——高科技材料碳纖維市場前景分析及我國對策
比鋁還要輕,比鋼還要硬,比重是鐵的1/4,強度是鐵的10倍,這就是世界范圍內炙手可熱、我國目前絕大部分依賴進口的高科技材料碳纖維。隨著其用途日益多樣化、核心化,全球航天航空、體育休閑和工業應用中碳纖維替代鋼鐵廣泛采用,其需求量快速增長。權威專家預計,2005年全球碳纖維供給不足,而我國企業目前亟待突破碳纖維技術、原材料“瓶頸”,搶占市場先機。
碳纖維替代鋼鐵全面提升制造業水平
碳纖維是由一種和鉆石同等材質的碳制成的。簡單地說,它是用一些含碳的有機纖維,如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等做原料,將這些有機纖維跟塑料樹脂結合在一起,放在惰性氣體中,在一定的壓強下加熱碳化而成的新型纖維材料。由于這種原因,其除了有優越的抗拉強度和抗變形能力之外,在化學組成上也非常穩定,并且具有高抗腐蝕性、高度的X射線穿透性、較高的抗化學制劑、抗高溫和抗低溫能力。在當今世界高速工業化的大背景下,碳纖維用途正走向多樣化、核心化。
碳纖維通常不會被單獨使用,按照不同的配比,碳纖維產品與環氧樹脂等合成樹脂基材料,形成碳纖維強化塑料。目前它主要應用于三大部分:航天航空、體育運動器械和工業,分別占需求量的比例為20%、30%、50%。
在高速工業化的背景下,碳纖維開始深入應用到工業領域的核心,替代金屬和混凝土材料等來滿足環保、安全、節能要求。在土木工程和建筑領域,碳纖維在抗震修補和增強措施中使用。在高速公路建設中,采用碳纖維增強材料給高速公路“強筋健體”。在深海勘探、風力發電、機器部件、醫療器械、家用電器及半導體相關設備等都需要用碳纖維復合材料來增加強度、防靜電、電磁波。隨著碳纖維成本的降低和世界范圍內對環保要求的提高,碳纖維已開始被應用于汽車領域用做車身以及剎車片、傳動軸和燃料箱材料及環保汽車用的壓縮天然氣氣瓶等,使汽車的安全性實現飛躍。
全球碳纖維供給不足
日本(碳纖維產量占世界總產量的75%)東邦特納克斯公司的專家分析說,隨著航空航天、體育休閑和工業應用對碳纖維的需求大幅度增加,全球碳纖維市場正以平均每年兩位數的速度快速增長。預計2006年全球碳纖維需求量將達到2.5萬噸/年,2010年全球碳纖維需求量則達到31910噸/年,我國2009年的碳纖維需求就將達到7500噸/年,而從2005年開始,全球碳纖維的供給與需求將出現緊張局面。
碳纖維過去一直是對華禁運物資,近年來隨著碳纖維向民用工業轉移,國際社會碳纖維的制造技術與產品對華出口有所松動,通用級碳纖維進口渠道已開通,但高性能碳纖維對我國依然限制,通用級碳纖維成套技術出口尚須出口國政府特批。
我國碳纖維現階段大部分依賴進口。2004年全國碳纖維用量為4000噸,而國內現有生產設計能力為64噸/年,且由于國內原絲質量、生產技術及設備等原因,實際年產量僅為10多噸,無論是質量和規模與國外相比差距都很大。專家分析說,我國正處于經濟快速增長時期,隨著西部大開發、中部崛起、東北振興等戰略的不斷深入,碳纖維將會越來越多地被用于建筑工程和結構制品中。同時,隨著我國汽車業的不斷發展,碳纖維有可能在我國被大范圍的應用到工業領域中。另一方面人們物質文化生活水平的不斷提高,會有越來越多的人參與各種運動休閑活動。考慮到我國對碳纖維的應用還在不斷發展,許多用途還有待開發,碳纖維在我國將會有極為廣闊的發展前景。
我國碳纖維企業的軟肋
