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二手化纖干燥設備眼中的碳纖維行業

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點擊次數:984 更新時間:2019年11月11日15:02:48 打印此頁 關閉
      各位同行業者,也要積極面對中國碳纖維行業存在的各種問題。由于這篇文章應該不是近期寫的,隨著碳纖維行業發展,文中的數據會有一些出入,小編會在后面進行備注。

碳纖維被稱為“新材料之王”,是一種物理性能優異的材料,能夠耐受高溫而不失強度,對一般的酸、堿有良好的耐腐蝕作用,廣泛應用于航空、航天和國防軍工、體育器材等多領域,對支撐我國制造業轉型升級、保障國防安全等具有重要作用。由于其特殊性,該生產技術在冷戰時期屬于技術密集型和政治敏感材料,以美國為的巴黎統籌委員會對當時的社會主義陣營實行禁運。

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目前我國從事碳纖維復合材料制品研制、生產以及設備制造的廠家約有百余家。其中,大多是生產體育休閑用品,從事航空航天等高端碳纖維復合材料研制和生產單位有10余家,從事纖維纏繞和拉擠成型工藝生產碳纖維復合材料的企業40余家。在產品分類方面,我國基本實現了從無到有的突破,T300級碳纖維已經達到國外同類產品的水平,目前實現千噸級產業化;T700級碳纖維千噸級生產線已建成,產品進入應用考核階段;T800級碳纖維百噸級線建成并已批量生產,并已能夠實現工業化生產,而高強高模型碳纖維M50J的生產技術已經有所突破。

碳纖維生產技術小編備注:T800級碳纖維現在處于應用考核階段。

然而我們也經常在網站上面看到了很多關于中國碳纖維行業的技術發展,當然各有說法。在2014年的時候我們就看到了媒體報道了中國已經實現了T800高強度的碳纖維量產了,性能可以超過日本東麗公司的碳纖維。然而,我們又在新聞媒體報道中看到另外一條消息“中國可以自主生產T700碳纖維,完全可以擺脫進口了”。

那么你現在肯定會問,T800的技術含量不是更高嗎?為什么2014年的時候就已經做出了T800,而喜現在又說剛攻破T700的技術呢?那么我們就幫您分析一下,目前中國碳纖維行業的技術以及發展狀況。下文摘至中國碳纖維行業的研究員。

這幾天很多朋友在朋友圈轉發幾個新聞,無非是中國碳纖維取得重大突破,打破日本壟斷等等。有朋友轉給我看,讓我發表意見。

說實話,我的第 一反應就是:無語。

真的,這樣的新聞看多了,已經覺得麻木,無法挑動那根興奮的神經。從有人關注碳纖維開始,就充斥著這樣的新聞,讓人非常樂觀。樂觀是應該的,但如果盲目樂觀,那就實在太不應該了。其實真正了解碳纖維行業的人,一眼就能分辨出這些消息的真偽。反過來說,如果這些新聞說的都是真的,我們中國的碳纖維產業的現狀,絕不會是這個樣子,憑中國人的智慧,早就把國外碳纖維趕出中國了。

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可現實是什么樣呢?幾乎所有的碳纖維生產企業虧損,我們每年從國外進口1萬多噸碳纖維,而國產碳纖維銷量只有三、四千噸。

碳纖維生產技術小編備注:就目前形勢來看,國內已經有部分碳纖維生產企業實現了贏利,國內碳纖纖生產企業30家左右,實現贏利估計能有10%吧。

今天我們來探討幾個容易讓人產生誤解的地方。

1、中國碳纖維市場真是供不應求嗎?

很多新近投入碳纖維行業的老板跟人介紹,之所以重金布局碳纖維行業是因為碳纖維供不應求,市場前景非常好。給出的證據也很有說服力,那就是中國每年碳纖維需求量1萬多噸,而2014年國內的產量只有3000多噸,這不是供不應求是個啥?說這話數據是對的,可是邏輯錯了,因果關系也搞反了。中國不是碳纖維產量跟不上需求,而是生產出來的碳纖維銷售不出去,產量才上不來。究其原因,就是有效供給不足,無效供給過剩。

中國的碳纖維生產線,大多是低水平重復建設,集中在T300-T700水平,碳纖維的質量不高,成本降不下去,在市場上缺乏競爭力,可不就是賣不出去么。根據各個企業對外公布的產能,已經建成產能有1.5萬噸,在建和籌建的碳纖維產能也超過1萬噸。這么多碳纖維賣給誰?

