下面是小编为大家整理的碳纤维安全生产月范本（全文）,供大家参考。希望对大家写作有帮助!
碳纤维安全生产月范文5篇
碳纤维安全生产月范文篇1
国内外碳纤维生产企业的碳纤维性能指标（最新版）
国外碳纤维性能指标
日本东丽碳纤维性能指标
日本东丽碳纤维型号详解
日本东邦碳纤维性能指标
日本三菱碳纤维性能指标
德国SGL西格里碳纤维性能指标
韩国晓星碳纤维性能指标
韩国泰光碳纤维性能指标
土耳其AKSACA碳纤维性能指标
美国卓尔泰克碳纤维性能指标
美国赫氏碳纤维性能指标
美国氰特/比利时索尔维碳纤维性能指标
国内碳纤维性能指标
台湾台丽碳纤维性能指标
河南永煤碳纤维性能指标
江苏恒神碳纤维性能指标
威海光威碳纤维性能指标
中复神鹰碳纤维性能指标
山西钢科碳纤维性能指标
吉林碳谷碳纤维性能指标
台湾永虹碳纤维性能指标
大连兴科碳纤维性能指标
江苏航科碳纤维性能指标
浙江精功碳纤维性能指标
注：国内很多企业的碳纤维性能指标查不到，只列出能查到的。
碳纤维安全生产月范文篇2
碳纤维1.碳纤维概述碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。作为高性能纤维的一种，碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、 汽车、 电子、 机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。因此，碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表，为世人所瞩目[]。
1.1碳纤维性质[,,,,]
碳纤维是一种力学性能优异的新材料。他的比重不到钢的1/4，比铝还要轻，比强度是铁的20倍。同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王。因此，可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。
由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量，因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的飞机以及卫星、火箭等宇宙飞行器，噪音小，而且因质量小而动力消耗少，可节约大量燃料。据报道，航天飞行器的质量每减少1kg，就可使运载火箭减轻500kg。
碳纤维除了具有一般碳素材料的特性：耐高温, 耐磨擦, 导电, 导热及耐腐蚀等, 其外形有显著的各向异性, 柔软, 可加工成各种织物, 又由于比重小, 沿纤维轴方向表现出很高的强度, 碳纤维增强环氧树脂复合材料, 其比强度、比模量综合指标, 在现有结构材料中是最高的。碳纤维还具有极好的纤度〔纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数〕，一般仅约为19克, 拉力高达300kg/mm2。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能, 因此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温，化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料具备不可替代的仇势。
碳纤维的物理性质如下：
(1)碳纤维的密度在1.5—2.0g/cm3之间，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温(3000℃)石墨化处理，密度可达2.0g/cm3。
(2)碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。平行于纤维方向是负值(-0.72×10-6～-0.90×10-6 K-1)，而垂直于纤维方向是正值(32×10-6～22×10-6 K-1)。
(3)碳纤维的比热容一般为7.12×10-1KJ/(kg·K)。热导率随温度升高而下降。
(4)碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量为775ìÙ/cm，高强度碳纤维为1500ìÙ/cm。碳纤维的电动势为正值，而铝合金的电动势为负值。因此当碳纤维复合材料与铝合金组合应用时会发生化学腐蚀。
碳纤维的物理性质如下：
碳纤维的化学性质与碳相识，它除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中，温度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与CO2。在不接触空气和氧化剂时，碳纤维具有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降，而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化，它还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。
表1 不同种类碳纤维的力学性能
1.2.碳纤维主要用途[,,]
1.2.1.高科技领域
由于碳纤维复合材料密度低、刚性好合强度高，成为一种先进的航天材料。我国对碳/碳烧蚀材料相关的科技问题进行了深入地研究，其研究成果已在导弹发射管、固体火箭发动机壳体、卫星和飞船上等得到应用。
1.2.2.飞机和汽车制造[]
碳纤维材料现在也成为汽车制造商青睐的材料，在汽车内外装饰中开始大量采用。碳纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大，重量仅相当于钢材的20％～30％，硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的社会效益。业界认为，碳纤维在汽车制造领域今后的使用量会越来越大。
在1992年期间,航空应用中对碳纤维的需求开始有所减少,主要是受到了商业飞机业衰退的影响,但是在1995年起得到迅速的恢复。
航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多，波音777飞机利用碳纤维做结构材料，包括水平和垂直的横尾翼和横梁，这些材料被称为“首要的结构材料”，所以对他们的质量要求极其苛刻。对于波音777飞机，日本东丽公司是波音公司指定的唯一有资格的碳纤维制造商。欧洲空客也在他们的飞机上使用了大量的碳纤维，东丽的TORAYCA碳纤维将被大量应用在新型客机A380上。
美国波音公司推出新一代高速宽体客机—“音速巡洋舰”，约60 %的结构部件都将采用强化碳纤维塑料复合材料制成，其中包括机翼。它比铝轻，但强度不相上下。
我国自行研制的碳纤维复合材料刹车预制件，其性能已全面达到国外水平。采用这一预制件技术所制备的的国产碳/碳刹车盘已批量装备于国防重点型号的军用飞机，并在B757-200型民航飞机上使用，在其它机型上的使用也在实验考核中，并将向坦克、高速列车、高级轿车、赛车等推广使用。
1.2.3.体育休闲用品
体育应用中的三项重要应用为高尔夫球棒、钓鱼杆和网球拍框架。目前,据估计每年的高尔夫球棒的产量为3400万副。按照国家和地区分类,这些高尔夫球棒主要产地为美国、中国、日本和中国台湾,美国和日本是高尔夫球棒的主要消费地,占80%以上。全世界40%的碳纤维高尔夫球棒都是由东丽公司的碳纤维制成的。全世界碳纤维钓鱼杆的产量约为每年2000万副。网球拍框架的市场容量约为每年600万副,其它的体育项目应用还包括冰球棍、滑雪杖、射箭和自行车,同时,碳纤维还应用在划船、赛艇、冲浪和其它的海洋运动项目中。
我国在20世纪80年代初开始研制碳纤维复合材料体育运动器材。1987年中山大学与东莞玻璃厂合作研制成功了碳纤维/玻璃纤维混杂增强环氧树脂的蜂窝夹层结构四人皮艇。但高尔夫球杆、钓鱼竿、鱼线轮、网球拍、羽毛球拍、自行车架等仍是碳纤维的主要用途。
1.2.4.碳纤维加固建筑结构
我国从1997年开始从国外引进碳纤维复合材料加固混凝土结构技术，并开始进行相关研究。由于其巨大的技术优势，近几年成为了研究和工程应用的热点。国内已有数十个高校和科研院所开展了此项研究工作，并取得了一批接近国际先进水平的研究成果。由于我国具有世界上最为巨大的土木建筑市场，碳纤维加固建筑结构的应用将呈现不断增长的的趋势。
1.2.5.碳纤维复合材料抽油杆
有关数据表明，至2008年有8%～10%更新或新增的抽油杆用碳纤维复合材料抽油杆取代，共需碳纤维320～420t。预测至2010年如果按15%的取代量计算，则碳纤维消耗量可达624t。
1.2.6.风力发电机叶片
如今，世界上风力发电机组的发电机额定功率越来越大，与其相适应的风机叶片尺寸也越来越大。为了减少叶片的变形，在主乘力件如轴承和叶片的某些部位采用碳纤维来补充其刚度。我国‘十五’期间的风机装机总容量已达到1.5GW，因而碳纤维在风力发电机叶片上的应用前景看好。
1.2.7.其他应用
在铁路建筑中,大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用,这些也将是碳纤维很有前景的应用方面。压力容器主要用在汽车的压缩天然气(CNG)，罐上,而且还用在救火队员的固定式呼吸器(SCBA)上。CNG罐源于美国和欧洲国家, 现在日本和其他的亚洲国家也对这项应用表现出了极大的兴趣。
碳纤维的其它应用包括机器部件、家用电器、微机及与半导体相关的设备的复合材料的生产,可以用来起到加强、防静电和电磁波防护的作用。另外,在X射线仪器市场上,碳纤维的应用可以减少人体在X 射线下的暴露。
2.国际碳纤维产业分析根据原料及生产方式不同，碳纤维主要分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维等。但主要生产前两种碳纤维。
2.1.全球产能状况[]
据了解，目前全球碳纤维产能约3.5万t/a，预计到2015年, 其生产能力将达7.1万吨/年, 但需求增长更快, 仍不能满足需求。
我国市场年需求量6500t左右，属于碳纤维消费大国。但我国碳纤维2007年产能仅200t左右，而且主要是低性能产品，没有形成规模化产业，绝大部分依赖进口，价格非常昂贵。比如标准型T300 市场价格曾高达4000～5000元/kg。由于缺少具有自主知识产权的技术支撑，国内企业目前尚未掌握完整的碳纤维核心关键技术。我国碳纤维的质量、技术和生产规模与国外差距很大，其中高性能碳纤维技术更是被西方国家垄断和封锁。
2008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，包括了碳纤维在内的诸多化工新材料项目。许多碳纤维研究项目或千吨级产业化项目纷纷启动。然而，由于我国碳纤维行业缺乏具有自主知识产权的核心产业化技术，产业发展不会一蹴而就，但发展契机已到。
国家发展改革委于2008-2009 年组织实施高性能纤维复合材料高技术产业化专项，重点支持碳纤维、芳纶、高强聚乙烯纤维及其高性能复合材料的生产技术及关键装备的产业化示范，以满足国民经济以及航空航天等高技术产业发展的需求，培育一批具有国际竞争力的龙头企业。
2.1.1PAN基碳纤维
日本、美国的碳纤维生产商及我国台湾的台塑集团均自行生产PAN原丝，保障了碳纤维的品质及其稳定性，并有效地控制了产品的制造成本。
据预测，2008 — 2010年间，碳纤维小丝束（1K/3K/6K/12K/24K）的产能将增加1.9万t，2010年的理论产能将达到7.01万t。日本东丽公司作为碳纤维行业的先行者，为确保领先地位，计划投资额约占全球碳纤维生产总投资额的33%；
日本东邦Tenax公司在日本本土、欧洲和美国都投入了碳纤维工厂的建设，约占全球产能总投资的20%。3家日本公司（东丽、东邦Tenax和三菱人造丝）的产能投资约占全球小丝束新产能的67%，而两家美国公司（Hexcel公司和Cytec公司）仅占16%，我国台湾的台塑公司约占12%。
美国Zoltek公司近年来不断创新，特别是在风能叶片等产业用领域寻求新发展。SGL公司也正在实施庞大的投资计划。此外，2008年我国的大连兴科碳纤维公司、土耳其AKSA公司的碳纤维新项目也正在建设中。
2.1.2.沥青基碳纤维
1970年,日本吴羽化学通用级沥青基碳纤维投入生产，其商品名为Kreca®，大阪瓦斯化学公司的同类沥青基碳纤维的商品名为Donacarbo®，均系短纤维。其他已实现商业化运转的沥青基碳纤维生产商如表二所示：
表二 2008年、2010年全球沥青基碳纤维的产能预测 (t/a)
由于具有较高的热传导性能，反向热膨胀系数和超高的模量，沥青基碳纤维适用于空间技术和人造卫星领域；
沥青基碳纤维独特的热传导性能，使其在高产出的电气设备中显示出良好的散热效果；
对有效载荷有严格限制的运载火箭来说，沥青基碳纤维增强材料在减轻重量上可起决定作用；
沥青基碳纤维的低密度、高热导性能以及特殊的摩擦性能，对于其在军事领域的应用十分有价值；
而沥青基碳纤维及其增强材料的稳定性，也为设计制造出高性能与持久耐磨的制动系统提供了理想材料；
为了适应开发高模量制品的需要，碳纤维生产商的研发目标已越来越多地转向具有良好刚性和挠性的沥青基碳纤维产品，因为它能够提供一般纤维材料难以达到的高性能。
在受到生态环境和能源双制约的21世纪，沥青基碳纤维将会持续稳定地增长，并成为在成本结构上极具竞争力的碳纤维品种，具有十分好的发展前景。
2.2.全球需求[]
2005 — 2008年间，全球用于碳纤维产能的投资已突破8亿美元。生产能力从3.3万t上升到了5.7万t，预计2015年有望达到7.11万t。从1997 — 2007年，全球碳纤维产业以每年8%的速率增长。目前，碳纤维国际市场的价格已在2004年的基础上上升了65%左右。
全球碳纤维的需求将会成倍增长，估计2008年消费量为3.89万t左右，2012年将达5.23万t，年均增长率约为16%。
预计2012年大欧洲将消耗全球碳纤维的32%，北美约为32%，亚洲（除日本外）为22%，日本达14%。碳纤维的消费趋势十分清晰，运动和休闲制品是碳纤维的传统应用方面，但相对于其它蓬勃发展的领域，该领域已失去了先前的重要地位，预计2010年其消耗量将占总量的16%左右，年增长速度保持在5%的适度水平。
碳纤维在航空航天工业领域的应用将会大幅增长，2010年将达22%左右，年增长率约为20%。其中，波音公司和空中客车公司的巨大订单是关键的影响因素。
表三 2007 — 2012年产业用领域对碳纤维的需求状况 t/a
Table 4 Carbon fibre capacities 2006 — 2014（t）(source:AJR Consulting LLC.)
