受技術(shù)裝備等瓶頸制約 我國(guó)碳纖維行業(yè)面臨巨大矛盾

寶馬公司4月份開(kāi)始在日本銷售大量采用尖端材料的純電動(dòng)汽車“i3”，宣傳口號(hào)是“碳纖維電動(dòng)”?！癷3”使用碳纖維取代了車體材料中過(guò)去最常用的鋼鐵。

碳纖維以僅有鋼鐵1/4的重量，實(shí)現(xiàn)了足夠的強(qiáng)度和耐久性。對(duì)于充電一次駕駛距離較短的純電動(dòng)車，輕量化是相當(dāng)重要的課題，采用碳纖維的優(yōu)勢(shì)十分明顯。

根據(jù)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)編印的《“十三五”碳纖維發(fā)展前景及技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)》，近年來(lái)碳纖維在民用航空、新能源汽車、風(fēng)力葉片、高壓輸電線等相關(guān)制造領(lǐng)域迅速占領(lǐng)著市場(chǎng)份額，僅在風(fēng)力葉片制造領(lǐng)域碳纖維使用量就占材料總使用量的65%。

雖然發(fā)展迅速，但我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)仍受到生產(chǎn)線、技術(shù)裝備等瓶頸制約。

激進(jìn)的產(chǎn)能

2008年以來(lái)，全球碳纖維產(chǎn)業(yè)需求年增速在6%~8%。受大環(huán)境影響，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，發(fā)展較快。

截至2014年底，我國(guó)碳纖維設(shè)計(jì)總產(chǎn)能達(dá)1.96萬(wàn)噸，建成6條產(chǎn)能達(dá)1000噸級(jí)、7條產(chǎn)能達(dá)500噸級(jí)的碳纖維生產(chǎn)線（含配套的原絲生產(chǎn)能力）；擁有碳纖維生產(chǎn)企業(yè)40家，其中1000噸級(jí)以上生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)4家，500噸級(jí)生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)5家。

一個(gè)突出的特點(diǎn)是，除了中國(guó)石油吉化公司等個(gè)別國(guó)企，大多數(shù)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)是民營(yíng)性質(zhì)，集中在東南沿海。

在技術(shù)層面，我國(guó)初步建立起國(guó)產(chǎn)碳纖維制備技術(shù)研發(fā)、工程實(shí)踐和產(chǎn)業(yè)建設(shè)等體系。目前，T300級(jí)碳纖維已實(shí)現(xiàn)1000噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品或可應(yīng)用于航空領(lǐng)域；T700級(jí)碳纖維1000噸級(jí)生產(chǎn)線已建成并產(chǎn)出待檢測(cè)產(chǎn)品；T800級(jí)碳纖維生產(chǎn)線已建成。

但值得一提的是，2014年我國(guó)碳纖維實(shí)際產(chǎn)量并不高，市場(chǎng)缺口較大。2014年碳纖維產(chǎn)量達(dá)5年來(lái)最高值的2600噸，同期國(guó)內(nèi)80%的碳纖維生產(chǎn)裝置閑置。

與此相反，2014年我國(guó)碳纖維需求量達(dá)1.5萬(wàn)噸，其中體育及休閑領(lǐng)域需求量占60%，建筑和電力領(lǐng)域需求量分別占9%和8%。

一邊是市場(chǎng)的缺口，急需碳纖維，另一邊是80%的裝置閑置——這是我國(guó)碳纖維行業(yè)當(dāng)前面臨的巨大矛盾。

工藝跟不上

“我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)存在生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品品種單一、核心裝備制造能力不足、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈化等問(wèn)題。”中國(guó)復(fù)合材料集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人陳虹說(shuō)。

從生產(chǎn)角度看，目前“一步法—濕法”紡絲工藝是我國(guó)絕大部分碳纖維生產(chǎn)企業(yè)采用的工藝路線，導(dǎo)致產(chǎn)品低端化、同質(zhì)化，企業(yè)之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)差別化發(fā)展。加上我國(guó)企業(yè)大多規(guī)模較小且分散，導(dǎo)致低水平生產(chǎn)線重復(fù)建設(shè)且難以整合形成規(guī)模效應(yīng)。