碳纖維生產技術小編備注:就目前正在生產的企業來看(除了正在建設項目),大陸總產能約為2.4萬噸/年左右,臺灣總產能約為9250/年;截止2018年,所有項目建成投產之后,大陸總產能約為3.3萬噸/年左右,臺灣總產能約為9250/年。據不完全統計,2016年實際產量不到4000噸。

賣給體育休閑用品生產商?中國是體育用品生產大國,全世界絕大多數魚竿和球拍等用品都是中國生產的,而且中國碳纖維消費60%以上都用在了體育用品上,這個市場一定大。是啊,這是個很大的市場,可是這個產業現在也已經趨于飽和。自從上世紀70年代美國人率先在體育用品上應用碳纖維,碳纖維復合材料已經完全取代木材和金屬,增長的空間已經不大,誰還消費得了這么多碳纖維?,F在碳纖維自行車都賣出白菜價了,這個市場的碳纖維還有什么利潤呢?只能是一個賠,越賠錢越不敢生產,產量也就上不去,多余的產能也用不上,只能用來忽悠政府弄點資助。

可有人說了,賣給軍工企業啊。國家發展國防工業,造戰斗機、造火箭用得上,而且國外軍工級別碳纖維不賣給我們,政府出的價格又高。這么一顆水汪汪、白嫩嫩的大白菜,我們不拱誰來拱?我只能說,你也配!低級別的碳纖維質量尚且不穩定,誰敢用你的碳纖維造飛機。到天上根本不用浪費敵人的導彈,一個急轉彎,飛機就散了架。機動性跟別人差著幾個級別,戰斗力也上不去。

高不成,低不就。只能試著開發一些新興起的工業領域的應用了??墒沁@條路也走得極其艱難,中國的產能過剩,說白了還是創新能力不足。這么多碳纖維的用途,哪一個是中國人先發明的呢?哦,對了,我還真想起來一個,是手機殼!中國人的智慧不能僅限于做點手機殼之類的小制品,而要去尋找更多的有價值的增量市場。多去關注更多新的應用領域,開發新的產品。

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2、中國現在碳纖維技術到了什么水平?

艾瑪,我太喜歡討論這個問題了。前兩年有企業T1000碳纖維都做出來了,可是現在已經沒了影。有人說他們能造出T300級別碳纖維,這話我信。有人說他們能生產T700級別碳纖維,這話我也信。有人說他們能搞出T800級別碳纖維,這話我還得信。有人說他們能做出T1000級別碳纖維,這話我也不得不信。為啥?因為他們說這話,沒有前提條件啊。搗鼓搗鼓幾個參數,總有碰巧一段碳纖維性能參數異常的好的,好得讓人不敢相信,好得超英趕美一步登天,誰家過年還不吃頓餃子啊。

可是,嚴謹的企業家會加上個附加條件,我們只是在小批量生產可以做得到,大批量生產性能就達不到了。這個前提條件要說清楚,是在實驗室試驗線上,還是在中試線上,或者是大批量生產中。這一前提條件不同,可是千差萬別。在實驗室可以穩定做出來,可以說突破核心技術,如果能在大批量生產中穩定做出來,才是真的做出來。過年吃頓餃子并不代表天天都能吃餃子。

除了以上附加條件,還得說質量穩定性做得如何,碳纖維性能的離散系數有多大。打個比方,12K的碳纖維,一束有12000根,每一根碳纖維的性能是否都分布在一個很窄的范圍之內,每一根碳纖維的每一段性能是否一樣,今天生產的碳纖維和明天生產的碳纖維性能差別是不是很小?,F在沒有明確的標準說,離散系數做到多大才算是合格。每一家企業質量穩定性差別很大,也都可以說自己的纖維合格,合格與合格之間差別也很大。就像一輛生產合格的奧拓和一輛合格的奧迪,差別就不是一般的大。

除了質量穩定性,還要說明成本能降到多低啊,生產速度能達到多少啊,等等。不能再多了,再多就太嚴謹了,不符合中國人做事風格。

3、產能和產量

我手中有很多資料,分別是不同碳纖維企業提供的自己公司和其他公司產能的對比。很有意思,所有的企業公布的自己的產能,一定比別人公布的產能要多,產量也多得多。產能和產量也是容易摻水分的地方,都想證明自己是老大,爭不上老大也要爭個老二當當,而且這里面還隱藏著一個技術水平問題。

拿千噸線來舉例子。千噸線一定是大量的絲束并排生產,相互之間就會造成影響,造成碳纖維的性能參數差距非常大。這么多的碳纖維并排進入預氧化爐,放出的熱量不及時排除,就會造成局部蓄熱過多,溫度過高而起火燃燒,如果過分冷卻,預氧化又不充分。所以,做碳纖維也是要掌握火候的,這是個技術活。所以百噸線和千噸線不是一個概念,技術水平差著一個數量級。