Table 5 Carbon fibre demand 2006 — 2014(tones).(source:AJR Consulting LLC.)
碳纤维在产业用领域的应用，在过去的5年间取得了明显增长，2010年该领域的消耗量有望接近总消耗量的63%，年增长速率在15%～18%之间。产业用的强劲增长是基于全球大量有价值的工程项目的实施，如风能建设、压力容器、水面运输船具、土木工程、海上船只舰艇以及石油行业的工程开发等。表三为2007 — 2012年间碳纤维在产业用领域的需求状况。
3.碳纤维生产工艺技术[]
目前, 工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类, 但主要生产前两种碳纤维。由粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化,碳化收率低,技术难度大,设备复杂, 成本较高,产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用；
由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制复杂、产品性能较低,亦未得到大规模发展；
由聚丙烯腈纤维原丝制得的高性能碳纤维,其生产工艺较其他方法简单,而且产品的力学性能优良,用途广泛,因而自20世纪60年代问世以来,取得了长足的发展, 其产量约占全球碳纤维总产量的90%以上,成为当今碳纤维工业生产的主流。
3.1.PAN基碳纤维
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:首先通过丙烯腈聚合和纺纱等一系列工艺加工成被称为“母体”的聚丙烯腈纤维或原丝, 将这些原丝放入氧化炉中在200～300℃进行氧化,还要在碳化炉中,在温度为1000～2000℃下进行碳化等工序制成碳纤维。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。
根据产品规格的不同,碳纤维目前被划分为宇航级和工业级两类,亦称为小丝束碳纤维和大丝束碳纤维。通常把48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维,包括48K、60K、120K、360K和480K等。小丝束碳纤维初期以1K、3 K、6 K为主,逐渐发展为12K和24K。
碳纤维有四种产品形式: 纤维、布料、预浸料坯和切短纤维。布料指的是由碳纤维制成的织品；
预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列,并将碳纤维或布料经树脂浸泡使其转化成片状；
切短纤维指的是短丝。
PAN原丝生产过程
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3.2.沥青基碳纤维[,]
美国Conoco公司发明了纺织沥青基碳纤维用的含有基金属中间相沥青，原丝经稳定化和碳化后，碳纤维的拉伸强度为3.5Gpa，模量为252Gpa；
法国国家碳素研究所(CS/C)研制了耐热和高导电的中间相沥青基碳纤维；
波兰Szczecin技工大学开发了新型金属涂覆碳纤维的方法，例如涂覆铜的沥青基碳纤维是用混合法制成，先用铜盐与各向同性煤沥青混匀，进行离心纺丝，在空气中稳定化并在高温氢气中处理，得到合金铜的碳纤维。
世界沥青基碳纤维的生产能力较小，国内沥青基碳纤维的研究和开发较早，但在开发、生产及应用方面与国外相比有较大的差距。
20世纪70年代初，上海焦化厂以煤焦油为原料成功地制取了碳纤维，但因试验结果不稳定，产品质量不高而中止。1979 年，中国科学院山西煤化所开始研制沥青基碳纤维，1985 年通过小试[]。在此基础上，冶金部在烟台筹建了新材料研究所，生产通用级沥青碳纤维，规模70～100t/a，主要做飞机的刹车片。90年代初扩大到150t/a。但由于设备未过关，又无改造资金，处于停产状态。鞍山东亚精细化工有限公司投资1.2亿元人民币于90年代初从美国Ashland（阿什兰德）石油公司引进了全套生产设备，生产能力为200t/a，1994年动工建设，1995年投产。近年来，我国碳纤维的产量虽有增加，但与不断增长的需求相比仍有较大的差距。
3.3.碳纤维生产工艺特点
碳纤维生产工艺流程长、技术关键点多,是一种多学科、多技术的集成工艺。制约我国碳纤维发展的主要原因是PAN原丝质量不过关,还有生产技术及设备等问题导致碳纤维产品收率低下,生产成本较高。通常,原丝成本占碳纤维生产成本的50%～65%,制约着碳纤维的稳定生产和生产成本。
3.4.碳纤维生产技术
碳纤维的生产及相关关键技术长期被日本、美国等发达国家把持，国内碳纤维的发展在很大程度上受到制约。
日本专利10-2009-0033208公开了一种PAN基生产碳纤维的生产工艺，其工艺流程图如下;
Toru Noguchi,Ueda-shi(JP);Akria Magario,Chiisagatagun(JP)等人就PAN基碳纤维中间相理论进行了研究，并取得了相关的专利技术：US20060079627A1(JP20
04-151860)，以下是相关的技术理论：
中间相高弹性碳纤维成型示意图
第一步所得碳纤维SEM图
第二步得到的碳纤维SEM图
近年，中国在碳纤维生产技术上也取得了一些突破性的进展。在碳纤维的生产过程中起决定作用的是原丝的生产，原丝的生产技术决定了碳纤维的发展。国内就原丝的生产取得了一定的成果。
中国石化上海石油化工股份有限公司申请了PAN基原丝的制造方法的专利（公开号：CN101165238A）。该方法主要包括：聚丙烯腈树脂置于去离子水中浸泡1-2.5hr；
然后用PH值为0.1-3.0酸溶液洗涤树脂，酸洗温度温度为25-60℃，酸洗时间为0.5-1.5hr；
树脂脱水干燥（含水率
碳纤维安全生产月范文篇3
聚丙烯腈（PAN）碳纤维
黄洛玮1103860621
摘要：聚丙烯晴基碳纤维是一种力学性能优异的新材料，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。本文简要介绍了其结构，制备方法，性能，应用领域及其前景。
关键词：PAN基碳纤维 碳纤维结构 PAN基碳纤维制备 PAN基碳纤维性能 PAN基碳纤维应用前景
1.概述
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它不仅具有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。聚丙烯碳纤维是一种以聚丙烯腈(PAN)、沥青、粘胶纤维等为原料，经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得的含碳量大于90％的特种纤维。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。PAN基碳纤维生产工艺简单、产品综合性能好，因而发展很快，产量占到90％以上，成为最主要的品种。
2.PAN碳纤维结构
碳纤维属于聚合的碳，它是由有机物经固相反应转化为三维碳化合物，碳化历程不同，形成的产物结构也不同。
碳纤维和石墨纤维在强度和弹性模量上有很大差别，这主要是由于其结构不同，碳纤维是由小的乱层石墨晶体所组成的多晶体，含碳量约75%~95%；
石墨纤维的结构与石墨相似，含碳量可达98%~99%，杂志少。碳纤维的含碳量与制造纤维过程中碳化和石墨化过程有关。
PAN选用的原因：
1、PAN结构式:
这是迄今发展高性能碳纤维最受人瞩目先驱体
2、选用PAN原因：
a、PAN纤维分子易于沿纤维轴取向；
b、碳化收率（1000℃~1500℃）为50%~55%;
c、在脱除碳以外的杂原子时其骨架结构很少破坏;
d、在180℃附近存在塑性，便于纺丝后的改性处理和经受高温碳化处理。
PAN碳纤维原丝微观图：
【1】PAN碳纤维原丝截面图 【2】PAN纤维截面SEM照 【3】PAN碳纤维表面结构
3.聚丙烯腈碳纤维的制备
1975年，Fitzer等人进行了一系列的实验，用稳定与差分热分析（DTA）和空气/氮气环境的控制。他们的研究结果表明，脱氢反应可以之前或之后发生环化反应。
但是，即使在刚刚提到的研究结果，脱氢是在一个相对缓慢的过程稳定，并且它倾向于发生在已环化链条。通过研究比较DSC和FTIR的结果，刘等人发现，发生脱氢接近同时与氧化[55]。在一项研究中发现的活化能和各个反应的频率因子，纤维被稳定化，在惰性大气，其中独立地将发生环化反应相对短暂而剧烈的方式。这些环化纤维恢复稳定，在空气它被发现的氧化和脱氢要求显著低活化能并且将发生在一段更广泛的长度相对于反应环化。这些结果表明（至少为〜9.5-11微米直径的 均聚物聚丙烯腈原丝用）的脱氢是限制因素，当试图充分稳定纤维的结构。
环化作用是稳定期间的最重要的反应。它发生时，腈键（C≡N）反应形成双键，和稠合的吡啶形成环链结构。这种结构是远远超过前者腈键更热稳定的。不同于脱氢环化反应不需要氧的存在下发生，因此它可以发生在惰性气氛中。此特征被广泛地用于分离环化从热分析的其他稳定的反应。此外，这是的结果环化反应是一种能量依赖的反应，而不是质量依赖性;因此，反应是在受控温度和时间参数，以确保能量（热）扩散到聚合物中。的PAN系前体的分子结构，因为它经历了 上述反应可以在下面进行总结。
环化就是稳定的纤维从白色变色发黄的原因褐色至黑色[57-59]。一个旧的和快速的测试，看看是否纤维已经彻底稳定是把他们下一个火焰。如果他们发光，不烧，那是指示该纤维已通过环化了。环化反应的启动已被链接到几个来源。它可以在启动杂质在聚合物中，例如催化剂的片段，残留的聚合产物，或抑制剂。
它也可以在链端基，随机启动氢原子的腈，或者将腈转化到axomethine弗里德兰德认为环化反应被启动由酮，腈的存在下通过 聚合中水解，并皮布尔斯等人提出的，这可能是因为 腈的聚合反应过程中水解成酸而导致的。环化反应是放热反应，它有损伤纤维。该纤维可收缩过度，失去了显著质量，并甚至熔化和熔合在一起。相反，如果稳定化过程太 保守和纤维仅部分稳定化，稳定化部将挥发碳化和石墨化过程中，显著削弱了最终产品。
聚丙烯腈（PAN）在1961年通过Shindoin首次被认定作为碳纤维合适的先驱体。他现在是碳纤维最总要的开始材料。丙烯腈的聚合反应是至关重要的，特别是因为在CF制作另外的步骤如纺丝，稳定化，碳化和前驱体体的纤维，以及由此产生的CF特性强烈地依赖于所用的前体聚合物的特性。丙烯腈（AN）可以聚合本体聚合，悬浮液聚合，溶液聚合，并在乳液通过将自由自由基，离子或原子转移自由基聚合。溶液聚合和悬浮聚合是目前使用最广泛的PAN类共聚物的生产CF的，但是，对于连续处理，AN和相关单体的溶液聚合是可能更令人满意。溶液聚合的溶剂，如二甲基乙酰胺酰胺（DMAc），二甲基甲酰胺（DMF），二甲亚砜（DMSO），水和硫氰酸钠溶液由于共聚物具有较高的分子量，聚合反应通常是在在低浓度溶液中进行。两个重要的限制这种聚合过程中的应用。单体的聚合转化达50-70％，因此，所得到的溶液后，才从纺丝液的剩余的丙烯腈完全恢复可被处理。通常情况下，纺丝液仍含有0.2 -0.3％重量的这种单体。通常情况下，用于CF的制备丙烯腈系共聚物的分子量在70000-260000gmolÀ1，多分散性指数（PDI）1.5〜、。用纺织品PAN与超过一个特定的共聚单体含量得到的CF的机械性能5％（摩尔）由非优化化学限定。聚丙烯腈 - 基前体纤维在温度为200和3008C处理在氧化气氛中。一般地，均聚物，聚丙烯腈的过程中该热处理中发生的氧化反应是非常困难的control.The的热量快速演变，因为是硫化物TOF氧化步骤的高度放热的反应动力学，可能导致内部的纤维和表面上的缺陷长丝，特别是在较大的纤维丝束。但是，放热反应可以通过共聚单体的存在对氧化反应过程中的显著作用的特定组合物的影响。存在于该共聚物中的官能团可引起副反应，这取决于共聚单体的性质，共聚单体含量，共聚单体分布，该前体纤维的超分子结构，副产物，并且在化学化合物的任何痕迹，其可以既聚合和纺丝，并在热处理过程中已被引入。
现在工业生产中使用方法：
聚丙烯腈碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维，主要作复合材料用增强体。无论均聚或共聚的聚丙烯腈纤维都能制备出碳纤维。为了制造出高性能碳纤维并提高生产率，工业上常采用共聚聚丙烯腈纤维为原料。对原料的要求是：杂质、缺陷少；
细度均匀，并越细越好；
强度高，毛丝少；
纤维中链状分子沿纤维轴取向度越高越好，通常大于80%；
热转化性能好。
