国内碳纤维与芳纶纤维应用现状
By www.carbonfiber.com.cn
随着我国军工与航空航天等高技术领域地不断发展，高性能纤维以其优势的性能被越来越广泛地应用，2007年我国PAN基碳纤维消费量6,900吨左右，预计2010年将达到8,700吨。而芳纶纤维为适应现代战争及反恐的需要，被美、俄、英、德、法、以色列、意大利等许多国家大量应用于军警的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、高强度降落伞、防弹车体、装甲板等方面。未来在我国的军工领域发展同样至关重要。
一、碳纤维 Carbon Fiber
碳纤维性能优越，用途广泛
碳纤维是20世纪60年代初发展起来的一种含碳量大于90%的纤维材料，它既有碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，又具有纺织纤维的可加工性。碳纤维与树脂、金属、陶瓷、碳、玻璃等复合，可制得具有高模量、高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、低热膨胀系数、高导电性等众多优异性能的复合材料，在国防、军工、体育、休闲及多个工业领域得到广泛应用，是支撑世界高技术产业发展的重要材料。
目前，各种应用占碳纤维年需求的比例如下：体育应用大约为30%，航空应用为10%，工业应用为60%。
1、体育领域。碳纤维在高尔夫球杆、钓鱼杆和球拍中应用较多，另外，碳纤维还广泛应用于滑雪板、滑雪杆、棒球棒、公路赛车、山地自行车、舢板、快艇（桅杆）等体育用品。
2、航空领域。碳纤维应用于航空、航天领域，并伴随着结构设计与制造技术的飞跃，由于其重量轻，刚性、尺寸稳定性和导热性好，碳纤维很早便应用于人造卫星中，也应用于现今的通信卫星等方面。
3、汽车领域。碳纤维现在已成为汽车制造商青睐的材料，与钢材相比，碳纤维复合材料的质量只有钢的50%，而在碰撞中对能量的吸收能力却比钢或铝高出4-5倍，采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展。
图1 碳纤维下游需求分布
通用级碳纤维产销平衡、高品质碳纤维有待突破
近年来随着生产技术进步和应用范围的不断扩大，碳纤维需求量逐年扩大。2007年我国PAN基碳纤维消费量6,900吨左右，预计2010年将达到8,700吨，目前国内碳纤维产能约8,000吨，国内通用级碳纤维的技术已基本过关，量产能力基本达到，传统市场趋于饱和。而在航空用碳纤维复合材料及工业、体育休闲用碳纤维复合材料方面，中国的大飞机将使用较多的复合材料，将推动高性能碳纤维的需求。但目前我国高性能纤维仍然欠缺，国产碳纤维基本集中在T300以下，T700甚至更高品质的碳纤维国内尚无法生产，后续T700及以上的碳纤维将是国内碳纤维发展的重点。
碳纤维原丝是关键，降低成本最重要
碳纤维虽然问世已有半个世纪，但由于国外对于技术的封锁，使得我国的碳纤维大部分仍靠进口。PAN基碳纤维的生产工艺主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。碳纤维的性能好坏关键在于原丝的质量，原丝的内部缺陷在碳化后几乎形状不变地保留在碳纤维中。PAN原丝不仅影响碳纤维质量，而且影响碳纤维的产量和生产成本。如果原丝质量低劣，彼此性能差异较大，易在碳化中产生毛丝缠结，甚至发生断丝，这样必然在影响碳纤维质量的同时增加原丝的消耗。一般质量稳定的合格原丝，用2.2千克左右的原丝可生产出1千克碳纤维，而质量差的原丝，则需要2.5千克甚至更高，这就加大了生产成本。目前，我国碳纤维发展的“瓶颈”在于PAN原丝生产技术没有真正过关。
虽然经过这么多年的发展，碳纤维的应用得到广泛开拓，但价格因素始终是制约其发展的重要瓶颈，如果价格能够降下来，那么碳纤维的应用将更加广泛。在碳纤维生产中原丝要占总成本的50%-65%。所以原丝质量不仅可以左右碳纤维的性能，而且也制约着碳纤维的生产成本和市场竞争能力。
二、芳纶纤维 Aramid Fiber
芳纶纤维性能优越，军工方面大显身手
芳纶1414外观呈金黄色，貌似闪亮的金属丝线，实际上是由刚性长分子构成的液晶态聚合物。由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。芳纶1414的强度是优质钢材的5-6倍，模量是钢材或玻璃纤维的2-3倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/2。芳纶1414的连续使用温度范围极宽，在-196-204℃范围内可长期正常运行。在150℃下的收缩率为0，在560℃的高温下不分解、不熔化，其耐热性更胜间位芳纶一筹，且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期很长，因而赢得“合成钢丝”的美誉。芳纶的问世被认为是材料界发展的一个重要里程碑。
