碳纤维中含有12,000根单丝的碳纤维。小丝束碳纤维初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K和24K，小丝束碳纤维性能优异但价格较高，一般用于航天军工等高科技领域，以及体育用品中产品附加值较高的产品类别，主要下游产品包括飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等。一般认为40K以上的型号为大丝束，包括48K、50K、60K等。大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低，因此往往运用于基础工业领域，包括土木建筑、交通运输和能源等。随着目前碳纤维制作工艺的提升及产品价格的下降，小丝束在工业领域的运用已逐步拓宽。实践中，碳纤维多按其力学性能分类。实践中，拉伸强度及模量是国际碳纤维分类的主要标准，业内一般采用日本东丽（TORAY）分类法。2011年《聚丙烯腈基碳纤维》国家标准正式发布实施，标志着我国的碳纤维行业有了自己的分类方法与标准。按力学性能分类，碳纤维可分为高强型（GQ）、高强中模型（QZ）、高模型（GM）、高强高模型（QM），碳纤维在应用时多是作为增强材料而利用其优良的力学性能，因此使用中更多的是按其力学性能分类。2、碳纤维技术壁垒极高，原丝质量是关键碳纤维生产工艺流程长，技术壁垒极高。PAN基碳纤维是以丙烯腈为原材料进行聚合反应生成聚丙烯腈，聚丙烯腈经过纺丝得到聚丙烯腈原丝，再通过对原丝进行预氧化、碳化、表面处理等工艺而得。碳纤维复合材料是指以碳纤维为增强材料，以树脂、橡胶等为基体材料，经过复合制成的结构或功能材料，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。碳纤维生产工艺流程长，整个过程连续走丝，需要对参数精确控制，每个环节都会影响到碳纤维成品的质量和性能。原丝制备是碳纤维生产的核心环节，原丝的质量直接决定着最终碳纤维产品的质量、产量和生产成本。碳纤维属于脆性材料，其最主要的拉伸强度等力学性能受控于纤维内部存在的缺陷，提升碳纤维的拉伸强度等性能就是采取技术措施减少纤维内在缺陷数量和尺寸的过程。碳纤维的缺陷可分为表面缺陷和内部缺陷，表面缺陷占缺陷总数的90%左右，而其产生的原因大部分来自于PAN原丝的缺陷“遗传”给碳纤维。原丝成本占整个碳纤维生产成本的五成以上，质量差的原丝易在后续过程中发生毛丝缠结甚至断丝，这样必然在影响碳纤维质量的同时增加原丝的消耗。因此，PAN原丝质量不仅影响碳纤维的性能，而且也决定着碳纤维的生产成本和市场竞争能力。纺丝工艺的选择及控制是稳定生产高性能原丝的关键因素。PAN基碳纤维原丝的生产过程是将丙烯腈单体聚合制成纺丝原液，然后纺丝成型。高强度高质量碳纤维原丝应具备的主要性能包括强度高、取向度高、均匀性好、杂质少、孔洞少、断丝少、缺陷少，制备高质量的PAN原丝需注意以下几个方面：（1）丙烯腈单体聚合：在丙烯腈进行聚合反应时，需要加入少量共聚单体，这样在后续预氧化过程中有利于链状大分子发生环化反应，并且可以缓和化学反应放热的剧烈程度，使预氧化反应容易控制。可以作为共聚单体的物质有甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、甲基反丁烯酸等不饱和羧酸类单体，其含量一般控制在0.5%~3%之间。（2）制备聚丙烯腈纺丝液：