生产中制取聚丙烯腈纤维的过程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三单体(丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等)共聚生成共聚聚丙烯腈树脂(分子量高于 6～8万)，然后树脂经溶剂(硫氰酸钠、二甲基亚矾、硝酸和氯化锌等)溶解，形成粘度适宜的纺丝液，经湿法、干法或干-湿法进行纺丝，再经水洗、牵伸、干燥和热定型即制成聚丙烯腈纤维。若将聚丙烯腈纤维直接加热易熔化，不能保持其原来的纤维状态。因此，制备碳纤维时，首先要将聚丙烯腈纤维放在空气中或其他氧化性气氛中进行低温热处理，即预氧化处理。预氧化处理是纤维碳化的预备阶段。一般将纤维在空气下加热至约270℃，保温0.5h～3h，聚丙烯腈纤维的颜色由白色逐渐变成黄色、棕色，最后形成黑色的预氧化纤维。这是聚丙烯腈线性高分子受热氧化后，发生氧化、热解、交联、环化等一系列化学反应形成耐热梯型高分子的结果。再将预氧化纤维在氮气中进行高温处理(l 600℃)，即碳化处理，则纤维进一步产生交联环化、芳构化及缩聚等反应，并脱除氢、氮、氧原子，最后形成二维碳环平面网状结构和层片粗糙平行的乱层石墨结构的碳纤维。
由PAN原丝制备碳纤维的工艺流程如下：PAN原丝→预氧化→碳化→石墨化→表面处理→卷取→碳纤维。
从原料丙烯晴到聚丙烯晴基碳纤维的制备过程中可以看出四个关键步骤：PAN的聚合，原丝的制备，原丝的预氧化以及预氧化丝的炭化和石墨化。
PAN的聚合
由于PAN分子结构的特性，纯聚体PAN不适宜作为碳纤维前驱体。工业生产中，往往采用共聚PAN来制备PAN原丝。引入共聚单体可以起到如下作用：减少聚合物原液中凝胶的产生；
增加聚合物的溶解性和可纺性；
降低原丝环化温度及变宽放热峰。但也可能带来一些负作用：降低原丝的结构规整性和结晶度；
增加大分子链结构的不均匀性；
引入更多的无机和有机杂质等。
原丝的制备
PAN在熔点（317°C）以下就开始分解，因此形成纤维主要通过湿法或干湿法进行纺丝。
干湿法纺丝由于将挤出膨化与表皮凝固进行了隔离，纤维的成形机理有所改变，因此湿法纺丝凝固过程中皮层破裂或径向大孔及表皮褶皱等现象基本消失，干湿法纺丝的原丝表面及内部的缺陷减少、致密性提高。干湿法纺丝还具有高倍的喷丝头拉伸（3~10mm的空气层是有效拉伸区），纺丝速度高（为湿法纺丝的5~10倍），容易得到高强度、高取向度的纤维等特点，从而保证了碳纤维有足够的强度，是当前碳纤维原丝生产的发展方向。
原丝的预氧化
预氧化过程中原丝的颜色由白色向黄、棕、黑过渡，主要发生的反应为脱氢、环化及氧化反应，其中环化反应是预氧化过程中最关键的一步。
环化反应：PAN热处理时，分子间相邻氰基的加成反应，形成稳定性较高的梯形结构。
脱氢反应：为环化的聚合物或环化的杂环均可由于氧的作用发生脱氢反应，产生大量的水。脱氢反应是预氧化过程中主要反应之一，其结果导致主链上双键的形成，赋予主链更高的稳定性，使预氧化丝具有耐燃性。
氧化反应：预氧化开始时，氧化脱氢为氧化反应的主要部分。除此之外，氧同时还直接与预氧化丝结合，主要生成羟基、羰基、羧基等。若PAN原纤被充分预氧化，在预氧化丝中的含氧量甚至课高达16%~23%。
影响PAN原丝预氧化的因素只要有：纤维的张力，热处理温度和介质的影响。
预氧化丝的碳化及石墨化
为避免高温下碳的氧化，碳化必须在惰性气氛的保护下进行。通常采用N2、Ar2或其他非氧化性介质如HCl等气体。
碳化是纤维仍会发生物理收缩和化学收缩，因此要对纤维施加张力进行拉伸以得到优质碳纤维。
碳化阶段以多段式的升温速率进行。低于600°C的温区，需低升温速率，升温速率需严格控制在小于5℃/min的范围内。因为这一温区包含大部分的化学反应及挥发性物质的逸出，提高升温速率的话，纤维表面会形成气孔或不规则的形态。600℃以上的温区，可以以较快的升温速率进行，此加热段仍有挥发性产物的逸出，同时形成分子链聚合物之间的交联。经600℃左右的低温碳化处理后，碳纤维的强度为1.5~2.0GPa，模量约120GPa。从900℃升温到1350℃，可制取强度为3~4GPa，模量约220GPa的碳纤维；
升温到1500℃，可制取强度为4~5GPa,模量约240GPa的碳纤维；
升温到1800℃，可制取强度为4GPa，模量约280GPa的碳纤维。
为了得到更高模量的碳纤维，将碳纤维放入2500~3000℃的高温下进行石墨化处理，可以得到碳含量在99%以上的碳纤维。由此可见，通过不同的热处理工艺，可以获得高强型、高模型或强度与模量相匹配的碳纤维。
4.PAN碳纤维的国际形势
聚丙烯腈纤维被确立为在市售的碳纤维的生产使用的主要前体。最聚丙烯腈纤维，最终走了复合材料领域，在军事和空间应用最初拿来用，其高端的性能已经非常适用于膨胀到汽车和商用航空工业。从2005年的每年19000000磅于1989年近7200000每年，PAN基碳纤维的产量显著增长。
我国PAN基碳纤维的开发研制已有30多年历史。20世纪60年代初,吉林应用化学研究所已着手于PAN基碳纤维的研究，70年代初已完成连续化中试装置。其后，上海合成纤维研究所、中国科学院山西煤化所等单位也开展研制工作,并于80年代中期通过了中试。我国碳纤维生产先后建成了从年产几百千克到年产几吨的小试装置和几十吨的中试生产装置，起步不晚，但发展缓慢，总生产能力还不及发达国家或地区的一家公司。
目前我国PAN基碳纤维生产企业计有三家, 其中大连兴科碳纤维有限公司和中石油吉化公司二家为生产企业,另一家华源集团安徽华皖碳纤维有限公司现正处于试生产阶段。而进行碳纤维研究工作的科研院有中科院山西煤化所、上海合纤所、北京化工大学等多家。大连兴科碳纤维有限公司现已形成年产360t碳纤维的生产能力。该公司拥有高强度PAN基碳纤维自主知识产权及生产碳纤维的关键设备碳化炉,已于2002年获得了中国国家知识产权局的实用新型专利证书。该公司还编制了我国第一部高强度PAN基碳纤维产品的标准。该公司是目前我国最大的碳纤维生产企业,产品各项技术指标已达到国外同类产品(日本东丽产品T300)先进水平。中石油吉化公司拥有碳纤维生产能力300t/a,实际年产量不足100t, 且产品质量不稳定,达不到国外T300产品的水平。由安徽蚌埠灯芯绒集团与华源集团合作建设的安徽华皖碳纤维有限公司一期500t/aPAN原丝和200t/a碳纤维工程,总投资超过2亿元,PAN原丝采用亚砜一步法,全套装置和技术从国外引进,由英国艾麦克(AMEC)公司总承包。
目前我国碳纤维工业仍处于小规模生产。至2005年,只有大连兴科和吉林石化两家生产PAN基碳纤维,华源集团安徽华皖碳纤维公司引进的碳纤维装置正处于试生产阶段,两家合计生产能力为660t/a,产量不足200t,还存在着产品质量和价高等问题,而2005年市场需求为3000t以上,市场缺口主要依靠进口。预计到我国碳纤维市场需求2010年达到6000t以上。尽管届时安徽华皖公司碳纤维装置已投产,但市场需求增加远远超过生产能力增加,市场缺口将进一步拉大。
2008年第4季度突如其来的世界金融危机所引发的经济不景气，使碳纤维产业受到严重影响，一时间全球碳纤维出现供过于求的局面，价格直线下滑，使国内外PAN基碳纤维（PAN-CF）企业蒙受严重亏损，然而这种局面却推动了下游碳纤维复合材料（CFRP）等产业的蓬勃发展，并促进该行业的技术进步。
2009年联合国在哥本哈根召开的世界气候大会，给碳纤维产业注入了新的活力，节能减排已成为全球的大趋势。以中国为首的一批新兴国家碳纤维产业的崛起，迫使发达国家的碳纤维企业作出战略调整，预期在近 2～3年后我国将面临前所未有的严峻挑战和难得机遇。据国外多家碳纤维厂家预测，2012年世界PAN-CF可望恢复供需平衡，此后其需求量将以近20%的年增长率超速发展。面对这种新形势，我国在“十二五”期间，结合制定“十二五”高新技术纤维中长期发展规划，提出具体的应对措施和战略部署。
据报道，东邦Tenax对其PAN原丝和碳纤维生产工艺和技术进行了重大创新，使生产效率提高10～100倍。东丽则通过在丙烯腈（AN）与依糠酸（IA）在DMSO溶剂中进行溶液聚合时，加入少量平均相对分子质量（Mz）约为580万的PAN，然后将该聚合液通入氨气制成纺丝原液，并以喷出线速度为 7 m/min、喷头拉伸比为24的条件下进行干喷湿纺，经多段水浴拉伸和高倍临界水蒸气拉伸后，预氧化和碳化，可制得强度高达8～8.2 GPa、模量325 GPa的碳复丝。其中PAN原丝的临界纺丝牵伸比为 52，而凝固后的临界拉伸比为25。若调整工艺参数，还可制得直径为2.1μm、强度为7.2 GPa、模量为470GPa、抗压缩强度为1.6 GPa的超级碳纤维。
美国Hexcel公司选用AN、丙烯酸甲酯（MA）和IA或AN与甲基丙烯酸（MAA）在硫氰酸钠水溶液中聚合，经干喷湿纺、水浴拉伸和高压水蒸气拉伸制得 PAN原丝后，再经预氧化、碳化，最高可制得直径为3.6μm、强度为8.0GPa、模量为333 GPa的超级碳纤维。
配合PAN原丝和CF厂家的技术改造、设备和生产线，生产厂家也不断创新其装置美国Happer公司原只生产碳化炉，现自行开发了创新型的预氧化炉，使炉内温度均匀性提高了，这样该公司具备为客户提供完整碳化生产线的能力。美国Litzler公司也改进了其预氧化系统，其中包括独有的横向热气流技术及拥有专利的炉两端出口处的气封系统，预防冷空气渗入炉内，并提供稳定的空气流和均一的温度，减少逸出的排出物。它可加工1 k～350 k的丝束，进口丝束宽度可达4 m。
德国Fleissner公司开发可稳定生产高质量、低成本的PAN原丝线，产能取决于所需要的丝束大小，可从80～5 000 t/a，同时与预氧化和碳化炉生产厂家Eisenmann和Ruhstrat公司，联合开发碳纤维中试线至3 000 t/a的大丝束CF全套生产线，预氧化炉炉口宽度为4 m。丝束卷绕机厂家也不断创新其设备，继巴马格公司后，日本神津制作所开发了双接辊的高效卷绕机、自动换筒式调速收丝机及适应大丝束碳纤维分成10个小丝束的自动换筒收丝机。
德国Georg Sahm公司开发大型（500 kg）PAN原丝收丝机“ SAHM 840 XE”，有利于延长碳化时间、减少废丝和提高生产效率，同时为提高中、大丝束CF的生产效率，还开发了全自动、设计更为紧凑和经济的“S 800 ECO”CF收丝机。
美国Entec复合材料机械公司也开发了电脑控制的50 k CF收丝机及其软件包，可加快卷绕速度。
5应用前景
碳纤维复合材料是为满足航空、航天等军事部门的需要而发展起来的新型材料，但因一般工业部门对产品的质量和可靠性要求不及上述部门严格，故开发应用的周期较短，推广应用得很快，被广泛应用于各种民用工业领域。碳纤维除用于高温绝热材料及除电刷子之外，一般并不单独使用，常加入到树脂（以环氧、酚醛为主）、金属或陶瓷、碳、水泥等基体中，构成碳纤维增强复合材料，是一种极为有用的结构材料。它不仅质轻、耐高温，而且有很高的抗拉强度和弹性模量。
航空航天
碳纤维复合材料具有高比强度、高比刚读（比模量）、耐高温、可设计性强等一系列独特优点，是导弹、运载火箭、人造卫星、宇宙飞船、雷达等结构上不可或缺的战略材料。航空则以客机、直升机、军用机为主要应用对象。
文体和医疗用品
文体休闲用品是碳纤维复合材料应用的重要领域，高尔夫球杆、网球拍和钓鱼竿是三大支柱产品，其次是自行车、赛车、赛艇、弓箭、滑雪板、撑杆和乐器外壳等。医疗领域包括医学上用的移植物、缝合线、假肢、人造骨骼、韧带、关节以及X光透视机等。
一般工业
碳纤维复合材料在汽车工业用于汽车骨架、活塞、传动轴、刹车装置等；
在能源领域应用于风力发电叶片、新型储能电池、压缩天然气贮罐、采油平台等；
碳纤维因其质轻高强和极好的导电性及非磁性而在电子工业中用于制备电子仪器仪表、卫星天线、雷达等；
碳纤维增强材料（CFRC）与钢筋混凝土相比，抗张强度与抗弯强度高5到10倍，弯曲韧度和伸长应变能力高20~30倍，重量却只有1/2，已被广泛应用于房屋、桥梁、隧道等基础设施的混凝土结构增强工程中。
6.参考文献
CarbonFibers:PrecursorSystems,Processing,Structure,and Properties.---------------------- ErikFrank,LisaM.Steudle,DenisIngildeev,JohannaM.Spçrl,and MichaelR.Buchmeiser*
CONTROLLED OPTIMIZATION OF STABILIZATION OF POLYACRYLONITRILE PRECURS OR FIBERS.-------------- MarkParrTaylor University of Kentucky, markparrtaylor@gmail.com
