2021年吉林碳谷公司竞争优势与碳纤维原丝行业研究报告（28页）.pdf

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1、国际碳纤维的发展过程可以分为 4 个阶段： 20 世纪 60 年代，突破了聚丙烯腈基碳纤维的连续制备技术路线，为碳纤维从实验室走向工业化奠定了技术基础； 20 世纪 70 年代，实现了强度为 3.0GPa 左右的高强基本型碳纤维工业化规模生产，推动了碳纤维在国防和工业领域的实用化进程； 20 世纪 80 年代，以民用航空的规模化应用为牵引，拉伸强度为 4.9GPa 的新一代高强型碳纤维和高强中模碳纤维制备技术取得突破，并实现工业化。同时在高强基本型碳纤维的基础上，发展了基本型高模碳纤维； 20 世纪 90 年代，以超高压气瓶应用为主的需求牵引下，拉伸强度高达 7.06GPa 的新一代高强中模碳

2、纤维实现规模化生产，并相继研发出拉伸模量 450GPa、拉伸强度 4.0GPa以上的高性能碳纤维。后续随着进入 21 世纪，碳纤维下游应用大幅扩展，需求量不断提升，进入快速发展时期。国内碳纤维发展历程方面，我国的碳纤维产业与国外基本同时起步，但多年来只是停留在几十吨的中试阶段，性能较低且不稳定。后续一直到 20 世纪 90 年代，才开始进行成规模的发展。总体而言，国内碳纤维可分为如下三个阶段：20 世纪 60 年代，开始 PAN 碳纤维国产化技术研发，建立了硝酸法、硫氰酸钠法、二甲基亚砜法等多种原丝制备工艺，由于工艺基础薄弱、装备技术落后等原因，生产的碳纤维质量低下、性能稳定性差，国产化技术长

3、期徘徊在低水平状态。吉林石化的硝酸法技术代表了当时的国内水平，但受溶剂特性的影响，不仅工程放大困难，而且产品质量稳定性差；而硫氰酸钠法和二甲基亚砜法制备的原丝更是主要用于功能碳纤维的制备，特别是二甲基亚砜法技术制备不出具有圆形截面的高性能原丝，这一阶段的国产碳纤维主要用于制备功能复合材料；20 世纪 90 年代，开发了复合溶剂原丝制备工艺，也因工程化实施困难等因素而放弃。20 世纪 90 年代后期，北京化工大学在原化学工业部和科技部立项支持下，开展有机溶剂体系制备高强碳纤维原丝技术研究，以间歇溶液聚合、纺丝多道梯度凝固、热水多道洗涤、蒸汽定型等技术为核心的原丝工艺技术，实现了有机溶剂体系制备具

4、有圆形截面高强碳纤维原丝技术的突破，吉林石化以此为依据开始了工程化技术研究，原有的硝酸法技术被替代，国产 PAN 碳纤维制备技术成功实施转型；21 世纪初，在以师昌绪先生为代表的材料界前辈强有力推进下，基于“九五”的科研成果，科技部在“863”计划内设立专项，开展高强碳纤维的工程化研究，工信部、发改委等部委也先后立项支持工程化、产业化技术研究，逐渐建立起国产高强碳纤维的产学研用研发生产与应用体系，形成了以有机溶剂法一步法湿法纺丝工艺为主体、其它溶剂体系一步法或二步法湿法纺丝工艺并存的高强碳纤维原丝制备国产化技术体系，突破了过去 30 多年来国产碳纤维性能不稳定、离散度偏高、勾结强度低等顽疾，高强碳纤维国产化确立了正确的技术方向。经过近十余年的协同攻关，基本解决了国产高性能纤维制备与应用的瓶颈问题，国产碳纤维原丝的元素含量、共聚组成等具有自主特色，产品质量不断提高。并初步建立起以重大工程领域应用为牵引，也建设起千吨以上产能规模；另有若干个企业建设起不同规模的原丝或碳纤维生产装臵。2010 年，国产碳纤维产能达到 7,000 余吨，生产量约 1,650 吨，有效缓解了重大工程对国产高性能碳纤维的迫切需求，国产高强碳纤维进入快速发展阶段。