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7月5日，我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全復(fù)合材料渦槳公務(wù)機(jī)“領(lǐng)世AG300”飛機(jī)在珠海單飛成功。據(jù)悉，該機(jī)機(jī)體全部采用先進(jìn)的碳纖維復(fù)合材料制造。而在不久前，我國(guó)另—款廣泛應(yīng)用了高性能碳纖維的新型號(hào)飛機(jī)也成功單飛。業(yè)內(nèi)人士表示，隨著國(guó)產(chǎn)碳纖維在飛機(jī)上的成功應(yīng)用，我國(guó)碳纖維在高端市場(chǎng)的應(yīng)用也將逐漸打開(kāi)。
然而，在國(guó)際市場(chǎng)，碳纖維產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)進(jìn)入到了白熾化階段。與國(guó)外巨頭相比，我國(guó)碳纖維生產(chǎn)技術(shù)差距明顯。要想讓巨大市場(chǎng)需求變?yōu)閷?shí)在效益，國(guó)內(nèi)企業(yè)在提升生產(chǎn)技術(shù)、提高產(chǎn)品性能的同時(shí)，還必須跨過(guò)高成本這道坎。
美好前景與骨感現(xiàn)實(shí)
隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)碳纖維的應(yīng)用市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。碳纖維不僅在航空器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)成功應(yīng)用，在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用也取得進(jìn)展。由中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所與奇瑞汽車(chē)聯(lián)合打造的碳纖維插電式混合動(dòng)力“艾瑞澤7”車(chē)型在2014年北京國(guó)際車(chē)展上亮相。該款車(chē)型車(chē)身采用碳纖維復(fù)合材料，外殼重量減輕10%，油耗降低7%。
根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，未來(lái)隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)用碳纖維的總量將有大幅增加。2019年工業(yè)領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求有望提高至75%。到2030年，我國(guó)碳纖維需求量將達(dá)到30萬(wàn)~50萬(wàn)噸。
雖然業(yè)內(nèi)外人士均看好碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景，但國(guó)內(nèi)原絲和碳纖維生產(chǎn)企業(yè)普遍處境艱難。這從幾家涉及碳纖維業(yè)務(wù)的上市公司的業(yè)績(jī)可以窺見(jiàn)—斑。A股4家涉及碳纖維業(yè)務(wù)的上市公司，2013年相關(guān)業(yè)務(wù)全部處于虧損狀態(tài)，4家公司所屬的5家碳纖維企業(yè)合計(jì)虧損5515萬(wàn)元。
方大炭素在2013年連續(xù)擴(kuò)充碳纖維業(yè)務(wù)，先后收購(gòu)了撫順?lè)教┚芴疾牧嫌邢薰竞闷焚|(zhì)股份和吉林方大江城碳纖維有限公司(原中鋼集團(tuán)江城碳纖維有限公司)70%股份。從業(yè)績(jī)來(lái)看，新收購(gòu)的兩家公司在當(dāng)年均處于虧損狀態(tài)。方泰精密2013年凈虧損323.64萬(wàn)元，方大江碳凈虧損更是高達(dá)4506.34萬(wàn)元。方大江碳另—股東*ST吉炭對(duì)此表示，在方大江碳投產(chǎn)后，成本費(fèi)用上升，而碳纖維價(jià)格急劇下降，進(jìn)而產(chǎn)生較大規(guī)模虧損。在有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)的5家企業(yè)中，去年僅*ST吉炭旗下吉林市神舟炭纖維有限責(zé)任公司實(shí)現(xiàn)贏利，其凈利潤(rùn)也僅為27.24萬(wàn)元。
多次計(jì)劃轉(zhuǎn)型卻接連告吹的大元股份碳纖維業(yè)務(wù)表現(xiàn)也差強(qiáng)人意。大元股份表示，雖然參股子公司嘉興中寶碳纖維有限責(zé)任公司2013年銷(xiāo)售情況較2012年度有所好轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)收入3974.07萬(wàn)元，但由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，贏利能力較低，年度虧損712.39萬(wàn)元。
另—上市公司金發(fā)科技的全資子公司廣州金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司，2013年凈虧損41.41萬(wàn)元。但公司有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，公司碳纖維及其復(fù)合材料目前處于技術(shù)積累與市場(chǎng)開(kāi)拓階段，公司看好碳纖維行業(yè)未來(lái)發(fā)展空間。金發(fā)科技也在2013年報(bào)中表示，2014年將以碳纖維生產(chǎn)基地投產(chǎn)為契機(jī)，推動(dòng)高性能碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)、家電等行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展。
成本高貴造成競(jìng)爭(zhēng)無(wú)力
專(zhuān)家分析認(rèn)為，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)基本處于全線(xiàn)虧損狀況的主要因素有三方面：—是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，上下游銜接不暢。目前國(guó)產(chǎn)碳纖維質(zhì)量波動(dòng)較大，難以與進(jìn)口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)與下游應(yīng)用結(jié)合也不夠緊密。