Processing of TiNi SMA fiber reinforced AZ31 Mg alloy matrix composite by pulsed current hot pressing.---------------- K. Mizuuchia,∗, K. Inoueb, K. Hamadac, M. Sugiokaa, M. Itamia, M. Fukusumia, M. Kawaharad
碳纤维综述
PAN基碳纤维
聚丙烯腈碳纤维的工艺流程
新形势下的全球PAN基碳纤维产业动向---------罗益锋
碳纤维的应用及未来展望---------日本东丽公司 Shinji Koyamat
碳纤维安全生产月范文篇4
碳纤维行业
碳纤维作为国际高端新材料财富，在世界各个国家都备受正视；
而且，再加上碳纤维的高技术壁垒及其军工材料背景，将会加倍吸引投资者的目光。随着经济的不断成长和人们生活水平的提高，碳纤维的应用规模从军工和航天规模向其他规模扩大的趋向将会越来越强。中国的碳纤维复合材料需求量很大，数字大约是10000吨，而产能只有4000~5000吨。中国目前专门生产碳纤维的厂家仅有十多家。
●碳纤维行业前景广阔
碳纤维：力学性能优良的复合增强基材，应用领域广泛。碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。此外，碳纤维还兼有其它多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热膨胀系数低、X光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。
世界碳纤维格局：发达国家成熟产业，行业集中度高。世界碳纤维的生产主要集中在日本、英国、美国、法国、韩国等少数发达国家和我国的台湾省，主要生产商为日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝三大集团和美国的卓尔泰克、阿克苏、阿尔迪拉和德国的SGL公司等。日本的三家企业就占据了世界78%左右的产量。发达国家的碳纤维行业已逐步走向成熟。下游需求中工业应用领域消费比例持续扩大。世界碳纤维的消费结构集中在工业应用、航天航空和体育休闲三个方面，目前工业应用约占总消费量的58%；
航空航天方面应用约占23%，体育运动器材应用约占19%。1991-2009年，碳纤维在工业应用领域的消耗是持续增长的，航空航天领域基本保持平衡，而体育用品在碳纤维应用的比例则持续下降，碳纤维应用逐渐从航空航天、体育用品向民用工业应用转移，特别是随着大丝束碳纤维的大规模生产，其价格将不断降低，民用工业用量将继续保持大幅度增加的趋势。
2010年国际碳纤维行业需求回暖。在即将过去的这场全球性的经济衰退中，碳纤维产业并没有幸免，尤其是2009年经济衰退陷入最低谷时，很多碳纤维制造商也推迟或放慢了自己的发展计划。但是进入2010年以来，随着经济危机的好转，全球碳纤维市场出现快速回暖的迹象。综合各种预测，我们判断行业供过于求的格局将维持到2011年，到2012年基本供需平衡，2013年后快速增长的行业需求将有望消化行业的过剩产能，使得行业向供小于求的趋势发展。据中投参谋财富研究中心相关统计数据显示，世界碳纤维的需求量将以每年约13％的速度增添。估量2011年，世界聚丙烯腈基碳纤维的全球需求量将达5万吨，2012年将达6万吨，到2018年需求量将可能达到10万吨。
我国碳纤维产业基本依赖进口。我国碳纤维的生产尚处于起步阶段，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4％左右，09年自给率提高到达到16%以上，仍主要依赖进口，无论是质量和规模与国外相比差距都很大。．高性能纤维是尖端武器装备的重要基础材料。高性能纤维是具有特殊的物理
化学结构、性能和用途，或具有特殊功能的化学纤维，一般指强度大于
17.6cN/dtex，弹性模量在440cN/dtex以上的纤维。各国都异常重视高性能纤维科研领域的发展，核心在于其对军事工业的重要作用。当今世界三大高性能纤维：碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯纤维具有优异的耐高温、难燃和突出的稳定性，是火箭、导弹、战斗机、作战装甲、海军舰船等尖端武器装备的重要基础材料。此外，宇航服、太空返航降落伞也都离不开高性能纤维材料。发展高性能纤维产业已上升到国家战略高度。正是因为高性能纤维材料在军事等战略领域极其重要，发达国家对这一领域进行了严密的封锁和垄断。当前，我们需要借鉴国外先进经验、动用产业政策工具、加强产学研用结合，加速推进军民融合平战结合的国防产业体系，把高性能纤维产业发展上升到国家战略高度，从而实现战略新跨越！
我国在高性能纤维领域取得不断突破。经过近20年的科研和试制，尽管产量依然较小，但我国高新技术企业在碳纤维、芳纶和高强高模聚乙烯纤维等高性能纤维领域均已取得突破，由试制阶段进入到工业化大规模生产前期。其中，中复神鹰已经实现了碳纤维原丝生产和碳化的全部设备的国产化；
仪征化纤的300吨高强高模聚乙烯纤维生产线已经稳定生产；
烟台氨纶等公司在芳纶(1313领域也已成为全球第二的生产商并开始投产难度更高的芳纶1414。政策扶持、技术突破、需求快速扩张成为看好高新能纤维材料的三大驱动力。●碳纤维是新材料之王
碳纤维是由一种含碳量在95%以上的新型纤维材料，它是用一些含碳的有机纤维，如腈纶丝、沥青及粘胶纤维等做原料，跟塑料树脂结合在一起，放在惰性气体中，经碳化而成的新型纤维材料。由于碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以称之为新材料之王，因此可以广泛应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。碳纤维的分类与性能碳纤维按照用途可分为两类：
1、24K以下的为宇航级小丝束碳纤维(1K的含义为一条碳纤维丝束含1000根单丝；
2、48K以上为工艺工业级大丝束碳纤维。
碳纤维均为原料纤维经高温碳化而成，根据基础原料不同可以分为三类：1、以聚丙烯腈(PAN为原料高温碳化形成的碳纤维为PAN基碳纤维；
2、以沥青为原料高温碳化形成的碳纤维为沥青基碳纤维；
3、以粘胶纤维原料高温碳化形成的碳纤维为粘胶基碳纤维。由于PAN基的碳纤维在强度上要优于沥青基、粘胶基碳纤维，在全世界的碳纤维生产中占有90%的比例，具有绝对性的压倒优势，因此我们下边所讨论的碳纤维行业均是指PAN基碳纤维。
碳纤维原丝——碳纤维生产的核心就生产碳纤维的生产工艺流程而言，对于碳纤维的生产工艺，当生产聚丙烯腈(PAN基碳纤维的时候，被称为“母体”的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。
尽管碳纤维生产流程相对较短，但生产壁垒很高，其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难，具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚丙烯腈聚合工艺、丙烯腈于溶剂及引发剂的配比等。目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦Tenax集团和三菱人造丝集团，这三家企业技术严格保密，工艺难以外露，
而其他碳纤维企业均是处于成长阶段，生产工艺在摸索中不断完善。●碳纤维主要用途碳纤维作为新材料之王，主要应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。碳纤维是一种高机能纤维增强材料，因为具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐侵蚀、导电和导热等机能，而且兼有纤维的柔嫩可加工性和碳材料的强抗拉力两大特征，以前首要应用于航空航天和军工等规模。近年来，跟着出产技术水平的前进和出产规模的扩大，碳纤维在新型纺织机械、碳纤维复合芯电缆、风力发电叶片、核电、油田钻探、医疗器械、汽车构件、建筑补强材料、体裁用品等规模也都有应用。目前，碳纤维非论是在传统的航空航天规模，仍是在汽车构件、风力涡轮叶片等新市场，其应用规模都有逐渐扩大的趋向。但在2003年之前，尤其是2001年“911”事件之后，由于飞机制造行业出现短期萧条，而其他应用领域也没有获得快速增长，因此2003年左右碳纤维的需求出现增幅下降，但2003年之后，随着航空行航天领域对于碳纤维需求出现快速增长，风力发电等其他工业应用领域也出现快速增长，从而使碳纤维的需求幅度增加，全球碳纤维市场正以平均每年两位数的速度快速增长。预计2006年全球碳纤维需求量将达到2.5万吨／年，2010年全球碳纤维需求量则达到3.2万吨／年，全球碳纤维的供给与需求将出现紧张局面。1、航空、风力发电推动碳纤维需求增长①、2003年以后，由于大量碳纤维应用于飞机制造行业，比如一架空客A380需耗用30吨碳纤维、一架波音787飞机需耗用20多吨碳纤维，随着飞机制造业的快速发展，碳纤维在航空航天领域的应用明显增长。
②、随着风力发电等新能源在2003年之后的快速发展，碳纤维作为特大风力发电叶片的主要材料，需求也出现明显增长。风能发电的成秘闻对低廉，全球风机装机容量的增速迅猛，大容量风机的应用将成为首要趋向。而大容量风机的长叶片将会采用密度高重量轻的高碳纤维制造，未来跟着风电应用规模的慢慢扩大，将会大大拉动大丝束碳纤维需求的增添。③、随着世界经济的发展，机械制品对于碳纤维等高端材料的需求也在不断增长，可以说2003年之后，碳纤维迎来了飞速增长势头。2、海上钻井平台、汽车等领域值得期待
碳纤维除了上述优于金属材料的性质外，还具有耐腐蚀性，因此可以广泛应用于沿海钻井平台的构件，比如围栏等，而且可以减轻质量，便于现场安装，是碳纤维未来的巨大市场。3、碳纤维在汽车领域可以替代钢材，制造CNG瓶、保险杆、底盘等汽车配件，使汽车质量降低40%以上，从而节省燃油7%，符合有效节能的未来发展优势。碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖在汽车行业的应用，也有从豪华车型扩大到公共车型的趋向；
而碳纤维在隔热材料规模的应用也在逐渐增大。
4、碳纤维在航空航天领域的传统市场，随着一些新型超大型客机和新一代喷气式客机的投入运营，碳纤维的用量将不断增加。
在航空航天规模的传统市场，跟着一些新型超大型客机和新一代喷气式客机的投进运营，碳纤维的用量将不竭增添。例如波音公司已经收到860架波音787型客机的订单，在波音787中，几乎50%的结构材料需要利用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料；
欧洲空中客车公司打算于2013年投进运营的新一代喷气式客机A350XWB，该机型的主机翼和机身段料大量采用碳纤维复合材料；
三菱重工在新一代支线喷气客机MRJ主机翼和尾部组件的建造中也打算操纵碳纤维
复合材料等。
5、在核电、油田钻探、医疗器械、汽车构件、建筑补强材料、体裁用品等规模，碳纤维也具有宽敞宽大旷达的应用空间。●投资策略据了解，目前世界碳纤维的消费结构集中在工业应用、航天航空和体育休闲三个方面，目前工业应用占总消费量的58%；
航空航天应用占23%，体育运动器材应用占19%。预计到2013年，中国将占据全球复合材料市场增长43%的份额。目前国内复合材料用于交通运输的比例相对比较小，只占5%，低于全球24%平均水平。目前高性能纤维在飞机上的比例为50%-80%，波音公司预计到2025年中国运输飞机数量将是原有的3倍；
国内风电和汽车领域需求旺盛，高性能纤维复合材料作为一种先进的轻质高强材料，符合风力发电机组大容量的发展趋势。目前世界上三大高性能纤维供需情况如下：
1、碳纤维：目前全球碳纤维产能已供过于求。碳纤维价格若维持低位，将促进碳纤维在高端产业和工业领域中的普及应用，由于碳纤维每一级的深加工都有高幅度的增值，碳纤维下游复合材料企业将从中直接受益。
2、芳纶纤维：目前全球芳纶纤维整体已出现供过于求局面，但其中芳纶1414的供求形势依旧偏紧。国内芳纶纤维消费旺盛，年复合增长率约为30%。芳纶1313在需有一定技术含量的防护领域、芳纶纸高端产品应用领域市场潜力较大。3、超高分子聚乙烯纤维：目前全球超高分子聚乙烯纤维供不应求，供给缺口为9万吨以上；
国内供给缺口为8000吨左右，国内部分企业产品已达世界先进水平，供给是关键。
根据上述分析，高新能纤维材料上市公司重点品种：