不但有碳纖維質量的技術差別,還有走絲速度的差別。一分鐘生產5米和一分鐘生產10米,產能就差出一倍來。所以,比產能,比的還是技術水平。如果誰要是能保證單線千噸產能的基礎上,質量穩定性做得又好,那才是真的第 一名。

可是產能這事現階段還真沒法驗證,大家都開工率不足,沒有哪家企業可以全負荷、全天候地生產。在保證質量的前提下,一年飽和能生產多少噸碳纖維,誰說得清楚呢?一群在路上散步的老人,七嘴八舌的爭論自己跑起來有多快,誰也不敢跑,打的還是嘴仗。

碳纖維生產技術小編備注:關于產能小編有話說。

很多企業為了完成自己號稱千噸線、萬噸線的建設,設計的時候是按照多少K設計的,這個很重要。比如:設計的時候是一個千噸線,按照48K設計的;如果生產24K,那就成了500噸生產線了;如果生產12K,那就成了250噸生產線了;如果生產6K,那就成了125噸生產線了。讓小編說句更扎心的話就是,雖然號稱是千噸線,實際上該起企業只有生產6K的技術,實際產量或許都到不了125/年。125/年就這樣搖身一變,就成了1000噸生產線了,這樣對外宣傳的時候多霸氣啊。

除了絲束規格、走絲速度等等,很多地方都能做文章。還是拿上面的舉例子,其實也許大概可能雖然是6K、雖然是125/年,但是是按照至大速度來算了。也許實際生產速度就是至大速度的一半,這就又打了一個折扣,就成了年產75噸。實際生產能力都不到設計能力的10分之一(這個算法有點走極端啦,小編自己抽自己耳光)。

小編再說句比較極端的話,國內很多碳纖維生產企業關于產能、產量、合格率、良品率等等一些數據都是算出來的,而不是真正做出來的。

4、炭化和石墨化

這是個技術術語問題,一般討論的比較少,不過也是很容易造成誤解的地方,簡單地所以說。PAN原絲預氧化后在隔絕空氣的情況下,進行高溫熱處理,有人以熱處理的溫度來區分炭化和石墨化,這個不嚴謹,比如把1500℃作為分界線,1500℃以上是石墨化,900-1500℃就是炭化。

我所理解炭化,就是PAN預氧絲在高溫下裂解,逸出氫、氧、氮等小分子,然后留下碳元素的這么一個過程。這是一個碳元素占比增加的一個過程,有文獻把碳元素占比增加到92%后才稱為碳纖維。

石墨化,就是碳材料內部碳原子在高溫下進行重新排列,慢慢趨向于完美六元網格的一個過程。在碳纖維內部就是原先比較雜亂的碳原子排列次序慢慢趨向于規整排列的亂層石墨結構的過程。

把碳纖維加熱到1500℃,如果這個過程是一個碳元素聚集的過程,它就叫炭化;如果在這個溫度下碳元素不再聚集保持在固定占比比例,而是碳原子排列趨向于規整六元網格結構,那么它就是石墨化過程。所以炭化和石墨化沒有明顯的溫度界限,哪一種趨勢更明顯就稱為哪一種過程。不同的原材料在不同溫度下的趨勢是不一樣的,炭化和石墨化都是一個過程,不是結果,不要以溫度來區分炭化和石墨化。

小結:

說了這么多,不是我要打擊各位的信心,其實我對中國碳纖維未來的前景還是相當的看好,而且我斷言,中國碳纖維的發展,將好到大家不相信的地步。只有一個理由:中國越來越多的人在關注碳纖維,在思考碳纖維的發展,在尋找解決辦法。不僅僅是在碳纖維的上游,在下游也有越來越多的創新在嘗試。日本發展得早,走得穩,但架不住我們人多、越來越多的溝通協作。人多力量大這句話,到什么時候都不會過時。

碳纖維行業市場調查分析報告分析,目前日、美碳纖維公司占據了全世界半數以上的碳纖維產能,同時不斷加大研發投入并擴大產能,這一壟斷格局暫時很難打破。但對比上游,碳纖維市場的下游空間則更為開闊,尤其是航天航空、汽車、風電三大市場。在風電領域,大功率、長葉片技術需求將加速風電葉片碳纖維化,隨著十三五規劃的出臺,碳纖維有望在風電領域迎來增長。汽車領域,寶馬、通用、大眾等多家國際車企已率先和碳纖維企業合作開發碳纖維結構件,并已應用在多款車型上,國內多家車企也陸續展開碳纖維研究。在航天航空領域,國產C919大型客機將于2015年年底試飛,這將進一步推動碳纖維在航天航空領域的應用。隨著風電、汽車輕量化、國產大飛機的發展進程不斷加快,我國碳纖維行業也將迎來高速發展期。

 

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