20160823-中国银河-碳纤维系列报告之一：碳纤维及其复合材料的制备_33页_2mb

报告摘要

碳纤维及其复合材料制备研究报告总结

核心内容

碳纤维是一种高强度、高模量、轻质、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳的材料，主要由有机纤维（如聚丙烯腈PAN）经碳化和石墨化处理得到。其直径为5-10微米，含碳量高达90%以上，是新一代增强纤维，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。

主要观点

碳纤维的性能优势
碳纤维的强度比钢铁高，密度比铝小，具有优异的力学性能和物理特性，如高弹性模量、低热膨胀系数、良好的电绝缘性等。其性能与材料种类、丝束大小、纤维形态密切相关。
碳纤维的分类
- 按原料体系：分为PAN基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中PAN基因工艺简单、成本低、性能优，成为当前主流。
- 按丝束大小：分为小丝束（如1K、3K、6K等）和大丝束（如48K、60K等）。
- 按力学性能：分为通用型、高强型、中模高强型、高模型和超高模型。
碳纤维制备工艺
PAN基碳纤维制备包括聚合、纺丝、预氧化、低温碳化、高温碳化和表面处理等步骤。其中，预氧化和碳化是关键环节，决定了碳纤维的性能和质量。干喷湿法纺丝技术是目前生产高性能PAN原丝的最佳方法。
碳纤维复合材料
碳纤维复合材料是以碳纤维为增强体、树脂等为基体的材料，具有高强度、高韧性、质轻、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车、风能等工业领域。主要成型技术包括RTM、注射成型、模压成型和拉挤成型。
全球碳纤维行业竞争格局
日本、美国、德国等国家在碳纤维领域占据主导地位，尤其在高端市场。日本东丽、美国卓尔泰克、德国西格里等企业掌握核心技术。国内在碳纤维生产方面仍存在较大差距，主要集中在T300级别，T800及以上产品尚处小规模生产。
国内碳纤维发展现状
国内碳纤维行业处于“有到强”的关键发展阶段，部分龙头企业如中复神鹰、恒神股份、威海拓展等已实现T800级碳纤维量产，但整体产量仍较低，且依赖进口设备，成本高、技术壁垒大。

关键信息

一、碳纤维的物理特性

密度在1.5~2.0 g/cm³之间，经高温石墨化处理可达2.0 g/cm³。
热膨胀系数具有各向异性，平行于纤维方向为负值，垂直于纤维方向为正值。
与铝合金组合应用时会发生电化学腐蚀。

二、碳纤维制备技术

PAN基碳纤维：主流产品，占全球产量90%以上。
纺丝技术：湿法纺丝和干喷湿法纺丝是两种主要方式，干喷湿法具有更高的生产效率和纤维质量。
PAN原丝缺陷：毛丝和粘连是两种关键缺陷，影响碳纤维性能，需严格控制。

三、碳纤维复合材料

碳纤维复合材料以树脂为基体，广泛应用于结构材料、功能材料、烧蚀材料等。
主要成型技术包括RTM、注射成型、模压成型、拉挤成型等，各有优劣。
热塑性树脂（如PEEK、PPS）和热固性树脂（如环氧、酚醛）是主要基体材料。

四、全球市场与产能

全球碳纤维总产能在2014年为12.6万吨，预计2020年将达到16.9万吨。
2014年全球小丝束碳纤维产能占比约72%，大丝束占比约28%。
中国2014年理论产能为2万吨，但实际产量不足4000吨，产能释放能力较低。

五、国内碳纤维生产情况

国内主要PAN基碳纤维生产商包括中复神鹰、恒神股份、威海拓展等。
国内碳纤维产品以T300为主，T700和T800级产能有限，且技术与设备仍依赖进口。
国内正在推进自主技术与设备研发，部分企业已具备千吨级生产能力。

六、行业壁垒

技术壁垒：涉及高分子化学、纺丝工艺、高温冶金、复合材料等多个领域，工艺复杂。
产业化壁垒：需要长时间连续稳定生产，前期投入大，具有规模效应。
设备壁垒：碳纤维生产设备需定制化，且国外对高端设备出口控制严格。
资金壁垒：建设多条千吨级生产线及完整产业链，资金需求大。
市场壁垒：进入军用和民用航空市场需获得相应资质认证，门槛高。

投资建议与风险因素

推荐标的：中复神鹰、恒神股份、威海拓展、康得新、吉林碳谷、和邦生物、上海石化等。
股票价格表现催化剂：碳纤维在新能源汽车市场的应用拓展。
主要风险因素：国产化进程低于预期、下游应用推广不及预期。

评级标准

行业评级：推荐、谨慎推荐、中性、回避，分别对应行业指数超额收益20%及以上、10%-20%、与指数相当、低于指数10%及以上。
公司评级：同理，分别对应公司股价超额收益20%及以上、10%-20%、与指数相当、低于指数10%及以上。

行业发展趋势

碳纤维在汽车轻量化、新能源车、风力发电、航空航天等领域需求持续增长。
未来五年全球碳纤维汽车市场需求将从7000吨增长至2万吨，年均增速达21%。
随着技术进步，碳纤维成本将逐步下降，应用范围将从高端向一般车型扩展。

总结

碳纤维作为一种高性能材料，其发展受到技术、设备、资金和市场等多重因素的制约。目前全球市场由日美欧主导，而中国在碳纤维生产方面仍处于追赶阶段，尽管已有部分企业实现T800级碳纤维量产，但整体产量和性能仍有较大提升空间。未来，随着“十三五”期间政策支持和技术突破，中国碳纤维行业有望实现从“有”到“强”的转变，成为全球碳纤维市场的重要一极。

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