1、碳纤维领域：原丝生产商奇峰化纤、碳化企业中钢吉炭和金发科技、碳纤维预浸料和复合材料生产的大元股份、碳纤维复合材料等新材料生产商博云新材，以及潜在碳纤维资产注入的保定天鹅；
2、芳纶纤维领域：上游中间体对苯二胺的生产商浙江龙盛、大规模生产芳纶1313及投产1414的烟台氨纶、通过芳纶II中试并开始小规模生产的S仪化和芳纶帘子布生产商神马股份；
3、超高分子量聚乙烯纤维领域：产能居国内前列且快速扩张的中纺投资以及同一控制人旗下高强PE纤维资产有注入预期的ST春晖等。结合公司在高新能纤维材料领域的技术能力、产量规模以及其他主营业务的基本面，重点关注：金发科技(600143、烟台氨纶、神马股份、S仪化(600871、中纺投资；
具有技术、规模优势的公司，如生产航空航天复合材料产品，技术垄断优势明显的公司博云新材(002297，具有生产芳纶纤维中间体。(600352技术优势的供应商浙江龙盛
●国内专门生产碳纤维上市公司
现在中国的碳纤维复合材料需求量很大，数字大约是10000吨，而产能只有4000~5000吨。随着国家的重视，产能正在进一步提高。“十二五”期间的产能是能够满足发展需求的，中国目前专门生产碳纤维的厂家有十多家，但高端应用技术还有待突破。
1、中钢吉炭：碳纤维龙头股
公司是一家专业化的碳纤维生产企业，技术实力雄厚，新项目进展顺利，盈利有望不断改善。
公司是中国最大的综合性炭素制品生产企业，目前总产能15万吨/年，产品达
到十一大类五十六个品种，主要有石墨电极、石墨阳极、炭块、特种炭制品、炭纤维制品等，广泛应用于冶金、化工、机械、电子、航天、军工、医疗及新材料等领域。产品远销欧美、东南亚、非洲等40个国家和地区。
公司目前重点发展碳纤维项目。碳纤维市场现在处于高速发展当中，世界碳纤维需求每年将以大约13%的速度增长。2010年我国碳纤维需求达到1万吨左右，但目前国内碳纤维生产企业有23家，总产能为4000吨/年，规模都在千吨以下，成本较高，市场发展潜力巨大。公司在江城投资的碳纤维项目于2008年开建，一期500吨/年的生产线建设将于今年8月投产，二期1500吨/年的生产线建设将于2012年年底投产，届时江城碳纤维公司年产能将达到2000吨，成为国内重要碳纤维生产基地。公司目前拥有江城碳纤维公司30%股权。公司传统的石墨电极业务盈利水平不高，未来将对其进行调整，以生产超高功率、大规格电极为主。公司大规格超高功率电极技术实力国内领先，φ700超高功率电极已经供货宝钢。2010年公司超高功率电极产量为25000吨；
2011年将达到38000吨，占比达到40%。
公司作为碳素行业的龙头企业，技术实力雄厚，多年来在新型碳素材料研究方面积累的丰富的经验。对于石墨烯产业，公司有能力进入并从中取得不错的收益，未来高速发展可期。
2、金发科技：碳纤维项目今年6月前投产近日，金发科技(600143碳纤维项目在广州市萝岗区九龙镇奠基。预计项目将在2011年6月前开始投产，首期产值预计可达10亿元。全面投产后将实现年产2000吨高性能PAN碳纤维的生产规模，年产值将达100亿元。
金发科技碳纤维项目是广东省和广州市重点项目。占地面积30万平方米，建筑面积40万平方米。作为碳纤维科研生产基地，该项目引进国外氧化炉、碳化炉等先进设备，配置相应的生产辅助设备。
预计2011天津、昆山生产基地将开始释放产能。公司原有广州、上海、绵阳等生产基地，正在建设的天津生产基地首期16万吨产能，我们预计在2011年5、6月投产。江苏昆山生产基地主要生产改性塑料及化工新材料，预计2011年产量5万吨，2012年产量10万吨。
预计化工新材料中生物降解塑料将最先贡献业绩。公司研发或试生产中的化工新材料包括完全生物降解塑料、溯源材料、耐高温尼龙、碳纤维等。生物降解塑料将是其中最先贡献业绩的化工新材料，目前有千吨级中试生产线，预计2011年内将建成2万吨产能，产品定位为出口市场。看好生物降解塑料的盈利能力，预计其毛利率可达50%。另外，溯源材料也可能将是未来1-2年的业绩贡献点。．家，总产量达到3万吨/年以上。我国经过30多年的研究开发，虽然已取得了较显著的成果，但无论是水平还是产量都与国际先进水平和国民经济发展的需要有一定差距，至今还没有一条百吨级的碳纤维生产线，仍然依靠进口。而制约其发展进程的一个重要原因是国内到目前还没有大丝束碳纤维的生产装备与技术。2005年底，国家发改委将采用大丝束碳纤维预浸料装备技术实现国产碳纤维规模化列为现代高技术产业化项目。大连橡胶塑料机械股份有限公司与嘉兴中宝碳纤维有限公司合作开发的碳纤维预浸料生产线是该应用项目中的一个重要子项。目前，我国每年使用碳纤维量约在3000吨左右，占世界碳纤维用量的13.6％，且以10％－15％的速度稳步增长，而目前的产量不过百吨，市场潜力巨大。大连橡胶塑料机械股份有限公司与嘉兴中宝碳纤维有限公司合作开发碳纤维预浸料生产线具有广阔的前景。
6、博云新材：募投项目今年逐渐贡献业绩
博云新材(002297是我国先进复合材料领域的龙头企业，炭/炭复合材料领域具备国际竞争力，打破了国外在该领域内的技术垄断。以炭/炭复合材料为代表的先进复合材料，是我国高端装备制造业及其他新兴领域的基础，在战略性新兴产业领域具有重要地位。公司依托核心技术，在航空航天、汽车刹车片、高性能模具材料等领域积极开拓业务。
7、保定天鹅：大股东将打造新型纤维拓展平台
公司主要生产粘胶长丝、氨纶、浆粕等产品，为国内粘胶行业第一股。公司化纤生产能力23200吨/年，棉浆粕生产能力47000吨/年。其中粘胶长丝22000吨/年，是世界上最大的粘胶长丝生产厂家之一。受棉花减产、气候、资金推动等因素影响，国内外市场棉价继续上涨。以产业对接和吻合度来衡量，央企恒天集团与公司较为匹配，后续资产整合可期。恒天集团以纺织机械、纺织品服装和贸易为主业，拥有直属二级子公司10家、三级以上全资及控股企业88家，同时拥有两家上市公司平台。央企恒天集团的入主，给公司未来的发展带来了极大的想象空间。公司主营纺织，有望成为恒天集团纺织业务的资本运作平台，未来集团旗下优质的纺织资产有望陆续注入上市公司，有利于恒天集团打造新型纤维拓展平台，成长前景看好。
化工新材料产业研究之高性能纤维
一、高性能纤维复合材料1、高分子复合材料简介
高分子复合材料是高分子材料和另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合粘结而成的多相固体材料，并且拥有界面的材料。高分子结构复合材料主要包括：①增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物。②基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂，如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂。
高分子复合材料最大优点是博各种材料之长，如高强度、质轻、耐温、耐腐蚀、绝热、绝缘等性质，根据应用目的，选取高分子材料和其他具有特殊性质的材料，制成满足需要的复合材料。、高性能纤维复合材料简介2．
高性能纤维复合材料属于高分子复合材料，它是由各种高性能纤维作为增强体置于基体材料复合而成。其中高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重(g/m3等优良物性的纤维材料，它是近年来纤维高分子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。
高分子复合材料与传统材料相比，具有更高的比强度、耐化学品和耐热冲击性，以及更大的设计灵活性。按照合成的原料不同，高性能纤维主要分为碳纤维、芳纶纤维、特殊玻璃纤维、超高分子聚乙烯纤维等，其中碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维是当今世界三大高性能纤维。高性能纤维的发展是一个国家综合实力的体现，是建设现代化强国的重要物资基础。高性能纤维复合材料是发展国防军工、航空航天、新能源及高科技产业的重要基础原材料，同时在建筑、通信、机械、环保、海洋开发、体育休闲等国民经济领域具有广泛的用途。
高性能纤维复合材料应用领域
①、航天军工：飞机、卫星、火箭、导弹、雷达等。
②、体育用品：高尔夫球槽、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、钓鱼竿和自行车等。
③、工业应用：
基础设施：修复、更新和加固等。
新能源开发：如沿海油气田、深海油田的钻井平台、管道和缆绳等，以及风力发电机的螺旋桨和风
叶、光伏产业热场材料等。
陆地交通：刹车系统、转动轴、车身以及环保汽车用的压缩天然气气瓶等。
电子领域：通信、广播、地球观测、空间探测以及各种飞行器的高精度天线等。
二、高性能纤维复合材料前景1、全球高分子复合材料市场格局
全球复合材料工业的发展速度远远高于世界经济的增长速度，2009年全球复合材料的产量约900万吨，总产值约1000亿欧元。其中北美、欧洲和亚洲是三个最大生产和应用地区，全球树脂基复合材料的年平均增长率在5%以上，其中亚太地区的增长率可达7%(中国约为9.5%、印度约为15%、欧洲和北美地区为4%。
根据JEC集团2010年最新调查研究报告显示，最近几年全球复合材料需求增长一半都在亚洲，预计亚洲在全球复合材料市场所占比重将从本世纪初的25%提升至2010年的51%。其中亚洲的风能市场有望独自占据全球复合材料市场的5%。重量减轻问题将驱动新型商业飞机的发展采用更多的复合材料，航空航天业每年也都会有11%的产量增长。在基础设施快速发展的推动下，预计到2015年亚洲复合材料产量将翻番以上，即达到1000万吨。全球复合材料发展的大趋势是，整个行业的重心正在从欧美发达国家转向亚洲。预计中国和印度的经济增长和基础设施建设将进一步推动亚洲高分子复合材料市场的增长，未来将在全球价值190亿美元高分子复合材料市场中发挥更大作用。．
2、国内高性能纤维复合材料需求空间大
21世纪以来，全球复合材料市场快速增长，亚洲尤其中国市场增长较快。2003-2008年中国年均增速为15%，印度为9.5%，而欧洲和北美年均增幅仅为4%。2009年，中国复合材料产量达323万吨，全球占比为25.78%，已先后超过德国、日本而居世界第二位，并接近居世界首位的美国水平。从复合材料的应用领域来看，国内市场中复合材料最大的应用领域为建筑和基础工程，合计约为71%，而用于交通运输的比例相对比较小，只占5%，低于全球24%平均水平；
在工业设备领域比例为10%，也低于全球26%的平均水平。根据JEC集团的2010复合材料市场年度调查结果，到2013年中国将占据全球复合材料市场增长43%的份额，其中在建筑施工领域将占市场增长率的67%。随着中国在2009年成长为世界最大的汽车市场，预计中国道路运输行业所需复合材料也将占据全球同类行业45%的市场份额。预计到2015年，“十二五”期间，中国复合材料需求量达到600万吨。
随着国民经济的高速发展，经济结构的转变，新能源、环保、高端装备制造
等其他新兴产业的加快发展，国内高性能纤维复合材料需求将日渐强劲。其中交通运输、工业设备发展推动高分子复合材料增长潜力很大，从子行业应用看，航天航空、汽车、风电等行业需求增长力度较强。3、航空航天领域－趋势、需求是驱动力
在飞机制造方面，全球小型商务机和直升飞机的复合材料用量已占70%一80%，军用机30%一40%，大型客机15%一20%。高性能纤维在飞机上的比例已从原来的10%-20%上升至50%-80%。
波音公司和空中客车公司为了抢占世界飞机制造市场，投入大量人力和资金开发新型客运飞机，大量使用高性能复合材料，新型飞机中复合材料的比例逐年增加，波音787客机达到全机结构质量比的50%，空中客车A350客机也达到了全机机构质量比的40%。未来几年中国飞机制造行业对高性能纤维复合材料的需求将迅速增长。根据中国航空工业第一集团公司预测，到2024年，国内航空运输飞机拥有量将达到3165架，其中大型客机将达1,896架。波音公司的2006年中国地区“当前市场展望报告”预计到2025年中国运输飞机数量达到3900架(为现有飞机数量的3倍，将成为仅次于美国的全球第二大航空市场。另外在发展太空探索科技领域，对高性能纤维复合材料的需求也在增加。4、汽车领域－安全、轻型化发展、需求是驱动力过去10年，国内汽车生产和市场以超过GDP增速近一倍的高速度成长。中汽协公布2010年中国汽车销售1804万辆，同比增长32.2%。伴随近年来国内人均GDP的快速增长以及汽车均价下探，R(车价/人均GDP值也呈快速下降趋势，2009年达到3.1。根据海外发达国家汽车市场的经验显示，R值可被用来衡量一国汽车市场所处的发展阶段。一般当R值在2－3时，将进入至少10年的私人汽车大规模普及阶段。另外考虑国内千人汽车保有量偏低，我们认为，中国汽车市场依然有较大增长空间，预计未来15年中国汽车销售复合增速将达到13%。由于环保和节能的需要，汽车的轻量化和环保已经成为世界汽车发展的潮流。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；
汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；
汽车重量降低1%，。高性能纤维复合材料作为一种先进的轻质高强材料，正好0.7%油耗可降低迎合了未来汽车轻量化发展方向的要求。
5、风力发电领域-大容量发展、需求是驱动力
自2006年国内颁布《可再生能源法》后，国内风电行业就进入了高速发展阶段。2009年，国内风电新增装机容量1380.3万千瓦，增长率连续6年超过100%，居世界第一，成为增长速度最快的国家；
累计装机容量达到2580
万千瓦，超过德国，位列全球第二。根据中国风能协会预测，2020年中国风电累计装机容量将达2.48亿KW，较2009年增长近10倍，年复合增长率达22.8%。随着现代风电技术的发展及日趋成熟，风力发电机组研究沿着增大单机容量、减轻单位千瓦质量、提高转化效率的方向发展；
海上风电的开发，对大型风电组的需求亦将增加。目前国内海上风电开发方兴未艾，根据世纪证券研究所电力设备研究员的预计，到2015年，国内海上风电开发潜力为1500万千瓦，到2020年达到3500万千瓦，年均新增海上风电装机300万千瓦。在欧洲和北美地区，陆地风电主流机型向3MW发展，海上主流机型向3-5MW发展。目前，美国7MW风电机组研发成功，西班牙8MW风电机组正处于研发过程。2008年全球新增风电机组的平均功率已经达到1560kW。2009
年，国内风电场新安装的MW级风电机组已占当年新增装机容量的86.8%。
风力发电需要大量复合材料，目前绝大多数风力发电机的转子叶片、机舱罩和整流罩都采用复合材料制造。风机叶片是风力发电机的核心部件，造价约占整个设备的1/4到1/3。由于当叶片长度增加时，质量的增加要快于能量的提取，随着叶片长度的增加，对增强材料的强度和刚度等性能提出了新的要求，玻璃纤维在大型复合材料叶片制造中逐渐显现出性能方面的不足，因此，在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时，采用高性能纤维复合材料势在必行。三、高性能纤维发展受益于政策扶持
大力发展高性能纤维及其上下游产品完全符合产业结构调整和国家产业政策的要求。《化纤工业“十一五”发展指导意见》将三大高性能纤维均入“十一五”期间化纤高新技术纤维发展重点；
《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》高性能纤维列入新兴产业，并指出要提升碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料发展水平；
《石油和化工“十二五”科技发展规划纲要》征求意见稿提出“十二五”期间，重点开发特种纤维(主要含碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等及其树脂基复合材料。2007年3月，《化纤工业“十一五”发展指导意见》提出：①、碳纤维，进行原丝、预氧化丝、碳纤、预浸布及复合材料等产业链一体化研发，实现千吨级产业化突破。其中：T-300型为主的碳纤维产业链力争突破3000吨/年的产业化规模；
T-700等高性能碳纤维产业链在中试研发基础上，实现500吨级产业化。②、芳纶纤维，高强高模芳纶1414是“十一五”攻关重点，急需在中试研发基础上，采用多种形式，实现500吨级产业化突破；
耐高温芳纶1313在已实现产业化初步成果基础上，进一步优化工艺技术，提高水平，稳定生产，扩大应用，力争总产能突破6000吨/年。③、超高聚乙烯纤维，UHMWPE纤维产业化是国内自主研发高性能纤维最为成功的品种，要积极稳妥地巩固研发成果，进一步提高水平，开拓应用领域，争取实年的产业化突破。/吨3000现．2010年1月，《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，高性能纤维列入新兴产业，将重点提升碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料发展水平。2010年1月，《石油和化工“十二五”科技发展规划纲要》征求意见稿，“十二五”期间，重点开发特种纤维(主要含碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等及其树脂基复合材料。
四、高性能纤维复合材料产业链从产业链来看，高性能纤维复合材料的直接上游是作为增强体的高性能纤维和基材，其中高性能纤维起着决定性的作用，是研究的重点。高性能纤维复合材料下游为各经济领域。
基材分金属、非金属；
高性能纤维增强材料分碳纤维、芳纶纤维、特殊玻璃纤维、超高聚乙烯纤维。
㈠、高性能纤维之一：碳纤维1、简介
碳纤维是含碳量在95%以上的新型高性能纤维，可用来替代铜、钢铁等金属。它是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。其中聚丙烯腈(PAN基碳纤维是当今世界碳纤维发展的主流，占世界碳纤维市场的90%以上。
碳纤维具有轻质高强、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，属典型的高新技术产品。目前成熟市场有航空航天及国防领域和体
育休闲用品；
新兴市场有增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等；
待开发市场有汽车、医疗器械、新能源等。
碳纤维的分类与性能：碳纤维按照用途可分为两类：一是24K以下的为宇航级小丝束碳纤维(1K的含义为一条碳纤维丝束含1000根单丝，二是48K以上为工艺工业级大丝束碳纤维。碳纤维主要有四种产品形式：纤维、布料、预浸料坯和短切纤维。布料是指由碳纤维制成的织品；
预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料经树脂浸泡使其转化成片状；
短切纤维指的是短丝。
2、全球碳纤维概况－供过于求的可能性较大
国际上PAN基碳纤维的生产，从20世纪60年代起步，经过70－80年代的稳定，90年代的飞速发展，到21世纪初其生产工艺技术已经成熟。起初，碳纤维主要用于军工和宇航，经过40余年的发展，其应用领域正在向工业领域和普通民用领域扩大。
根据“2010美国碳纤维会议”最新数据显示，2010年航空航天业用量为6390吨，预计到2014年将增至11550吨，增幅约为80%；
2010年消费品和娱乐业用量为7000吨，预计到2014年将增至8840吨，增幅约为26.3%；
2010年能源和工业用量为25850吨，预计到2014年将增至58870吨，增幅为128%，年复合增长率为22.85%。其中碳纤维在工业能源领域应用占比将从65.88%提高至74.32%。
由于碳纤维生产工艺复杂、技术含量高，加之政治因素限制技术和设备等引进，目前全球碳纤维技术和生产仍主要控制在日本和美国手中。全球可实现碳纤维产业化的国家和地区不足20个；
规模化生产企业不超过12家。日本东丽、日本东邦、美国卓尔泰克、日本三菱丽阳是全球碳纤维产能排名前四的．生产商，这四家分别占全球碳纤维总产能的23.4%、17.1%、14.3%和10.3%。根据“2010美国碳纤维会议”最新数据显示：2010年聚丙烯腈基小丝束(24K以下碳纤维的设计产能为55950吨，预计到2014年将增加到68150
吨；
2010年聚丙烯腈大丝束碳纤维的设计产能为24050吨，预计到2014年将增加到43700吨。若按照目前50%－70%的产能利用率计算，2010年，碳纤维供需基本平衡，2014才年将出现供给缺口，但若产能利用率提高，供过于求的可能性较大。
3、国内碳纤维进口替代空间大
国内碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段。目前国内碳纤维市场需求旺盛，因产能和技术瓶颈，碳纤维需求基本依赖进口。据统计，2008年国内聚丙烯腈基碳纤维产量不到500吨，进口量约6000吨。截至2009年底，国内碳纤维的需求总量已超过8000吨，实际碳纤维产量仅900多吨，进口依赖率高达83.9%。2010年国内碳纤维需求达到1万吨左右，截至2009年底，国内碳纤维生产企业有23家，总产能为4000吨/年，规模都在千吨以下，成本较高。在建或计划建设规模较大的碳纤维项目包括蓝星碳纤维项目、中油吉化碳纤维项目和中钢吉炭江城碳纤维项目。
随着油价高涨，节能概念与减碳环保意识抬头，碳纤维材料因具有轻、强之特性，将使得其在新兴产业的需求量将不断增长，国内碳纤维进口替代空间较大。4、国内碳纤维技术仍待突破
目前国内少数利用自主技术研制的国产T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。制约国内碳纤维发展的主要因素有两个方面：一是碳纤维原丝
质量问题。国产原丝在纯度、强度以及均质化方面与国外相比存在较大差距，大大制约了国产碳纤维的产品质量。目前国内只有以奇峰化纤为首的几家公司能够批量生产T300级原丝，其余依靠进口，而T300以上碳纤维原丝国外实施封锁，只出售附加值更高的碳纤维成品。二是耐高温材料及大型高温炉。国产碳化炉采用仅能允许在1400℃以下温度使用的碳化硅作为发热体，国外采用高纯石墨材料1800℃以上的高温碳化炉严格限制对国内的出口，中等规模的高温碳化炉进口价格高，导致国产碳纤维装置的建设成本过高，无法与进口纤维竞争。5、碳纤维成本构成与盈利情况
PAN基碳纤维生产成本主要包括PAN原丝生产成本和碳纤维生产成本。根据一般规律，生产1Kg碳纤维需要消耗2.2kgPAN原丝，即生产500t碳纤维需配备1100tPAN原丝生产能力。以山东省碳纤维工程技术研究中心数据，以500t碳纤维为例，2010年丙烯晴1.87万元/吨的平均销售价格粗略计算，单吨碳纤维的生产成本约为15.8万元，原丝成本占比为30%，为4.65万元/吨。
民用碳纤维价格竞争优势不强，军工级碳纤维价格相对较高。目前国内民用碳纤维市场售价一般在10万－20万元/吨左右，国外产品价格较高，受制于成本压力及国外产品竞争双重压力，国内碳纤维企业盈利空间有限；
军工级碳纤维的售价为200－300万元/吨，相对较高。碳纤维产业是由原丝(PAN生产到碳纤维，再到预浸料再到具体的终端产家这么一个产业链。目前,原丝的公/元500公斤，预浸料为/元200公斤，碳纤维为/元50元－40售价是斤，每一级的深加工都有高幅度的增值。若碳纤维价格维持低位，将促进其在工业应用范围，若碳纤维价格出现上涨，国内外存量产能及新增产能释放将抑制其上升空间，综合来看，目前碳纤维价格有可能维持低位，将促进碳纤维在高端产业和工业领域中的普及应用，因此碳纤维下游复合材料企业将从中直接受益。6、上市公司概况
从碳纤维的产业链来看，原丝生产商为奇峰化纤(00549.HK；
对原丝进行碳化的上市企业是中钢吉炭(000928，其生产线产能为10吨/年的军工级碳纤维，在建的是金发科技(6001432000碳纤维项目，预计2012年年底全部投产；
碳纤维下游企业包括碳纤维预浸料和复合材料生产的大元股份(600146和生产军用、民用飞机炭/炭复合材料飞机刹车副及航天复合材料产品的博云新材(002297。
①奇峰化纤(00549.HK：
原丝生产业务，吉林奇峰化纤的碳纤维厂房现在已能批量生产从1K、3K、6k、12k碳纤维原丝到350k大丝束，年综合生产能力1500吨，所生产的碳纤维原丝碳化后达到或超过T300水准，其中1K和3K碳化指标已经接近T700水准，产品销售给中国的碳化企业及军工企业。②中钢吉炭(000928：碳化业务，公司全资子公司神舟碳纤维公司是国防科工委唯一认证的碳纤维生产商公司。目前拥有一条生产线，工艺成熟，产能为10吨/年，主要生产1k、3k的T300级碳纤维；
公司目前拥有30%股权的江城碳纤维2000吨碳纤维项目主要产品为12KT300级小丝束碳纤维，主要用在民用、工用领域，2008年开始筹建。一期500吨/年的生产线建设将于2011年8月投产，二期1500吨/年的生产线建设将于2012年年底投产，届时江城碳纤维公司年产能将达到
2000吨。
③金发科技(600143：碳化业务，金发科技碳纤维项目是广东省和广州市重点项目，该项目引进国外氧化炉、碳化炉等先进设备，配置相应的生产辅助设备。公司碳纤维项目预计将在2011年6月前开始投产，全面投产后将实现年产2000吨高性能PAN碳纤维的生产规模。
