1概述血清肌酸激酶
根据制造原材料，碳纤维分为聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF ）、沥青基碳纤维和粘胶基（纤维基）碳纤维，其主要性能见表1。 碳纤维是具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、导电和导热等优异性能的化工新材料，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，具有碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性，密度不到钢的1／4，抗拉强度却是钢的7~9倍，抗拉弹性也高于钢。
PAN-CF 主要应用领域：绝热材料、密封材
料、摩擦材料、功能材料、结构材料。沥青基碳纤维主要应用领域：绝热材料、密封材料、摩擦材料、制动材料。胶粘基碳纤维主要应用领域：隔热材料、耐烧蚀材料。
PAN-CF 产量占全球碳纤维总产量的90%以
上，是碳纤维工业化生产的主流产品。其中，日本东丽公司碳纤维产品是PAN-CF 的代表性产品，分为T 系列（炭化产品）、M 系列（石墨化产品），主要牌号和性能见表2。
2.1现状
世界PAN-CF 产能，2009年、2010年和2011
年分别为7.86万t ／a 、9.31万t ／a 和10.23万t ／a ；消费量分别为4.59万t 、4.60万t 和5.00万t 。
2011年世界PAN-CF 主要生产企业见表3［1，2］。世界PAN-CF 产能主要集中在日本和美国，
其产能之和约占世界总产能的74.9%。世界产能地区分布见表4。
2009—2011年期间，以中国大陆、
和印度等国家和地区为主的亚洲市场的快速发展
国内外聚丙烯腈基碳纤维行业分析
余黎明
（石油和化学工业规划院，北京
100013）
摘要：在分析聚丙烯腈基碳纤维国内外市场现状的基础上，预测分析国内外市场供需格局。文章认为2011—
2020年我国聚丙烯腈基碳纤维产业进入一个快速增长的时期，整体行业的发展重点集中在提高相关高性能PAN
原丝质量、提升工艺技术和生产装备自主创新能力，积极发展碳纤维循环利用产业。
关键词：聚丙烯腈基碳纤维；市场需求分析；消费水平文章编号：1673-9647（2012
n-甲基吡咯烷酮）11-0001-07中图分类号：TQ432+.742
文献标识码：A
收稿日期：2012-11-02
作者简介：余黎明（1979-），男，湖北省人，博士，注册咨询师，高级工程师，主要从事石油化工行业规划和咨询工作。
表1碳纤维主要性能指标
碳纤维种类
抗拉强度／
MPa 抗拉模量／
GPa 密度／
（g ·cm －3）断后延
伸率／%
PAN 基碳纤维
沥青基碳纤维
胶粘基碳纤维>35001600
2100~2800>230379
414~552
1.76~1.941.7
2.0
0.6~1.21.00.7
表2东丽公司PAN-CF 主要牌号和性能
PAN-CF 种类
抗拉强度／MPa 抗拉模量／
GPa 密度／
（g ·cm －3）断后延
伸率／%
普通型T300高强型
T800T1000
高强中模型
M40M46M50
高强高模型（MJ 系列）
M40J M46J M50J M60J M65J
353055907060274025502450
44104210392039203600
230294294392451490
377436475588640
1.761.811.821.811.881.91
1.771.841.881.941.98
1.51.9
2.40.60.60.5
1.21.00.80.70.6
综述专论
化学工业
CHEMICAL INDUSTRY
第30卷第11期2012年11月·1·
化学工业
CHEMICAL INDUSTRY 2012年第30卷
推动了世界PAN-CF 需求的增长。2011年世界
PAN-CF 消费量约5.0万t ，美国、欧洲、亚洲（不
包括日本）以及日本的消费量约占世界总消费量的90%，见表5。
2009—2011年世界PAN-CF 市场消费量在汽
车、风力发电、体育运动、航空航天等应用领域的拉动下，年均增长速率约4.4%，逐步摆脱了世界经济危机对行业整体的不利影响，消费结构见表6。
2.2预测
2011—2015年世界PAN-CF 将新增产能4.64
万t ／a ，主要新扩建项目见表7。
2015—2020年世界PAN-CF 新增产能将有望
超过2万t ／a ，主要拟建项目见表8。
预计2015年世界PAN-CF 需求量约9.22万t ，
2011—2015年期间年均增长率约16.5%，市场价
值将达到25亿美元，其增长力来源示于表9。
2011—2020年世界PAN-CF 供需预测见表10。
3国内PAN-CF 市场供需分析
3.1产能
