我國碳纖維行業正快速發展。21 世紀以來,我國大力發展碳纖維產業,國內企業逐漸打破國外技術封鎖,逐步縮小與世界碳纖維先進生產技術的差距。目前我國已突破 T700、T800 等高性能碳纖維的千噸級產業化;2019 年中復神鷹率先實現干噴濕紡 T1000 級超高強度碳纖維工程化,提升了我國碳纖維行業整體技術水平;此外,國產 T700S-12K 小絲束碳纖維的復絲拉伸強度與模量也已達到日本東麗同級別碳纖維性能水平。根據廣州賽奧《2021 全球碳纖維復合材料市場報告》,2021 年我國碳纖維運行產能達 6.34 萬噸,同比增長 75.14%,占全球碳纖維運行產能的 30.5%,產能規模全球第一,我國碳纖維行業進入快速發展階段。碳纖維產業鏈包括從上游丙烯到下游終端應用的完整工藝流程。首先,上游企業從石油、煤炭、天然氣等化石燃料中制得丙烯,經氨氧化后得到丙烯腈(AN)。丙烯腈經聚合和紡絲后,得到聚丙烯腈(PAN)原絲。原絲再經過預氧化、低溫(90%以上含碳量,1,000-2,000℃)和高溫碳化后,得到碳纖維(99%以上碳含量,2,000-3,000℃)。碳纖維經過表面處理后,可制成碳纖維織物和碳纖維預浸料(中間料)。另外,碳纖維與樹脂、陶瓷等材料結合還可形成碳纖維復合材料。最后經各種成型工藝,可得到下游終端應用產品。碳纖維產業鏈下游應用包括風電、航空航天、體育休閑等領域。
碳纖維生產包括原絲和碳化兩個過程。原絲生產按照聚合和紡絲的連續性分為一步法和兩步法,一步法包括聚合、紡絲,兩步法則包括聚合、制膠、紡絲;按照紡絲工藝,主要分為濕法紡絲和干濕法紡絲。紡絲工藝的選擇及控制是保證高性能原絲穩定生產的關鍵因素。原絲經過一段氧化、二段氧化、三段氧化、低溫碳化和高溫碳化,再經過漿料表面處理,然后上漿,即可生產出碳纖維。