芳纶首先被应用于国防军工等尖端领域。为适应现代战争及反恐的需要，美、俄、英、德、法、以色列、意大利等许多国家军警的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、高强度降落伞、防弹车体、装甲板等均大量采用了芳纶。据统计，国外约有7%-8%的芳纶纤维用于防弹衣、头盔等军工领域；航空航天材料、体育用材料所占比例约为40%；轮胎骨架材料、传送带材料等领域约占20%；高强绳索约占13%。
图2 芳纶1414下游需求分布
芳纶纤维国际供应依然偏紧
芳纶经过长期的应用开发，已经从少量应用于军工和航天领域的特殊材料，发展成为在工业和民用领域有着广泛应用的高端材料。需求方面，近几年全球对位芳纶需求量每年大约为5.5万-5.7万吨，消费量年均增长率约为10%-12%，预计2010年全球对位芳纶需求量大约为7.8万-9.0万吨左右。目前，全球对位芳纶仍然处在供应紧缺的状态之下，主要原因是绝大部分对位芳纶生产量仍然控制在杜邦和帝人两家公司手中，其他公司生产能力有限，加之“9.11
事件”以来的反恐战争对防弹级芳纶的需求快速增长，加剧了对位芳纶的供应短缺。为此，杜邦和帝人公司多次进行扩产，其他公司也在积极开发。估计2009年-2010年世界对位芳纶年产量约为7.6万吨左右。
我国对位芳纶纤维的研制开发起步较晚，从上世纪80年代起，我国先后有多家单位进行了研制，但一直处于小试和中试阶段，尚未实现大规模产业化。加之芳纶的投资成本高，技术难度大，长期以来相关国家对我国实行了严格的垄断，我国至今未真正实现对位芳纶的大规模工业化生产。在国家有关部门的支持下，国内许多化纤企业积极参与，对位芳纶纤维的国产化和规模化生产技术开发得以快速推进。烟台氨纶作为国内芳纶1414的先行者，对位芳纶中试项目于2008年12月份纺丝成功，并通过了有关专家的鉴定，对位芳纶目前中试线生产出的产品已提供给部分客户试用。公司预计将于2010年底完成对位芳纶1,000吨/年产能建设。
随着我国军工与航空航天等高技术领域地不断发展，高性能纤维以其优势的性能被越来越广泛地应用，2007年我国PAN基碳纤维消费量6,900吨左右，预计2010年将达到8,700吨。而芳纶纤维为适应现代战争及反恐的需要，被美、俄、英、德、法、以色列、意大利等许多国家大量应用于军警的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、高强度降落伞、防弹车体、装甲板等方面。未来在我国的军工领域发展同样至关重要。
一、碳纤维 Carbon Fiber
碳纤维性能优越，用途广泛
碳纤维是20世纪60年代初发展起来的一种含碳量大于90%的纤维材料，它既有碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，又具有纺织纤维的可加工性。碳纤维与树脂、金属、陶瓷、碳、玻璃等复合，可制得具有高模量、高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、低热膨胀系数、高导电性等众多优异性能的复合材料，在国防、军工、体育、休闲及多个工业领域得到广泛应用，是支撑世界高技术产业发展的重要材料。
目前，各种应用占碳纤维年需求的比例如下：体育应用大约为30%，航空应用为10%，工业应用为60%。
1、体育领域。碳纤维在高尔夫球杆、钓鱼杆和球拍中应用较多，另外，碳纤维还广泛应用于滑雪板、滑雪杆、棒球棒、公路赛车、山地自行车、舢板、快艇（桅杆）等体育用品。
2、航空领域。碳纤维应用于航空、航天领域，并伴随着结构设计与制造技术的飞跃，由于其重量轻，刚性、尺寸稳定性和导热性好，碳纤维很早便应用于人造卫星中，也应用于现今的通信卫星等方面。
3、汽车领域。碳纤维现在已成为汽车制造商青睐的材料，与钢材相比，碳纤维复合材料的质量只有钢的50%，而在碰撞中对能量的吸收能力却比钢或铝高出4-5倍，采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展。
图1 碳纤维下游需求分布
通用级碳纤维产销平衡、高品质碳纤维有待突破