④大元股份(600146：
碳纤维预浸料和复合材料产品业务，公司持有60%股权的嘉兴中宝碳纤维有限责任公司是国内三大碳纤维制品巨头之一，嘉兴中宝拥有产能300万平方米碳纤维预浸料生产线。其申报中华人民共和国知识产权局的“用于架空电缆的碳纤维-树脂复合材料芯”发明专利已于2010年8月取得国家知识产权局发明专利申请初步审查合格通知书。⑤博云新材(002297：
碳纤维复合材料等新材料产品业务，公司的“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”为国家重点工业性实验项目的成果，于2003年研发成功，使国内成为继美、英、法三国之外掌握该技术的国家。2009年5月，公司研制的空客-320系列炭/炭复合材料刹车副获得了发航总局PMA证书，公司已具备其生产能力。公司碳纤维相关业务为军用、民用飞机刹车副、航天用炭/炭复合材料产品。
㈡、高性能纤维之二：芳纶纤维1、简介
芳纶纤维(聚对苯二甲酰对苯二胺是一种新型的高科技合成纤维，具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱等特性。其主要用途是用做增强材料和防弹材料，广泛应用于国防、航空航天、信息通讯、轮胎、体育用品、传送带、高强绳索等领域。
芳纶纤维主要有两大类：芳纶纤维主要分为对位芳酰胺纤维(PPTA，或芳纶1414和间位芳酰胺纤维(PMIA，或芳纶1313。芳纶1313具有突出的耐高温、阻燃和绝缘性，成为高性能纤维，主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤等领域。芳纶1414则具有高强度高模量的特点，素有高分子材料中的“百变金刚”，主要应用于个体防护、防弹装甲、力学橡胶制品(MRG、高强缆绳、石棉替代品。①、芳纶1313：
工艺：一步法工艺，即低温溶液间歇聚合，原液经过过滤后直接进行湿法纺丝，水洗后干燥，切断后打包。性能：耐高温：分解温度371℃；
阻燃性：极限氧指数29；
断裂强度：4-5g/d；
初始模量：60-120g/d。
用途：高温过滤材料；
绝缘材料；
消防服、赛车服；
高温传送带。②、芳纶1414：
工艺：两步法工艺，低温溶液连续聚合，聚合物分离后洗涤干燥后用浓硫酸重新溶解，干喷湿法纺丝，纤维经过水洗后干燥，卷绕成形
性能：耐高温：分解温度500℃；
阻燃性：极限氧指数32；
高强度：断裂强度20-27g/d；
高模量：初始模量600-800g/d。
用途：个体防护：防弹衣、防弹头盔；
防弹装甲：装甲战车、运钞车；
复合材料：汽车轮胎帘子线；
摩擦材料：刹车片；
航空航天材料、光缆增强材料。2、全球芳纶纤维概况－整体供过于求
自20世纪60年代由美国杜邦(DuPont公司成功地开发出芳纶纤维并率先产业化后，在40多年的时间里，芳纶纤维走过了由军用战略物资向民用物资过渡的历程。2009年，全球芳纶生产能力约9.51万吨，其中对位芳纶产能约6.61万吨，杜邦和帝人公司产能占对位芳纶纤维产能的93%；
间位芳纶的产能约为2.9万吨，主要的生产公司为杜邦公司，产能为全球总产能的约76%。在芳纶纤维生产领域，对位芳纶纤维发展最快，产能主要集中在日本和美国、欧洲。目前全球生产对位芳纶的厂家主要有美国杜邦公司、日本帝人公司和俄罗斯耐热公司等。
在芳纶纤维需求方面，芳纶纤维的消费区域主要也集中在美国、欧洲和日本。预计到2015年全球对位芳纶产能可达11.0万吨，间位芳纶的产能为5.2万吨。2009年全球芳纶纤维的消费量约为7.5万吨，其中对位芳纶5.2万吨，间位芳纶2.3万吨。我们认为芳纶纤维从整体来看已出现供过于求局面，但其中芳纶1414的全球供求形势依旧偏紧，据帝人公司预测，2010年后年增速为9%。
3、国内芳纶纤维概况
国内芳纶企业已突破技术垄断。芳纶纤维用途由于涉及到军工、航天等领域，长期以来国内进口相关产品和生产技术都受到国外封锁和限制。中国从
20世纪60年代初开始研究开发间位芳纶生产技术，直到2004年，烟台氨纶在国内率先实现间位芳纶的工业化生产，打破了国外公司垄断的局面；
在对位芳纶生产领域，烟台氨纶芳纶1414技术已通过“芳纶1414长丝及浆粕中试技术的研究与开发”项目通过技术鉴定，填补了国内空白，达到世界先进水平。
国内芳纶纤维市场空间潜力较大。2009年国内芳纶纤维表现消费量为5125吨，相比2002年表现消费量而言，年复合增长率约为30%。据统计，2002－2009年进口量年均增长率将近20%，预计至2015年前后，国内芳纶纤维潜在需求量有可能超过1万吨，自给率可提高至90%。4、芳纶1313－国内高端需求市场潜力较大
目前国内芳纶1313的需求主要集中在高温滤料，高温滤料主要用于袋式除尘器，占比为58%，而芳纶1313在高端的防护服装和芳纶纸领域占比较小，国际芳纶1313在防护领域的需求比例达30%，而国内仅为13%。芳纶纸占比为7%，而国际芳纶纸在电气绝缘纸和蜂窝材料领域的需求比例则分别为38%和9%。芳纶1313在防护领域、芳纶纸应用领域需求市场潜力较大。
2006-2008年，国内袋式除尘器市场销售额的年均增长率达到45%。未来，一方面随着粉尘排放标准的提高，袋式除尘器更广泛的取代电除尘器；
另一方面国内新增的水泥、电厂等生产能力均需配套袋式除尘器。据中国袋式除尘委员会预计，未来几年国内高温滤料的复合增长率达47%；
另据纺织工业部上海设计院的可研报告，随着国内消防投入和军队战斗服投入的增加，以及炼钢、石油等行业的劳动防护意识的增强，国内用于防护服领域的芳纶1313纤维用量将以每年30%以上的速度递增，作为生产防护服以及其他室内装饰用品的芳纶有色纤维用量也随之增加。
高温滤料用芳纶1313或将出现产能过剩。国内间位芳纶的主要生产厂家则为烟台氨纶(5000吨/年，苏州圣欧(2000吨/年、广州彩艳(1000吨/年。预计2011年，圣欧集团将有7000吨/年的芳纶1313投产，从产品结构看，圣欧集团和广东彩艳的芳纶1313基本用于高温滤料的生产，另外高温滤料领域芳纶
1313还面对着其他纤维品种的竞争，预计芳纶1313在高温滤料领域的竞争将加剧。
防护服用芳纶1313的吨售价较高温滤料用高出7000-8000元，而成本相差不大。据相关资料统计，国内每年实际需要阻燃服250万套，而实际产量只有40万套，如果国内的防护服全部使用上芳纶，预计其市场空间将超过7000吨，发展前景巨大。间位芳纶纸是具有高强高模、低形变、耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、电绝缘等一系列优良性能，适用于多种领域的高科技产业用纸。在电力领域，芳纶纸主要用作干式变压器的绝缘材料；
间位芳纶纸蜂窝则可用于飞机和高铁的夹层结构材料。
2003年国内芳纶纸需求仅为850吨，2007年已达2000吨，年增速超过30%。据专家预计，2012国内芳纶纸的需求将达到4000吨。随着国内电力设备的更新换代，以及大飞机和高铁项目的发展，未来芳纶纤维在芳纶纸的需求将进一步扩大。目前国内的间位芳纶纸国内产能仅有烟台氨纶集团的500吨/年芳纶纸，受技术限制，年产量在200吨左右，基本依赖进口，目前其售价在20万/吨以上，盈利能力远高于普通芳纶1313。
5、芳纶1414－国内依靠进口，供给是关键
民用1414从需求结构来看，光缆增强材料、子午线轮胎骨架是国内芳纶需求的主要领域，在军用和航空航天领域的需求为50%以上。目前国内芳纶1414的需求几乎全部依靠进口来满足，国内每年直接和间接进口芳纶1414
及相关制品总额达10亿元人民币，2009年净进口量为2125吨，目前国内企业芳纶1414产能合计为950吨/年，规划项目将陆续投产，将释放国内由于供给而被压制的需求。目前芳纶1414的售价为30万元/吨，毛利率高达40%以上。6、上市公司概况
从芳纶相关上市公司来看，主要包括上游生产芳纶原料聚合级间苯二胺的浙江龙盛(600352，生产芳纶的龙头企业烟台氨纶(002254，公司间位芳纶产能已达5000吨/年，是国内产能最大的生产企业，在世界间位芳纶供应商中列居第二位，公司预计年产1000吨对位芳纶产业化工程于2011年5月份投料试车；
另外目前中国石化仪征化纤股份有限公司(600871百吨级对位芳纶工业化试验装置项目进展顺利，已经达到72小时连续运行，公司规划3000吨/年产能，预计最早投产时间为2012年。神马股份(600810浸胶芳纶帘子布已形成年产15—20t的规模，稳定客户为天津国际联合橡胶轮胎有限公司。㈢、高性能纤维之三：超高分子聚乙烯纤维1、简介
超高分子量聚乙烯纤维(简称UHMWPE，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，其分子量在100万－500万的聚乙烯所纺出的纤维。是当今世界三大高科技纤维(碳纤维、芳纶和超高分子量聚乙烯纤维之一，也是世界上最坚韧的纤维。与碳纤维、芳纶纤维相比较，超高分子量聚乙烯纤维的强度更高，重量更轻，化学稳定性更好。在国防军需装备方面，由于耐冲击性能好，比能量吸收大，它具有轻柔的优点，防弹效果优于芳纶，现已成为占领美国防弹背心市场的主要纤维，另外超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比弹击载荷值是钢的10倍，是玻璃纤维和芳纶纤维的2倍多。国外用该纤维增强的树脂复合材料制成的防弹、防暴头盔已成为钢盔和芳纶增强的复合材料头盔的替代品。在航天工程中，由于该纤维复合材料轻质高强和抗冲击性能好，适用于各种飞机的翼尖结构、飞船结构和浮标飞机等。该纤维也
可以用作航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳索，其发展速度异常迅速。2、全球超高分子聚乙烯纤维概况-供不应求
超高分子量聚乙烯纤维自商业化生产以来，一直在迅速发展。美国发生恐怖事件和世界不断发生局部战争以来，防弹衣料和军需装备用超高分子量聚乙烯纤维的需求迅速扩大。同样在民用领域，超高分子量聚乙烯纤维产品以其优良的性能，迅速成为海上用绳缆、远洋渔网和海上网箱等的主要材料，其市场需求保持旺盛的增长。欧美主要用于防弹衣和武器装备，占总量60%－70%；
日本主要用于绳缆、渔网、防护类，特别是防切割手套，在汽车生产涂漆工序的使用已达到超高分子量聚乙烯纤维总需求量的1/4。
超高分子量聚乙烯纤维目前属世界范围内的稀缺物资，世界年需求量约5万吨，其中美国占70%。据专家预测，未来10年内每年超高分子量聚乙烯纤维的市场年需求量将在10万吨以上，市场潜力巨大。
目前全世界产量不足9000吨，缺口很大。目前，国外UHMWPE纤维主要生产商为荷兰帝斯曼(DSM、美国霍尼韦尔(HONEYWELL和日本东洋纺(TOYOBO7200吨，产量约8500纤维总产能约UHMWPE年，国外2008家公司。3等．
吨，其中除美国霍尼韦尔公司的1500吨UHMWPE纤维生产线采用湿法工艺外，其余均采用干法工艺生产。尽管国外公司近几年多次增建扩产，产量以每年8%以上的速度递增，但仍不能满足市场需求。3、国内超高分子聚乙烯纤维概况
上世纪90年代以后，生产该类纤维的美国、日本、荷兰等国明确规定，对社会主义国家实行技术封锁和军备产品统筹禁运。自1985年国内开始超高分子量聚乙烯纤维的研究，东华大学(原中国纺织大学、盐城超强高分子材料工程技术研究所先后加入研发行列，并取得了一系列重大理论突破，1999年突破关键性生产技术。中国成为继荷兰、日本、美国之后，第四个掌握这种纤维生产及应用技术的国家。
从生产工艺来看，目前UHMWPE纤维有两种工艺技术路线，一条是以高挥发性溶剂(十氢萘干法凝胶纺丝工艺路线，简称干法路线；
一条是以低挥发性溶剂(矿物油、白油等湿法凝胶纺丝工艺路线，简称湿法路线。干法纺丝工艺生产的UHMWPE纤维中溶剂含量少，强力高，抗蠕变性能好，多用于高端产品。与湿法工艺相比，干法纺丝工艺具有流程短、生产工艺环保、产品综合性能指标高等特点，该项技术一直被荷兰DSM公司为代表的国外厂商所垄断。
2008年底，中国石化仪征化纤股份有限公司以中国纺织科学研究院和中国石化南化集团公司研究院合作开发的高性能聚乙烯纤维干法纺成套技术为依托，通过产学研合作，建成了国内第一条年产300吨干法纺高性能聚乙烯纤维工业化生产线，实现了干法纺丝技术的国产化突破，填补了国内技术空白；
国内采用湿法工艺技术的UHMWPE纤维主要生产商有北京同益中、湖南中泰、宁波大成等公司，其中宁波大成公司高强聚乙烯纤维质量已居世界先进水平。
