碳纤维行业深度报告：风电拉动碳纤维需求_大丝束产品空间广阔.docx

碳纤维行业深度报告：风电拉动碳纤维需求_大丝束产品空间广阔一、碳纤维性能优异、应用广泛碳纤维是一种一维碳素材料，轻，且力学性能优异，应用场景广泛。碳纤维是由聚丙烯腈或沥青、粘胶等有机纤维，在高温环境下经碳化形成碳主链结构而得到的无机高分子纤维，直径5-10微米，含碳量高达90%以上。碳纤维具有碳材料的固有本性特征，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。特性之一是轻质，比重不到钢的1/4，同时力学性能优异，抗拉强度是钢的7-9倍，高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、抗疲劳等。通常与树脂、金属、陶瓷等材料复合后形成碳纤维复合材料，可广泛应用于军工、航天、交通、新能源、汽车轻量化以及体育用品等领域。根据制造原料不同可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维。其中，聚丙烯晴（PAN）基碳纤维成品品质优异、力学性能优良，且相较于其他两种碳纤维制造工艺难度更低，是最主要的碳纤维产品，占全球高性能碳纤维的90%以上。根据纤维数量不同可以分为小丝束和大丝束。一般将丝束数量小于24K的碳纤维称为小丝束（1K就代表一束碳纤维中有1000根丝），初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K，主要用于国防军工、航空航天等高端技术领域，产量低、成本高，价格高，被称为“宇航级材料”；24K及以上的为大丝束，广泛用于纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等工业和民用领域，成本低，但生产控制难度大，被称为“工业级材料”。大丝束碳纤维核心驱动力就是在保持碳纤维优良性能的前提下，大幅降低其成本，打开碳纤维广泛运用于工业和民用领域大门。根据不同的强度和模量的力学性能分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型。作为碳纤维龙头，日本东丽制定的T系列和M系列性能指标是实践中被运用最广的分类指标。航天航空领域往往要求材料更轻、力学性能更好，因此多采用T300-T800强度的碳纤维，而民用如风电、体育领域则多采用T300强度的碳纤维。碳纤维应用之航空航天航天领域如飞机、火箭对材料轻量化的追求，早已达到以克为计量单位的程度，在安全的基础上不断追求更轻。用碳纤维制造的飞机，可以大幅节约能耗，扩展飞行航程，提高载荷，提高灵活性，延长飞行寿命等。美国早在1969年就已经把碳纤维复合材料用在了F-14A战斗机上，但由于工艺和造价的限制，当时仅仅使用了飞机自重1%用量的碳纤维。到了以F-22和F-35为代表的第四代战斗机，碳纤维的使用比例提升到飞机重量的24%和36%。发展到今天，X-47B、“神经元”、“雷神”等几个型号的无人机上，碳纤维的使用比例高达90%。民用飞机领域，在早期A310、B757和B767上，碳纤维复合材料占比仅为5%-6%，随着技术的不断进步，至A380时，复合材料占比达到23%，最新的B787和A350机身上，复合材料的用量达到50%。中国人自己的民用大飞机C919的复合材料使用比例就达到了12%，而CR929更是要达到总重的51%，超过波音787的50%用量。碳纤维应用之风电叶片风电叶片是风电机组将风能转化为机械能的关键部件。叶片结构和用材会直接影响风能的转换效率，是风机获取更高风电机组利用小时数和实现经济效益的基础。从风电叶片结构来看，其主要由增强材料（梁）、夹芯材料、基体材料、表面涂料及不同部分之间的结构胶组成。叶片80%成本来自于原材料，而60%原材料成本来自于纤维材料——增强纤维与基体树脂。碳纤维应用之体育休闲碳纤维在体育休闲市场中，主要应用于高尔夫球杆、曲棍球棍、网球拍、钓鱼竿、自行车架、滑雪板、赛艇等高端体育休闲领域。这些应用同样主要基于碳纤维的轻质、高强度、高模量、耐腐蚀等特点。例如碳纤维复合材料制作的高尔夫球杆比金属杆减重近50%，碳纤维自行车较铝材减重40%且实现更高的车架精度。钓鱼竿、球拍、滑雪板、高尔夫球杆等体育用品的碳纤维多使用大丝束碳纤维（≥24K）。碳纤维应用之压力容器得益于轻量化和优异的力学性能，碳纤维缠绕氢气瓶得以运用。对于氢燃料车来说，储氢罐是目前主流的燃料储存方式，通过将氢气能源以气态、液态、固态三种状态储存在储氢罐中，能够保证氢能源车的能源供给，通过高压压缩储存气态氢，能够赋予氢燃料车成本低、能耗小、充放气速度快的等特点，也是目前氢燃料车的动力供给的主流解决方案。碳纤维应用之碳/碳复材碳/碳复材是指以炭纤维(或石墨)及其织物为增强材料，以碳(或石墨)为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。作为碳纤维增强碳基本复合材料，碳/碳复材具有质量轻、耐烧蚀性好、抗热冲击好、损伤容限高、高温强度高、可设计性强等突出特点，尤其是其强度随着温度的升高，不仅不会降低反而还可能升高，它是所有已知材料中耐高温性最好的材料。二、碳纤维行业发展：美日引领，欧洲紧随，中国追赶全球碳纤维行业发展：美日