2011年我国PAN-CF 原丝产能约14670t ／a ，
表32011年世界主要PAN-CF 生产企业产能
产能排序
生产企业
产能／（万t ·a -1）
比例／
％12345678910111213
合计
日本东丽（Toray ）公司日本东邦（Toho Tenax ）公司美国卓尔泰克（ZOLTEK ）公司日本三菱（Mitsuishi Rayon ）公司中国大陆生产企业Formosa plastics 德国SGL 集团
美国赫氏（Hexcel ）公司美国氰特工业公司（Cytec ）韩国熊津集团（Woongjin ）化学品公司
印度Chemrock 实业公司日本碳素股份有限公司其他生产企业 2.201.601.401.010.990.750.750.720.700.030.030.030.0210.23
21.515.713.79.99.77.47.47.16.90.3
0.30.30.2100.0
表4
2011年世界PAN-CF 产能地区分布
*不包括日本和中国大陆。
产能排序
国家和地区产能／（万t ·a -1
）
比例／％
1234
5
小计
日本美国中国大陆亚洲*欧洲
4.842.820.990.810.7710.23
47.327.69.77.97.5100.0
表5世界PAN-CF 消费量按地区分布
*不包括日本。
产能排序
国家和地区表观消费量／万t
比例／％
12345
合计
美国欧洲亚洲*日本其他地区
1.601.301.050.550.505.00
32.026.021.011.010.0100.0
表62011年世界PAN-CF 消费结构
工业领域消费量／万t
比例／％
汽车风力发电体育器材航天航空压力容器土木工程航海工业织物其他合计
1.900.900.800.700.350.150.100.080.025.00
38.018.016.014.07.03.02.01.60.4100.0
表7
2011—2015年世界PAN-CF 新扩建项目
万t ／a
生产企业
产能
日本东丽实业公司日本三菱公司日本东邦公司
韩国泰光实业（Taekwang ）韩国晓星集团
印度Chemrock 实业公司合计
3.801.001.500.050.050.04
4.64
表8
2015—2020年世界PAN-CF 拟建项目
万t ／a
生产企业
产能
俄罗斯Argon
印度Kemrock Industries&Export 加拿大Fiberex 萨特国际石化合计
0.50.50.50.52
·2·
第11期表9
2015年世界PAN-CF 需求结构预测
PAN-CF 产能9910t ／a ，T300碳纤维实现了国产
化，主要生产企业见表11。
根据《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（2010年），我国将大力提升碳纤维等高性能纤维及其复合材料的发展水平。我国政府首次从国家战略层面对高性能纤维及复合材料产业的地位与发展方向给予了明确，极大地推动了国产碳纤维的产业化进程。预计2011—2015年我国将进入碳纤维大规模产业化时期，主要在建或拟建PAN-CF 项目见表12。 我国在（拟）建项目的PAN-CF 产品以T300为主，高性能PAN-CF （相当于T700类水平）实验室小试已取得突破，预计2011—2015年有望通过中试而逐步实现T700产品的产业化生产。例如，中国科学院山西煤炭化学研究所2010年筹建碳纤维T700百吨级生产线；中复神鹰碳纤维工程技术中心自主研制的T700、T800高性能碳纤维进入中试阶段。
2015—2020年我国规划建设PAN-CF 项目见
表13。
消费领域需求量／万t
比例／
％2011—2015年年均
增长速率／％
汽车风力发电体育器材航天航空压力容器土木工程航海工业织物其他合计
3.301.701.501.350.500.400.250.200.029.22
35.818.416.314.65.44.32.72.20.2100.0
14.817.217.017.89.327.825.725.70.016.5
表102011—2020年世界PAN-CF 供需现状和预测
年度
产能／（万t ·a -1）
消费量／万t
装置平均开工率／％
2009201120152020
2009—2011年年均增长率／%2011—2015年年均增长率／%2015—2020年年均增长率／%
7.8610.2314.8718.5014.19.84.5
4.59
5.009.2214.004.41
6.58.7
58.448.962.075.7
表112011年我国PAN-CF 主要企业生产能力和产品规格［3］
公司名称生产能力／（t ·a -1）产品规格
碳纤维原丝
碳纤维
兰州蓝星纤维有限公司
连云港中复神鹰新材料有限公司天华溢威碳纤维新泰有限公司威海拓展纤维有限公司
