技术+成本+量产三轨齐驱，国产替代正当时

　　拥有高强度高模量等一系列优势、被誉为“新材料之王”的碳纤维备受国家重视。近年来，国家出台了众多政策，支持碳纤维生产制备，推动碳纤维行业发展。在十四五规划和 2035 年远景目标纲要中，国家提出要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用。此外，工业和信息化部、国家发展改革委联合印发《关于化纤工业高质量发展的指导意见》，到2025年，规模以上化纤企业工业增加值年均增长5%，化纤产量在全球占比基本稳定。形成一批具备较强竞争力的龙头企业，构建高端化、智能化、绿色化现代产业体系，全面建设化纤强国。政策大力扶持为我国碳纤维行业的发展添砖加瓦。

　　技术+成本+量产

口罩疫情影响这两年，全球运输效率下降，再加上国外对我国进口限制，国内碳纤维需求供不应求，国产化碳纤维发展迅猛，成功的完成了高性能大丝束规模面世、小丝束干喷湿纺性能提升、热塑性连续碳纤维的量产替代等技术突破，国产碳纤维替代真正快速布局，技术迭代下更高性能的碳纤维产品质量得到提升。

　　小丝束的技术突破

　　小丝束碳纤维在航空航天、国防军工等高附加值的领域中有更好的性能表现。在新世界产业研究中心发布的《2021-2026年中国小丝束碳纤维行业市场深度调研及发展前景预测报告》中看到，整个的小丝束品牌主要就是日本企业，占据了市场50%份额。现如今的国产小丝束碳纤维突破了湿法工艺，成功的完成了干喷湿纺的技术提升。

　　相比较传统的湿法工艺，干喷湿纺的碳纤维丝束中分子排列更加整齐，纤维表面更光滑，强度性能也更好，并且整个的生产效率也提升了数倍。一定程度上弥补小丝束碳纤维的市场需求。

大丝束的规模生产

　　大丝束的生产主要围绕规模化生产以及成本规划。近年来大丝束碳纤维进展显著，一方面是降低原丝成本，原丝成本占比较高，约占总生产成本的50%。原丝生产过程是将丙烯腈单体聚合制成纺丝原液，然后纺丝成型。丙烯腈价格受原油与供需关系影响，未来随着原油价格下降与供 需关系调整，原丝价格有下降趋势。此外，随着聚合、原液、纺丝三大生产环节 技术提升，丙烯腈及油剂等原材料消耗量将减少，原丝生产效率提高。

另外就是在大丝束碳纤维碳化上着手，原丝与碳丝转化比的极限值约为1.35：1，深入开展原丝的技术，来提高转化效率。转化效率微小的提升带来的是大幅减少原丝的高额采购成本。此外，碳化过程中需要通过高温烧到 3000℃，需要消耗大量能源。由于转化效率提高，单位能耗也相应下降。目前生产1 吨碳丝大约需花费2 吨电，随着技术升级，能源耗费的成本也有望下降。

　　热塑性碳纤维的量产

　　在“第二十四届中国国际复合材材工业技术展览会”上看到国内的连续碳纤维热塑性复合材料单向带已成功量产，比如此次展会上的智上新材整个就是展出自主研发的T700级、T800级的连续碳纤维热塑性单向带以及层压板产品。打破了国内连续碳纤维热塑性单向带一直停滞不前的现状，现在已经步入正轨，并且实现量产该连续碳纤维单向带的量产，也就意味着能够在更高性能需求市场中可以进行应用。

　　为什么研究连续碳纤维热塑性复合材料，这是因为碳纤维材料在很多高尖端领域中有很好的应用优势，比如军工、航空航天等，直接关系到国防军事实力，这也是为什么国家出台政策来进行该材料研发的重要原因。

　　现如今环氧树脂基碳纤维的应用已经十分广泛，但是在更多性能需求上面，研究发现传统热固性树脂在整个碳纤维材料中对性能就有很大的影响，不能完全把碳纤维丝束的整体性能体现出来，这个时候就想要通过热塑性树脂取缔传统热固性树脂。相比较传统的热固性环氧树脂，热塑性树脂的性能优势更高，热塑性树脂+碳纤维的复合材料就有了更深更广的应用。

　　在连续碳纤维增强热塑性复合材料的制备难度非常高，这里面涉及到材料学、高分子化学、纺织学、机械自动化等多个学科，需要融会贯通，然后再结合实际的工序工艺以及配比参数等多套方案中不断的科研，每个参数方案的不同，在实际产品应用的性能上有非常直观的区别，这里面就需要一遍又一遍的进行实验，需要大量的时间以及资金的支撑，也需要坚定不移的信心。

　　碳纤维在力学性能方面，兼有碳材料的强抗拉力和纤维的柔软可加工性，高强度、高模量；在物理性能方面，具有耐高低温、导热、导电、摩擦系数小和各向异性；在化学性能方面，具有耐腐蚀性。相信随着技术的不断发展下，碳纤维复合材料以及产品将会在更多元化的市场中展露风采，现如今国产碳纤维已经在很多领域中替代了进口，相信随着市场的不断考验下，我们终将不落于人，成功逆袭。