從產(chǎn)品角度看，一方面，高強(qiáng)中模纖維、高模石墨纖維等高端碳纖維產(chǎn)品在我國(guó)目前處于試驗(yàn)階段，沒(méi)有成熟產(chǎn)品投入市場(chǎng)；另一方面，低端產(chǎn)品大量產(chǎn)出但性能不穩(wěn)定，只能用于體育休閑用品和建筑加固施工領(lǐng)域，不能滿足航空航天等高端市場(chǎng)的需求，導(dǎo)致高端市場(chǎng)被進(jìn)口產(chǎn)品占領(lǐng)。

從裝備角度看，碳纖維生產(chǎn)對(duì)裝備的要求較高，但我國(guó)企業(yè)大多缺乏核心裝備。國(guó)內(nèi)碳纖維裝備研發(fā)起步晚，是導(dǎo)致企業(yè)自主研發(fā)能力弱、設(shè)備適應(yīng)性較差的重要原因。當(dāng)下一些企業(yè)自主設(shè)計(jì)的設(shè)備，甚至在加工精度等方面無(wú)法符合其自身制定的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致大部分企業(yè)依賴進(jìn)口設(shè)備，發(fā)展受制。比如，在制造環(huán)節(jié)，我國(guó)碳纖維裝備制造商目前尚不具備高溫蒸汽牽伸機(jī)、大型預(yù)氧化爐、寬口徑高溫炭化爐和卷繞機(jī)等重大關(guān)鍵設(shè)備的制造能力。

由于看好高速發(fā)展的航空航天、汽車制造等市場(chǎng)，全球碳纖維生產(chǎn)巨頭紛紛公布擴(kuò)大產(chǎn)能的計(jì)劃。在亞太地區(qū)，日本東麗已形成1.2萬(wàn)噸/年T700碳纖維、4500噸/年T800碳纖維產(chǎn)能，并計(jì)劃在2020年前將總產(chǎn)能擴(kuò)大至5萬(wàn)噸/年；在歐洲和北美，HEXCEL、三菱、Cytec和SGL等企業(yè)都在積極擴(kuò)大產(chǎn)能。這些對(duì)我國(guó)企業(yè)也形成了壓力。

“十三五”轉(zhuǎn)型

“十三五”即將來(lái)臨，我國(guó)碳纖維行業(yè)進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。

根據(jù)歐美國(guó)經(jīng)驗(yàn)，在宏觀行業(yè)布局層面，我國(guó)應(yīng)該扶持起3~5家碳纖維龍頭企業(yè)，建立有我國(guó)特色的碳纖維制備及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)園區(qū)，并在全國(guó)范圍科學(xué)布局以形成完善的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的企業(yè)群體。

對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，要努力實(shí)現(xiàn)原料高效利用及回收、建立健全與高端碳纖維匹配的油劑和上漿劑等配套材料體系，實(shí)現(xiàn)預(yù)氧化、炭化、紡絲等生產(chǎn)裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，推進(jìn)高強(qiáng)高模等高端碳纖維生產(chǎn)線生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)碳纖維品種系列化、工藝多元化、產(chǎn)能規(guī)模化，推動(dòng)產(chǎn)品性能及生產(chǎn)成本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，力求高強(qiáng)、高強(qiáng)中模、高模和高模高強(qiáng)碳纖維主要產(chǎn)品滿足應(yīng)用需求。

加強(qiáng)與下游產(chǎn)業(yè)鏈的銜接也很重要。我國(guó)相關(guān)部門及企業(yè)要促進(jìn)國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品在交通運(yùn)輸、能源、建筑等領(lǐng)域推廣應(yīng)用，尤其要設(shè)法滿足國(guó)防領(lǐng)域武器裝備研制及生產(chǎn)的需要，還要在航空航天等高端領(lǐng)域大力推廣高品質(zhì)且質(zhì)量穩(wěn)定的國(guó)產(chǎn)碳纖維。

要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，技術(shù)裝備是重要保障。企業(yè)要突破國(guó)產(chǎn)碳纖維在高端領(lǐng)域應(yīng)用的制備關(guān)鍵技術(shù)、國(guó)產(chǎn)碳纖維低成本制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制備工藝技術(shù)從跟蹤創(chuàng)新到原始創(chuàng)新的跨越，建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳纖維制備與應(yīng)用技術(shù)體系。（本報(bào)記者 李詩(shī)曉）

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