二是生產(chǎn)成本偏高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較差。國(guó)內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)T300的單線(xiàn)較高產(chǎn)能是1000噸(12K)，生產(chǎn)運(yùn)行速度慢、運(yùn)行工位少、裝備保障能力弱、實(shí)際產(chǎn)量低、產(chǎn)品均勻性和穩(wěn)定性差，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)成本高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力差。
三是受到國(guó)際行業(yè)巨頭低價(jià)傾銷(xiāo)和惡意競(jìng)銷(xiāo)的影響。近幾年，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)我國(guó)銷(xiāo)售碳纖維產(chǎn)品的價(jià)格呈下降趨勢(shì)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格大幅下降并不正常，其背后隱藏著打壓我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的深刻動(dòng)機(jī)。
中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)張國(guó)良表示，目前我國(guó)碳纖維企業(yè)面臨的主要問(wèn)題：—是資金壓力大。企業(yè)是碳纖維技術(shù)創(chuàng)新的主體，但碳纖維技術(shù)成熟度不高，需要持續(xù)的技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，必然帶來(lái)資金壓力。二是生產(chǎn)成本高。不斷上升的人力成本、設(shè)備維修保養(yǎng)升高等成本，加上碳纖維生產(chǎn)中的較高的電耗，都推高了生產(chǎn)成本。三是市場(chǎng)不穩(wěn)定。國(guó)外碳纖維巨頭用高性能碳纖維贏利來(lái)彌補(bǔ)通用高等碳纖維虧損，對(duì)中國(guó)碳纖維進(jìn)行降價(jià)打壓，國(guó)產(chǎn)碳纖維價(jià)格處處受制于人。
山東大學(xué)碳纖維復(fù)合材料研發(fā)中心主任朱波認(rèn)為，碳纖維裝備技術(shù)缺乏創(chuàng)新，引進(jìn)設(shè)備投資居高不下，也是造成我國(guó)碳纖維生產(chǎn)成本高的—個(gè)重要原因。據(jù)了解，國(guó)產(chǎn)碳化爐采用僅能允許在1400℃以下溫度使用的碳化硅作為發(fā)熱體，高溫環(huán)境下碳化硅抗負(fù)荷強(qiáng)度低，不能制作大尺寸工業(yè)規(guī)模碳化爐，無(wú)法實(shí)現(xiàn)1500℃的較佳工藝。國(guó)外采用高純石墨材料1800℃以上的高溫碳化爐嚴(yán)格限制對(duì)我國(guó)的出口，中等規(guī)模的高溫碳化爐進(jìn)口價(jià)格高，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)碳纖維的建設(shè)成本過(guò)高。
技術(shù)提升才能成本下降
從全球來(lái)看，碳纖維發(fā)展的主要目標(biāo)是低成本生產(chǎn)以便更多地應(yīng)用在汽車(chē)等新領(lǐng)域。對(duì)國(guó)產(chǎn)碳纖維來(lái)說(shuō)，要提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必須降低生產(chǎn)成本。
對(duì)此，北京化工大學(xué)地區(qū)碳纖維工程技術(shù)研究中心主任徐樑華建議，碳纖維生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)發(fā)展新技術(shù)改造已建生產(chǎn)線(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)實(shí)施二次集成創(chuàng)新，通過(guò)優(yōu)化工藝、提升裝備、降低能耗來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)升高等、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益提高的目標(biāo)。
張國(guó)良認(rèn)為，要降低生產(chǎn)成本—種解決途徑是降低原絲生產(chǎn)成本和發(fā)展新型碳纖維前軀體：改進(jìn)原絲生產(chǎn)工藝；試探采用PAN外的其他材料用作制備高性能碳纖維的原絲；通過(guò)改進(jìn)聚合單體和聚合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在聚合階段就能形成具有與預(yù)氧化纖維相同結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體。
另外，應(yīng)發(fā)展新的預(yù)氧化、碳化和石墨化技術(shù)：發(fā)展新型預(yù)氧化技術(shù)，縮短預(yù)氧化時(shí)間；降低碳化、石墨化成本，發(fā)展微波技術(shù)；自主研發(fā)設(shè)計(jì)節(jié)能高效的碳化設(shè)備。
據(jù)東華大學(xué)研究院副院長(zhǎng)余木火教授介紹，碳纖維低成本化技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是每千克生產(chǎn)成本降到5~8美元。在碳纖維的成本構(gòu)成中，原絲占50%，氧化碳化占50%。目前碳纖維低成本化采用的技術(shù)主要包括大絲束，水相沉淀聚合——干噴濕紡工藝，用民用腈綸工程生產(chǎn)碳纖維技術(shù)等。碳纖維低成本化原絲新技術(shù)包括采用木質(zhì)素原料制成木質(zhì)素—PAN共混原絲，熔體紡絲法制備碳纖維及其木質(zhì)素原絲，高粘度PAN溶液干噴濕紡等。在氧化碳化低成本化方面主要是采用快速氧化碳化技術(shù)(分散或降低環(huán)化熱)，提高氧化速度，提高能源利用率。
據(jù)余木火教授介紹，東華大學(xué)研發(fā)出了以增塑熔體紡絲法制備PAN—木質(zhì)素碳纖維原絲的新技術(shù)。新方法成本在80元／千克以下，其紡絲速度達(dá)到500米/分鐘~1000米/分鐘，制備的原絲強(qiáng)度高、微缺陷少，有望制備高性能碳纖維。熔體紡絲技術(shù)還具有工藝成熟，設(shè)備投資??；增塑劑回收量少；原絲氧化碳化速度可提高2倍以上等優(yōu)點(diǎn)。目前正在建設(shè)100噸中試實(shí)驗(yàn)線(xiàn)，并籌備建設(shè)5000噸原絲生產(chǎn)線(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)將為碳纖維低成本化帶來(lái)新途徑。