PAN基碳纤维以何应对国际垄断

来源:中国化工信息网 2008年11月25日
碳纤维已成为大量生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的优质纤维，在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体水平提高方面，发挥着重要作用。其发展对我国产业结构调整和传统材料的更新换代意义重大，对国防军工和国民经济产生着举足轻重的影响。
全球市场美、欧、日占9成
20世纪80年代以来，国外许多以PAN纤维为原料制造碳纤维的厂家均在原料供应及碳纤维的生产、供销方面展开着广泛的合作与竞争，促进了PAN基碳纤维工业的长足发展。特别是进入90年代以后，由于PAN基碳纤维性能优越，应用领域日益扩展。2007年全球PAN基碳纤维需求量达3.5万t,据日本东丽工业公司预测，未来几年全球碳纤维需求仍将以年均15%或更高的速度增长，到2010年将达到5.3万t。
目前世界PAN基碳纤维生产主要集中在日本和美国。2006年日本碳纤维产量占全球总供应量的39%，其中近1/3用于本国生产；美国占35%，西欧和亚洲（除日本外）分别占21%和5%。
1.美国  2006年美国PAN基碳纤维产能为15955t/a。苏泰克公司、赫克塞尔公司和东丽碳纤维公司是主要高性能级碳纤维供应厂商；Grafil、Toho Tenax的产品主要供应工业、汽车和其他商业用途；BMP公司碳纤维材料更多应用于汽车摩擦材料。
自1992年开始，美国政府要求国内碳纤维生产商提供其50%以上碳纤维产品供应国内军工需求。目前，汽车、自行车部分零件等领域也已开始使用碳纤维复合材料，但由于在波音7E7、空中客车A380等新一代客机上大量采用碳纤维复合材料构件，造成市场供需紧张。为此苏泰尔公司正在将原2000t/a碳纤维装置产能扩大到4000t/a，计划将于2009年投产。
2.西欧  2006年西欧PAN基碳纤维产能为7610t/a，主要碳纤维生产商为法国Soficar公司、德国Toho Tenax Europe公司和英国SGL碳纤维公司。近年来，各公司都相继扩能，Toho Tenax Europe公司2006年将其1810t/a装置扩大到3310t/a，成为西欧最大的生产商，约占西欧总产能的44%；Soficar公司于2005年将其1750t/a装置提高至2600t/a，成为西欧第二大碳纤维生产商，约占西欧总产能的34%；同时，Hexcel公司计划于2008年在西欧新建700t/a装置，届时西欧碳纤维产能将达到8310t/a。
3．日本  2006年日本PAN基碳纤维生产能力为14200t/a。日本三大碳纤维公司在PAN基碳纤维研制方面处于世界领先地位。日本东丽公司是全球最大的碳纤维供应商，为美国航天飞机零部件提供原料，已成为美国波音公司和法国空中客车公司制造民用客机的碳纤维产品定点企业。2007年该公司PAN基碳纤维产量占世界总产量的34%，其原丝技术只转让给合作的BP-Amoco公司，并可生产从T300到T1000，及M30S到M70J系列的碳纤维，其中T1000碳纤维的拉伸强度比T300翻了一番，是目前最好的碳纤维。日本东邦公司是欧洲碳纤维领先生产商，其生产的常规纤维有很高的机械强度，可用于宇航、运动和工业领域。日本三菱人造丝公司为全球第三大碳纤维生产商。
同时，由于新一代客机大量采用碳纤维复合材料构件，致使碳纤维生产巨头日本东丽公司计划将其Ehime小丝束装置产能扩至8000t/a，并计划于2009年6月投产。
国内产业化进程缓慢  产品质量亟待提升
以日本、美国为代表的发达国家垄断着全球高技术纤维的研发与市场，致使其他地区发展滞后，产业化进程缓慢，需求基本依靠进口。