威海光威集团有限责任公司江苏恒神纤维材料有限公司河南煤化工集团永煤碳纤维公司中钢集团江城碳纤维股份有限公司沈阳中恒新材料有限公司
浙江巨鑫碳纤维有限公司
大连兴科碳纤维有限公司
吉研高科技纤维有限责任公司吉林奇峰化纤股份有限公司甘肃郝氏碳纤维有限公司
中简科技发展有限公司邓福德
河北硅谷化工有限公司
精矿粉安徽鑫丰碳纤维有限公司
中国石油吉林石化股份有限公司西安康本材料有限公司
吉林东方神舟碳纤维公司
山西恒天纺织新纤维科技有限公司哈尔滨天顺化工科技开发有限公司扬州惠通聚酯技术有限公司合计
50032003000250013000001500
0001500
01202000500500120010
2024014670
150012201200100050100010005005005005003602001506050403020201000009910
6K ／12K
12K 1K ／3K
MH300
3K ／6K ／12K
12K T3006K ／12K T700
小丝束
1K ／3K ／6K 1K ／3K ／6K
高性能原丝余黎明：国内外聚丙烯腈基碳纤维行业分析
·3·
化学工业中医可以哪些男科疾病
CHEMICAL INDUSTRY2012年第30卷表122011—2015年我国在（拟）建PAN-CF装置
3.2消费
2011年我国PAN-CF消费量约9900t，2009—2011年表观消费量年均增长速率达到14.9%，产品对外依存度约76.0%，下游消费领域以文体休闲产品为主，约占总消费量的49.5%，见表14。
我国PAN-CF具体消费领域呈现不同市场特征：文体休闲用品市场已经成熟，产品性价比显著提高；国防军工、航天航空和飞机制造的市场较为成熟，对成本的敏感度不高；大型风力发电叶片、高速列车、深井采油设备的市场也较为成熟且性价比显著提高；PAN－CF作为混凝土结构物的补强利润空间
大，市场较为成熟；PAN－CF 的潜在市场有民用汽车、纺织机械、工程管道、压力容器、医疗器械和输电线缆，但存在价格低廉的替代品，一时还发展不起来。现分类对PAN－CF下游市场进行分析。
1）文体休闲制品。PAN-CF在文体休闲制品领域主要用于制造渔具、游艇、高尔夫球头球杆、羽毛球拍、滑雪板、箭杆、自行车等。目前，我国文体休闲制品的PAN-CF消费市场发展较为成熟，部分产品进入国际市场。预计2010—2015年期间年均增长速度约14.7%。
2）工业应用。以大飞机制造、风力发电、汽车制造和混凝土结构物的补强纤维为主的工业应用是我国PAN-CF最重要的潜在市场，未来市场的发展前景较好，预计年均增长率达到15.8%。
（1）大飞机制造。PAN-CF复合材料能够减轻飞机重量、节省燃油、降低制造成本、降低排放、增大航程。目前，PAN-CF复合材料在小型商务飞机和直升飞机上的使用量已占70％~80％，在军用飞机上占30％~40％，在大型客机上占15％~50％［4］。2010年我国全面启动和实施的大飞机重大专项整体配套项目中，预计2015年我国商务飞机和军用飞机的主要或次要结构件模型碳纤维复合材料用量将达到25％~35%，对PAN-CF的需求量约2600t。
（2）风力发电。2010—2020年我国每年新增风力发电机组1933MW，2020年我国市场需要2.5万台大容量风机［5］。风力发电机超过3MW、叶片长度超过40m时，采用碳纤维制造叶片成为必要的选择（主要受力部分采用碳纤维复合材料）。
生产企业名称产能／（t·a-1）投产年份备注
江苏航科复合材料科技有限公司中钢集团江城碳纤维有限公司
吉林化纤集团有限责任公司
扬州新扬科技公司广州金发科技股份有限公司
西安康本材料有限公司
中简科技发展有限公司
四川创越碳材料有限公司
合计
100电镀铜
500
100
200
500
3000
300
4700
2012
2012
2013
2013
2013
2015
2015
2015
已建成
已投产
在建
拟建
在建
拟建
拟建
拟建
表132015—2020年我国规划建设的高性能PAN-CF
生产装置
生产企业名称产能／（t·a-1）
吉林奇峰化纤股份有限公司
广州金发科技股份有限公司
吉研高科技纤维有限责任公司西安康本材料有限公司
连云港中复神鹰新材料有限公司沈阳中恒新材料有限公司
天华溢威碳纤维新泰有限公司中钢集团江城碳纤维有限公司四川创越碳材料有限公司
合计
1200
2000
300
500
800
4500
2400
1000
1700
14400
表14我国2011年PAN-CF消费结构及2015年预测
消费领域
2011年2015年
表观消
费量／
万t
需求
量／
万t
比例／
％
2011—
2015年
年均增长
速率／％
文体休闲用品
工业应用
大飞机制造
风力发电
汽车制造
混凝土结构物
的补强
其他工业领域
小计
合计
0.49