近年来随着生产技术进步和应用范围的不断扩大，碳纤维需求量逐年扩大。2007年我国PAN基碳纤维消费量6,900吨左右，预计2010年将达到8,700吨，目前国内碳纤维产能约8,000吨，国内通用级碳纤维的技术已基本过关，量产能力基本达到，传统市场趋于饱和。而在航空用碳纤维复合材料及工业、体育休闲用碳纤维复合材料方面，中国的大飞机将使用较多的复合材料，将推动高性能碳纤维的需求。但目前我国高性能纤维仍然欠缺，国产碳纤维基本集中在T300以下，T700甚至更高品质的碳纤维国内尚无法生产，后续T700及以上的碳纤维将是国内碳纤维发展的重点。
碳纤维原丝是关键，降低成本最重要
碳纤维虽然问世已有半个世纪，但由于国外对于技术的封锁，使得我国的碳纤维大部分仍靠进口。PAN基碳纤维的生产工艺主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。碳纤维的性能好坏关键在于原丝的质量，原丝的内部缺陷在碳化后几乎形状不变地保留在碳纤维中。PAN原丝不仅影响碳纤维质量，而且影响碳纤维的产量和生产成本。如果原丝质量低劣，彼此性能差异较大，易在碳化中产生毛丝缠结，甚至发生断丝，这样必然在影响碳纤维质量的同时增加原丝的消耗。一般质量稳定的合格原丝，用2.2千克左右的原丝可生产出1千克碳纤维，而质量差的原丝，则需要2.5千克甚至更高，这就加大了生产成本。目前，我国碳纤维发展的“瓶颈”在于PAN原丝生产技术没有真正过关。
虽然经过这么多年的发展，碳纤维的应用得到广泛开拓，但价格因素始终是制约其发展的重要瓶颈，如果价格能够降下来，那么碳纤维的应用将更加广泛。在碳纤维生产中原丝要占总成本的50%-65%。所以原丝质量不仅可以左右碳纤维的性能，而且也制约着碳纤维的生产成本和市场竞争能力。
二、芳纶纤维 Aramid Fiber
芳纶纤维性能优越，军工方面大显身手
芳纶1414外观呈金黄色，貌似闪亮的金属丝线，实际上是由刚性长分子构成的液晶态聚合物。由于其分子链沿长度方向高度取向，并且具有极强的链间结合力，从而赋予纤维空前的高强度、高模量和耐高温特性、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。芳纶1414的强度是优质钢材的5-6倍，模量是钢材或玻璃纤维的2-3倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/2。芳纶1414的连续使用温度范围极宽，在-196-204℃范围内可长期正常运行。在150℃下的收缩率为0，在560℃的高温下不分解、不熔化，其耐热性更胜间位芳纶一筹，且具有良好的绝缘性和抗腐蚀性，生命周期很长，因而赢得“合成钢丝”的美誉。芳纶的问世被认为是材料界发展的一个重要里程碑。
芳纶首先被应用于国防军工等尖端领域。为适应现代战争及反恐的需要，美、俄、英、德、法、以色列、意大利等许多国家军警的防弹衣、防弹头盔、防刺防割服、排爆服、高强度降落伞、防弹车体、装甲板等均大量采用了芳纶。据统计，国外约有7%-8%的芳纶纤维用于防弹衣、头盔等军工领域；航空航天材料、体育用材料所占比例约为40%；轮胎骨架材料、传送带材料等领域约占20%；高强绳索约占13%。
图2 芳纶1414下游需求分布
芳纶纤维国际供应依然偏紧
芳纶经过长期的应用开发，已经从少量应用于军工和航天领域的特殊材料，发展成为在工业和民用领域有着广泛应用的高端材料。需求方面，近几年全球对位芳纶需求量每年大约为5.5万-5.7万吨，消费量年均增长率约为10%-12%，预计2010年全球对位芳纶需求量大约为7.8万-9.0万吨左右。目前，全球对位芳纶仍然处在供应紧缺的状态之下，主要原因是绝大部分对位芳纶生产量仍然控制在杜邦和帝人两家公司手中，其他公司生产能力有限，加之“9.11
事件”以来的反恐战争对防弹级芳纶的需求快速增长，加剧了对位芳纶的供应短缺。为此，杜邦和帝人公司多次进行扩产，其他公司也在积极开发。估计2009年-2010年世界对位芳纶年产量约为7.6万吨左右。
我国对位芳纶纤维的研制开发起步较晚，从上世纪80年代起，我国先后有多家单位进行了研制，但一直处于小试和中试阶段，尚未实现大规模产业化。加之芳纶的投资成本高，技术难度大，长期以来相关国家对我国实行了严格的垄断，我国至今未真正实现对位芳纶的大规模工业化生产。在国家有关部门的支持下，国内许多化纤企业积极参与，对位芳纶纤维的国产化和规模化生产技术开发得以快速推进。烟台氨纶作为国内芳纶1414的先行者，对位芳纶中试项目于2008年12月份纺丝成功，并通过了有关专家的鉴定，对位芳纶目前中试线生产出的产品已提供给部分客户试用。公司预计将于2010年底完成对位芳纶1,000吨/年产能建设。