台湾工程塑料公司是我国最大的PAN基碳纤维生产厂，2007年产能达3000t/a，并计划于2008年扩增至8750t/a。中国大陆对碳纤维的开发研制已有30多年历史，已经研制出接近日本东丽公司T300级产品，但产品存在强度低、均匀性和稳定性较差等问题,远不能满足国内要求。目前碳纤维研制工作仍处于中试放大阶段。
2007年国内共有12家PAN基碳纤维生产厂家（见表1，总产能约1310t/a，但由于国内企业原丝基本依赖进口、技术不成熟，装置处于不能正常开车或停产状态，年产量仅80t左右。
碳纤维已被列为国家“十一五”规划中重点扶持产品，国内研究开发及生产碳纤维的发展趋势喜人，山东、浙江、广西等地均有拟建碳纤维装置计划（见表2）。
表1  2007年我国大陆PAN基碳纤维主要生产厂家  t/a
生产企业
产能
原丝来源
备注
上海合成纤维研究所
5
自给原丝
停产
上海碳素厂
10
外购原丝
停产
吉林碳素厂
25
外购原丝
生产
兰州碳素纤维厂
60
外购原丝
生产
山东天泰股份有限公司
40
外购原丝
停产
兰州中凯工贸有限责任公司
100
外购原丝
停产
大连兴科碳纤维有限公司
800
外购原丝
生产
山西煤化工研究所
10
自给原丝
生产
威海拓展纤维有限公司
40
自给原丝
生产
安徽华皖集团
200
自给原丝
停产
吉研高科技纤维有限公司
10
外购原丝
生产
吉林石化公司研究院
10
自给原丝
生产
合计
1310
表2  中国大陆拟建或在建PAN基碳纤维生产装置   t/a
生产企业
原丝产能
生产方法
碳纤维产能
备注
大庆石化腈纶厂
5000
DMSO法
—
意向
上海金山石化
1000
DMSO法
—
意向
江阴德福碳纤维有限公司
—
—
1000
在建
威海拓展纤维有限公司
1000
DMSO法
400
在建
上海星宇实业有限公司
—
—
400
意向
嘉兴中宝碳纤维责任有限公司
—
—
400
缓建
桂林市化纤总厂
—
—
200
意向
中复神鹰碳纤维有限责任公司
10000
DMSO法
2500
在建
山东天泰股份有限公司
—
—
40
意向
扬州惠通公司
100
DMSO法
20
在建
吉林市航源碳纤维有限公司
250
—
100
在建
山西恒天
500
—
—
扩建
江苏恒神
1000
DMSO法
200
在建
江苏宿州
—
—
200
在建
吉林碳素厂
—
—
500
拟建
吉林化纤
1000
—
—
意向
合计
19850
5960
加快自主研发力度  满足国内需求
1996～2002年国内碳纤维消费量以年均20%速率增长，随后受市场价格、国外企业控制等因素影响，增速略微放缓。自2006年以后，随着碳纤维价格逐步回落，消费量由2001年的2000t提升至2006年的3800t，2007年达4484t，同比增长18%。2008年北京奥运会将对文体用品的市场需求产生极大的拉动作用，碳纤维复合材料的市场需求也将随之迅速增长。预计2011年国内碳纤维需求量将超过9000t。
国内碳纤维材料的应用主要集中在体育休闲用品、一般工业应用和少量军工产品（导弹和火箭等）领域，其中体育休闲用品碳纤维用量约占总消费量的80%～90%。国外对我国航空航天用碳纤维进行封锁，供货主要依靠国内部分科研院所及企业的试验设备所生产的少量产品，不足总耗量的5%。
目前我国碳纤维生产在生产工艺、设备、产品等方面基本上以模仿为主，研发的深度和广度还不够。为此建议国内碳纤维行业在消化吸收国外先进技术的基础上，加大高模、高强PAN基碳纤维领域的研制力度，开发T700、T800以上及MJ系列产品，努力缩小与发达国家差距。同时，建设经济规模的碳纤维装置，在保证质量的基础上降低碳纤维成本，增强产品市场竞争力，大力加强技术研究和市场开发，提升产品附加值，促使我国碳纤维产业走上快速发展轨道。(摘自中国化工信息第25期)