国内超高分子量聚乙烯纤维的高端市场是绳网制造业，其次是用于防弹片。国内超高分子量聚乙烯纤维年产量不足2000吨，主要用于制造防刺服、防弹衣、防弹头盔、绳缆、远洋渔网、劳动防护等，部分纤维出口欧美及亚洲等一些国家和地区。国内国防领域已逐步使用，民用领域应用也在推广使用，每年的市场需求量约在10000吨左右。随着超高分子量聚乙烯纤维在国内实现规模化工业生产，以及生产成本和产品价格的下降，必将迅速带动中国在其国防和民用应用领
域的研究和发展。
4、国内主要超高分子量聚乙烯纤维生产厂家
中国石化仪征化纤股份有限公司：公司于2008年底建成了国内第一条年产300吨干法纺高性能聚乙烯纤维工业化生产线，实现了干法纺丝技术的国产化突破，填补了国内技术空白。
北京同益中特种纤维技术开发有限公司：公司经过近10年的技术发展，已建成了年产600t的超高分子量聚乙烯纤维生产基地，并取得欧共体和韩国的专利。
宁波慈溪大成新材料股份有限公司：公司从1996年开始联合东华大学进行研发，历时4年发明了混合溶剂，并申请了9项专利，于2000年实现了产业化，其防弹用品已取得德国的认证并出口47家企业；
公司已形成年产2000吨高强聚乙烯纤维及制作25万套防弹衣、防弹头盔、300吨防弹板材、300吨高强绳索、600万双防切割手套的生产能力。山东爱地高分子材料有限公司：公司从2005年8月开始该纤维的产业化研发，经过两年半技术攻关，该公司采用自主技术陆续建成了7条UHMWPE生年该公司所有生产线投产后，总产2010年。预计/吨2000产线，总产能达到．能将达到5000吨/年，成为亚洲第一、世界第二的超高分子量聚乙烯纤维生产企业。
湖南中泰特种装备有限公司：公司产品规格主要为400和600D，预计2011年其产能将升至2000t。
上海斯瑞聚合体科技有限公司：公司大幅提高了其单线产能，据称已达到3000t/a的总产能。5、上市公司概况
①、中国石化仪征化纤股份有限公司(600871：公司于2008年底建成了国内第一条年产300吨干法纺高性能聚乙烯纤维工业化生产线，实现了干法纺丝技术的国产化突破，填补了国内技术空白，公司千吨级高性能聚乙烯纤维项目已启动建设工作，预计2011年建成投产。②、中纺投资(600061：全资子公司北京同益中特种纤维技术开发有限公司已形成年产高强PE纤维500吨，高强PE纤维制品200吨的产能，高强PE纤维单线产量、性能、品质处于国内前列，产品60%用于出口。公司生产的纤维及制品已被用于“神舟5、6、7号”的海上打捞回收系统、军用两栖坦克登陆装备系统和军用飞机跑道紧急降落系统。五、投资策略
据统计，目前国内A股上市三大高性能纤维相关的上市公司共计9家，分布于产业链上下游，由于高性能纤维及复合材料性能要求高、生产工艺复杂、技术壁垒高，是未来产业升级的关键要素，关注其中具有技术、规模优势的公司。㈠、三大高性能纤维上市公司
碳纤维芳纶纤维超高聚乙烯纤维上游奇峰化纤(0549.HK浙江龙盛(600352
生产中钢吉炭(000928烟台氨纶(002254S仪化(600871金发科技(600143S仪化(600871中纺投资(600061下游大元股份(600146神马股份(600810博云新材(002297从三大高性能分类来看：目前碳纤维价格有可能维持低位，将促进碳纤维在
高端产业和工业领域中的普及应用，因此碳纤维下游复合材料企业将从中直接受益，我们建议关注生产军用、民用飞机炭/炭复合材料飞机刹车副及航天复合材料产品，技术垄断优势明显的公司：博云新材(002297。
芳纶纤维在国内高端需求市场潜力较大，特别是技术含量较高的芳纶产品，我们建议关注具有技术优势的上市公司。其中包括具有生产芳纶纤维中间体技术优势的的供应商浙江龙盛(600352，具备高端芳纶纤维产品生产
技术和规模领先优势的龙头企业：烟台氨纶(002254；
目前全球超高分子聚乙烯纤维供不应求，国内已突破技术垄断实现工业化生产，建议关注国内技术与规模并举的上市公司：S仪化(600871。㈡、重点公司简介
1、博云新材(002297：细分新材料产品龙头。公司主要生产和销售航空航天产品、环保型高性能汽车刹车片、高性能模具材料产品。其中航空航天产品细分为军用、民用飞机炭复合/、航天用炭>炭复合材料飞机刹车副/粉末冶金飞机刹车副、炭
碳纤维安全生产月范文篇5
碳纤维的用途作者：吴锦海 学号：200813007304
论文摘要：由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、 体育 休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。此外，碳纤维在 电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用，主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极，在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。
论文 关键词：碳纤维 复合材料 用途
碳纤维是一种高性能纤维，它是指有机纤维经高温碳化后，形成的含碳量在85%以上的碳素纤维。顾名思义，它不仅具有碳材料的优良特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代的增强纤维。
碳纤维具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变，导电，传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。它既可以作为结构材料的增强剂承载负荷，又可作为功能材料发挥作用，因而广泛应用于航空航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域。目前，几乎没有其它任何一种材料能兼具如此众多的特性。
从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料（如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料）的优异性能， 不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。
碳纤维的性能参数：碳纤维的密度是1.6～2.15g/cm3, 拉伸强度在2.2GPa以上，模量在230GPa以上。（拉伸强度变化范围为2548～7056MPa，模量为(2.30～5.88×105MPa，断裂伸长为0.6%～2.4%）高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小。因此，具有高的比强度和比模量，它比绝大多数金属的比强度高7倍以上，比模量为金属的5倍以上。
近些年来，碳纤维等先进复合材料行业发展十分迅速，碳纤维在高端复合材料市场中应用已相当普及，主要包括军民用航空、体育休闲及民用工业三大领域。
在军用航空领域，高性能碳纤维复合材料主要应用于导弹弹头、弹体箭体、发动机壳体的结构部件和卫星主体结构承力上，其中碳/碳和碳/酚醛复合制品是弹头端头和发动机喷管的重要防热材料；
在卫星构件上，高模量(MJ系列碳纤维主要应用于卫星承力筒、桁架、夹层面板及电池板支架。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件，当前战斗机上碳纤维复合材料的用量已达到25%以上，军用直升机用量则高达50%以上。
在民用航空领域，高端碳纤维增强材料主要应用于民用大型飞机的制造。前两年每年世界上交付使用的波音和空客数量大约为250～350架，而空中客车A350中复合材料用量已接近总重量的40%；
空中客车A380约22%为碳纤维增强材料；
波音787客机复合材料中的50%使用了碳纤维，因减重而可节省20%的燃料。未来几年，民用大型飞机的市场需求量还将不断提升。据《空客全球市场预测》估算，从现在起到2025年间，世界各大飞机运营商共需要新增22700架客机和货机，高性能碳纤维将更广泛的应用于B787及A380的生产。该类航空器的产量扩张将使本领域内碳纤维复合材料的用量以年均12％左右的速度增长，估计到2010年其需求量会达到10000吨左右，2012年则可达到13000吨。
在体育休闲领域，碳纤维增强材料主要应用于高尔夫球棒、钓鱼杆、网球拍框架及碳纤维自行车制作。据估计，目前世界范围内高尔夫球棒的年产量为3400万副，主要产地在美国、日本、中国大陆和台湾；
碳纤维钓鱼杆的年产量约为2000万副，网球拍框架的全球市场容量为600万副/年。
碳纤维自行车近些年来在欧美等国家十分流行。这些国家的人民生活水平普遍较高，自行车更多的应用于休闲健身及环保出行，对产品追求更多的是轻质高强，这就给碳纤维自行车创造了极大的市场空间。目前，美国、英国、中国大陆及台湾地区都已开发生产出碳纤维自行车车架及整车，台湾捷安特公司曾一度获得年产100万辆碳纤维自行车的订单，而国内企业浙江力霸皇集团有限公司也在2009年前五个月创造了出口欧盟7000辆碳纤维自行车的营销佳绩。可以肯定，随着碳纤维生产成本不断降低，加之未来人们的环保意识加强及低碳经济流行，国内外碳纤维自行车市场将会发展更快，较低价位的碳纤维自行车将逐步走进百姓生活。以国内08年8700万辆左右的自行车产量，碳纤维自行车以其优越性能，合理的价位,预计将很快覆盖2％的市场，并会在国内成为年轻人的时尚潮流。
在一般的民用工业领域，近些年来碳纤维增强材料的应用比例一直呈现明显的上升态势，其中风电产业领域最值得关注，具备出众抗疲劳性能的碳纤维材料被选作为风力机叶片中理想的增强材料之一，碳纤维在该领域的应用到2010年后将成为继航空航天领域后的第二大市场。据相关部门统计：全球2008年应用于大型风电机组叶片上的碳纤维用量已达6000吨/年，预计到2010年之后该领域对碳纤维的需求量将会增长到10000吨/年以上 。
汽车产业是除风电产业外碳纤维产品在民用工业领域应用的又一大市场。据相关资料统计，碳纤维应用于汽车主要是取代部分钢制零部件：碳纤维复合材料传动轴、汽车尾翼及引擎盖已在汽车上广泛应用，车体重量也大幅度下降，一般来说可以减重40％左右，相应地可节省30％以上的燃油消耗和尾气排放。由于减重、节油和环保是该产业重要的效益指标，因此碳纤维在该领域的应用引起了世界各国政府和相关企业的重视：美国已先行投资1.95亿美元执行一个汽车车体轻量化的5年发展计划；
日本的日产汽车和本田汽车企业也将与东丽公司联手开发汽车车体用新型碳纤维材料，合作企业还包括三菱丽阳和东阳纺织，该合作项目计划2010年以后开始实现量产。
除上述产业外，碳纤维增强材料在土木工程、油气田开发、高压容器、电力传输、纺织机械部件等民用工业领域的其它产业应用中也相当广泛。以土木工程为例，目前美国已有3000座桥梁采用了碳纤维进行加固补强；
在沿海油气田开发产业中，碳纤维主要应用于各种安全绳索的制备，据测算美国每年用在该类安全绳索上的碳纤维量保持在1000吨左右；
在电力传输产业中，碳纤维主要应用于复合材料缆芯部件的制备，美国在该领域的年市场需求预计2010年以后也将达到1000吨左右。
以上几大产业领域为碳纤维复合材料当前和今后数年内主要的应用市场。虽然整体应用范围在今后数年内都不会有太大变化，但是三大领域之间的应用比例却有较大改变。统计表明，国际碳纤维市场中航空业的应用比例近些年来有所上升，已经超过了20%；
体育休闲领域的应用比例已降至20%以下；
而民用工业领域的应用比例则已超过了60%。
从整体供需状况上看，目前世界上碳纤维的主要消费地区仍然集中分布在美国、欧洲和日本。日本东丽公司的统计预测表明：世界碳纤维需求量将以每年13％左右的速度增长，2010年PAN基碳纤维的全球市场容量将达到5万吨左右，到2012年将达到6万吨，2015年将达到88000吨，而到2018年将达到10万吨。为满足不断增长的需求，世界七大碳纤维
制造商都已计划在未来的3～5年内实现扩产，市场供应短缺、价格暴涨的碳纤维危机时代已经过去，世界碳纤维市场在未来几年的市场竞争将日趋激烈
从应用领域上看，近期我国碳纤维产品的消耗比例为：体育休闲领域60％，一般民用工业领域30％，航空航天领域10％，而这一应用比例并不与国际市场接轨。国际市场上高端碳纤维产品有着更大的市场空间，而体育休闲用碳纤维产品市场则需求已处于稳定。而国内随着碳纤维的低成本化，碳纤维制品开发方兴未艾，应用领域不断扩展，但同时由于碳纤维产品属于高新产品，需要时间进行市场开发和引导，因此国内对碳纤维及制品将有持续增加的需求。由于面临碳纤维材料的国际化竞争，国内碳纤维企业也要加快发展碳纤维高端产品（T－700级及以上），才能在激烈的市场竞争中求得生存和发展。
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