我國企業尚未掌握碳纖維產業化生產技術。我國目前還沒有一條產業化規模的碳纖維生產線,小批量生產主要來自幾家科研單位,如山西煤化所、上海合纖所、北京化工大學、山東工業大學等。近年來,國家有關部委已將碳纖維技術的產業化進程作為我國的一項戰略任務。“十五”期間的發展目標是:實現穩定的T300(碳纖維質量等級指標)產業化,達到3000噸/年的產量,完成T700的中試和T800的實驗室研究,為“十一五”T800的產業化做準備。
安徽華皖碳纖維有限公司年產200噸聚丙烯腈基碳纖維及500噸原絲項目日前上馬,該項目全套裝置和技術從國外引進,由英國艾麥克公司總承包,總投資2.3億元,預計今年6月建成投產,年產值將達到7000萬人民幣。這一項目的建設成功將填補我國碳纖維及原絲工業產業化生產空白。該公司還計劃5年內在自主研發的前提下,將碳纖維的生產規模發展到1000噸/年,同時配套2500噸/年原絲,其中一部分碳纖維用于軍工領域,一部分通過制成下游產品預浸布后投放市場,以獲取更高的產品附加值。其他一些企業如保定天鵝化纖集團、大連興科碳纖維有限公司、泰山經濟技術開發區開發公司、泰安金山中集團等企業都紛紛籌建相當規模的碳纖維生產線項目,但都不包括原絲生產線。
專家認為,制約我國碳纖維發展的又一“瓶頸”是聚丙烯腈原絲質量不過關。聚丙烯腈原絲不僅影響碳纖維的質量,而且影響其產量和生產成本。對于現代化碳纖維生產線,如果原絲質量低劣、彼此性能差異較大,易在生產過程中產生毛絲纏結,甚至發生斷絲,很難穩定生產。對于質量好的原絲,用2.2公斤左右的原絲可生產出1公斤碳纖維;而質量差的原絲則需2.5公斤甚至更高,這必然加大生產成本,而原絲成本占碳纖維生產成本的50%-65%。所以,原絲的質量不僅可以左右碳纖維的性能,而且也制約著碳纖維的生產成本和市場競爭能力。安徽華皖碳纖維有限公司突破性地啟動碳纖維及原絲兩條生產線,將在我國碳纖維生產、市場銷售中起重要作用。
我國發展碳纖維產業的應對措施
首先,在熟練掌握碳纖維生產技術的前提下,在碳纖維原材料原絲生產上取得突破,發展高質量的上游產品生產線,保證碳纖維生產穩定、高質。
其次,碳纖維是一種高投入、高風險、高能耗的產業。有關專家及企業界人士指出,國家對其扶持應主要集中于建立互通有無的系統化研究網絡,同時加大投入及稅收、信貸等政策傾斜。盡管我國對碳纖維的生產有明確的規劃和目標任務,但重復引進、重復研究現象仍然非常嚴重。安徽華皖公司等企業界人士認為,國家應重點扶持幾個成功企業,實現更多企業少走彎路、節約成本的目標。
第三,政府應加大投入,實行稅收與信貸傾斜政策,鼓勵碳纖維生產企業、原料生產企業和有實力的投資企業,在碳纖維產業上下功夫,多渠道吸納資金。華皖有限公司碳纖維項目2.3億元的投資中,國家開發銀行給予貸款12880萬元,其余為企業自籌,碳纖維雖然市場前景廣闊,但投入高、成本高,作為走在前端的“試驗者”,華皖公司一旦遇上技術及生產上的突發難題,風險極大,很難有財力進行補救,更談不上擴大生產、加大研發力度了。而試驗型企業的成功與否,對整個行業的發展具有強大的影響力。因此有關專家呼吁,加大對碳纖維產業,特別是走在前面的開拓性企業財力上的傾斜力度。
吉林燃料乙醇公司內的一期30萬噸/年的燃料乙醇生產裝置。
本報記者 任勇 攝(來源:經濟參考報)
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