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.50
0.99
0.85
0.26
0.21
0.21
0.12
0.10
0.90
1.75
48.6
14.9
12.0
12.0
6.9
5.7
51.4
100.0
14.7
16.7
15.0
20.4
10.7
13.6
15.8
15.3
比例／
％
49.5
14.1
12.1
10.1
8.1
6.1
50.5
100.0
·4·
第11期
一套机组仅叶片就重18t，采用碳纤维则减重6t，同时增加了叶片的强度和韧性，提高了发电功率。预计2015年我国风力发电叶片市场领域对PAN-CF的消费量约2100t。
（3）汽车制造。采用碳纤维复合材料可以使大众型轿车从1340kg轻量化到970kg，是延长汽车的行驶距离和实现节能减排的必经之路。目前，汽车传动轴、顶蓬、刹车片、保险杠、车体和底盘均可采用碳纤维复合材料。预计2015年我国民用轿车保有量将达到6000万辆。考虑碳纤维复合材料的成本制约因素，部分高档民用汽车采用碳纤维材料进行轻量化，预计2015年我国汽车工业对PAN-CF的需求约2100t。
（4）混凝土结构物的补强。碳纤维材料用于加固修复混凝土结构，主要包括碳纤维材料与配套粘结树脂。粘结树脂使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体，提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，达到对结构构件加固补强的目的，减少地震带来的危害和延长建筑物使用寿命。目前，地球正处于第5期地震活跃期，可能会波及到全球上百座处于地震带的百万人口城市。美国和日本已经着手开始对混凝土结构物进行补强加固。预计2015年我国混凝土结构物对PAN-CF的需求量约1200t。
（5）其他工业应用领域。燃料电池、高压容器、深海油田平台以及新型高压输电网和电缆市场也将是碳纤维下游的主要消费市场，预计2015年我国其他工业应用领域对PAN-CF的需求量约1000t。
归纳以上5方面的需要，预计2011—2015年我国PAN-CF市场需求量将持续增长，2015年我国PAN-CF需求量约1.75万t，年均增长速率约15.3%，应用领域逐渐从航空航天、体育用品向民用工业应用转移，见表14。
预计2011—2020年我国PAN-CF产业将进入一个快速发展时期，见表15。
日本和美国碳纤维企业考虑2011—2020年在我国或周边国家和地区设立碳纤维生产厂或合资厂。同时，海峡两岸签署“两岸经济合作架构协议（ACFA）”，台塑的碳纤维产品将以低关税或零关税输入大陆，将加速我国大陆碳纤维产业的优胜劣汰的进程。
我国PAN-CF产品的市场开拓和对进口产品的有效替代主要受到生产成本和工艺技术两方面因素的制约。国内低端PAN-CF产品在2015年前后将出现供大于求的市场格局。国家支持重点将从纤维生产转向应用开发，引导上下游产业发展，促进我国PAN-CF整体产业步入良性循环轨道。4行业发展趋势
4.1降低生产成本
随着加工技术的日渐成熟，碳纤维生产企业可提供适应不同消费需要的各种牌号碳纤维。我国碳纤维行业面临的主要挑战是生产成本高于进口产品。制造低成本碳纤维已成为技术进步的重点。主要发展方向包括大丝束化、化学改性、用其他纤维材料取代聚丙烯腈纤维、等离子预氧化技术、微波碳化和石墨化技术。
国外正试验采用PAN外的其他原料（例如，低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃类高分子材料及木质素等）作高性能碳纤维用原丝，或是通过改进现PAN原丝的工艺技术（化学改性、辐照稳定化处理等），达到降低原丝生产成本的目的。
世界主要碳纤维生产企业也在积极探索新的工艺方法来降低碳纤维材料的应用成本。例如，新日本石油公司开发了针对桥梁等建筑结构物进行碳纤维复合材料高效补强的“Hiper CF”方法，比以往方法少用碳纤维片材约1／3，对桥面的补强成本减少30%。此外，在复合材料制品的成型技术方面，东丽发明的碳纤维复合材料汽车前底
余黎明：国内外聚丙烯腈基碳纤维行业分析
表152011—2020年我国PAN-CF市场供需格局预测
年度产能／（万t·a-1）产量／万t需求量／万t装置平均开工率／％对外依存度／％
2011
2015
2020 2011—2015年年均增长率／% 2015—2020年年均增长率／%0.99
1.46
2.90
10.2
14.7
0.24
0.75
1.50
33.3
14.9
0.99
1.75
3.00
15.3
11.4
24.0
51.3
51.7
76.0
57.1
50.0
·5·
豫公网安备41160202000603
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