【科普知识】粘胶基碳纤维是什么材料？2020碳纤维行业现状及市场前景分析

粘胶基碳纤维是什么材料?

粘胶基碳纤维是指以粘胶纤维经过预氧化、碳化所制备的碳纤维。粘胶纤维是一种再生纤维素纤维，又称人造丝，它是利用天然纤维，如木材、麻和棉花等，经制浆粕、磺化、熟化和纺丝等处理而成。粘胶纤维曾在工业和民用生活中大量应用，尤其是在轮胎帘子线中的应用。由于涤纶、芳纶和尼龙等纤维在轮胎帘子线中应用，加之在粘胶丝生产过程中对环境的污染不易解决，国外已很少生产。

粘胶基碳纤维应用

在宇航工业中，由于粘胶基碳纤维具有密度低(1.7g/cm)、热导率低(1.26W/cm·K)，易于高纯化(指碱和碱上金属杂质含量)等特点。所以在防热材料中大量应用。20世纪70年代，由于粘胶纤维来源困难，美国曾想用高纯聚丙烯荃碳纤维代替粘胶基碳纤维，但由于无法解决材料的断裂应变问题，而未获得成功。所以粘胶鉴碳纤维几乎成为宇航工业中的专用纤维。除此之外在民用工业中还有特殊用途，由于粘胶基碳纤维及其织物与人体无排斥作用，所以在医学上用来制造人造关节和大面积烧伤用的护创布等 。

碳纤维(carbonfiber，简称CF)，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚"，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐>腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。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。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出 。

碳纤维应用领域有哪些?

碳纤维除了应用在航空航天等高技术领域外，还可用在文体用品、纺织机械、医疗器械生物工程和运输车辆等方面。目前，碳纤维材料在高速列车上的应用还有一定的局限性，大多数产品仍处于研究开发阶段，仅部分产品得到实际应用，因此，应用前景非常广泛。

碳纤维复合材料具有质量轻，强度高的特性，活跃在各种各样的用途上。包括用于追求轻且易用的高性能体育用品、追求在宇宙飞行用的轻量且高性能材料的航空航天飞行器，以及压力容器、汽车、风车、船舶、土木建筑等各种各样的一般产业用途。就需求结构而言，碳纤维材料总量一半以上应用在工业领域，风电叶片领域应用占比24%，航空航天领域应用占比23%，体育休闲领域占比15%，汽车工业领域占比12%，四者总计占比74%。其中，体育休闲用品所消耗的碳纤维呈逐年下降之势。

2020中国碳纤维行业发展现状及规模预测

中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢，但也取得了一定成绩。进入21世纪以来发展较快，安徽率先引进了500吨每年原丝、200吨每年PAN基碳纤维，使中国碳纤维工业进入了产业化。随后一些地方相继加入碳纤维生产行列。

从2000年开始中国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。利用自主技术研制的少数国产T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。随着中国对碳纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持。2005年全球碳纤维市场仅为9亿美元，而2013年达到100亿美元，预计到2022年有望达到400亿美元，碳纤维复合材料的应用也将进入全新的时代。中国碳纤维产业化采取自主开发和引进相结合的道路，到"十一五"末期基本实现了相当于日本T300的国产碳纤维规模生产线，并且有一些企业已形成了T700以上水平的百吨生产线。

2011年中国碳纤维市场规模达到6811吨，然而，受供应不足的影响，国内碳纤维市场发展相对较为缓慢，预计未来几年，随着供应量的提升，中国碳纤维行业的需求量也将保持着较快速度的增长。

中国高性能碳纤维都依赖进口，日本的碳纤维产量更是占全球市场份额的60%。2016年2月15日，中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。

中国碳纤维需求量一直维持稳步上升趋势，2018年国内碳纤维市场需求为3.1万吨，同比增长32%，在中国碳纤维行业发展过程中，国家给予了大力支持，极大地促进了碳纤维行业发展。企业和投资机构也纷纷看好碳纤维行业的发展前景，各路资本的大量涌入，为碳纤维行业带来了刺激效应，使其呈现出前所未有的新热点和新动态。同时，碳纤维行业应用领域广阔，其并购需求和活跃度也十分明显。

预计到2020年国内碳纤维的需求将达3.89万吨，国内对应碳纤维材料市场规模增长至727亿元。