[纤维知识]高性能纤维

　　强国强军的战略物资。在军事装备现代化、民用产品高性能化、生产过程标准化、技术进步高速化发展的今天，高性能纤维，以及高性能纤维增强的复合材料已在各领域发挥重要作用。正如美国国家材料顾问委员会的科学家在1992指出的那样：“如果美国要保持在高技术产品上的领先，支持高技术纤维的开发是十分关键的。失去在高技术纤维领域的领先地位将使我们失去飞机制造业在国际上的领先优势，进一步还会削弱我们的汽车工业在国际上的竞争力”。

　　巨大的产业化空间。高性能纤维具有已有的和潜在的市场，除在军事领域外，它还在航空航天、船舶、海洋工程、电子信息、桥梁建筑、交通运输、体育娱乐、建筑等方面有广阔的应用前景。其产业化上可带动原材料，下可带动复合材料及其产品的产业链的发展，可产生巨大的经济效益。

　　纤维强度不足理论十分之一，科学理论上还有进一步发展的需要。纤维在成型过程中大分子链沿轴向取向排列形成规整度很高的轴向有序结构，如果纤维中所有的大分子沿轴向整齐排列，其的理论拉伸强度可达200cN/dtex以上。目前即使是高强高模纤维，其强度仅为理论强度的十分之一，在材料中也是比强度最高的。同时也说明我们对传统的纤维成型理论及其工艺通过创新性研究还会进一步提高纤维强度和模量。

　　2、碳纤维

　　2.1、碳纤维性能卓越，是军民两用的新材料

　　碳纤维是含碳量在95%以上的新型高性能纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。它是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。

　　碳纤维的比模量是钢铁的100以上，在同时要求重量和强度的工程上应用前景璀璨。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。它的比重不到钢的1/4，模量却是钢的5-6倍，材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。而且碳纤维在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，且具有耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，碳纤维增强的复合材料更是具备出类拔萃的综合性能。不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。

　　碳纤维目前的主要消费市场在于航空航天、风力发电、运动器材等领域。碳纤维可用来替代铜、钢铁等金属，同时用于国防军事、机械和建材交通等领域，是军民两用的关键新材料，在国民经济中有着重要的战略地位。

　　2.2、碳纤维全球需求持续增长

　　全球碳纤维的需求量每年以13%的速度增长。随着航空航天等领域对碳纤维需求的持续增长，全球碳纤维市场正以每年平均两位数的速度快速增长。据美国Lucintel公司研究称，未来几年全球碳纤维市场将以每年13%的速度继续增长，预计到2015年全球碳纤维市场将达到23亿美元。

　　航空航天和风电新能源等领域是全球碳纤维的主要增长市场。在航空航天领域，越来越多的商务飞机和军用飞机的主要或次要结构件模型将应用碳纤维复合材料生产。此外，随着全球风电市场的逐步壮大，风电叶片也已经成为碳纤维主要的应用领域之一。据《ChemicalWeek》称，一套机组仅叶片就重18吨，如果用碳纤维，能减轻6吨，还增加了强度和韧性，也增加了发电功率，如此优秀的品质使碳纤维在风电叶片上的应用越来越多，到2014年，每年将有超过5万吨的碳纤维流入叶片市场领域。

　　日本三菱丽阳公司调查了2006年到2015年碳纤维在三大领域各自的需求情况及预测，认为自2012年起其需求将以年增长近20%的速度强劲增长。

　　2.3、碳纤维全球产能分布集中，供给较平衡

　　碳纤维分为三种，聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是其主要品种，占其总产量的90%以上。碳纤维按照原丝成分，主要分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。其中，聚丙烯腈(PAN)基碳纤维因生产工艺相对比较简单、技术相对成熟、产品的综合力学性能好且成本相对较低已经成为碳纤维工业生产的主流产品，约占全球碳纤维总产量的90%，也是当今世界碳纤维发展的主流。

　　聚丙烯腈(PAN)基碳纤维产能非常集中，日本和美国合计产能占全球80%以上。PAN基碳纤维方面，日本厂商产能依旧雄踞第一位，日本前三大PAN基碳纤维厂商东丽、东邦及三菱的总产能达到40400吨，美国前三大PAN基碳纤维厂商卓尔泰克(Zoltec)、Hexcel及氰特(Cytec)集团的总产能达到20750，分别占全球总产能的53.87%与27.67%，产能分布非常集中。

　　沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维产量较小，用于其他更特殊要求的领域。沥青基碳纤维属于高模量碳纤维，是碳纤维第二大品种，总产量约占7%。粘胶基碳纤维受性价比等因素制约，占碳纤维总产量不足1%，但由于有更好的耐烧蚀性能，主要用于隔热材料，如火箭发动机喷管等。

　　2.4、碳纤维的国内消费市场潜力巨大

　　国内的碳纤维市场近年消费增速加快，未来将出现快速扩张态势，年均增速将达18.41%。据统计，1996-2002年国内碳纤维消费量年均增长超过20%，而近几年来碳纤维消费需求量增速一直保持在18%左右。2009年我国碳纤维的年需求量超过7200吨，2010年突破8500吨。未来几年碳纤维市场将出现快速扩张态势，年均增速将达18.41%。预计到2015年，国内碳纤维总需求量将达到13500吨/年。

　　国内碳纤维的文体市场趋于饱和。目前我国文体休闲制品的碳纤维消费市场已经趋于饱和，许多产品以进入国际市场为主，未来发展速度将有所减缓，预计2010-2015年期间年均增长速度约4.6%。

　　国内碳纤维的工业及能源市场发展潜力极大。我国碳纤维工业应用的重要潜在市场以混凝土结构物的补强、飞机制造、民用汽车和风力发电为主，未来市场的发展前景较好，预计年均增长率达到53.4%。