高端新材料之碳纤维产业链投资

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碳纤维核心生产技术集中在日本、美国；我国龙头企业正逐步打破国外技术垄断

碳纤维是现代高科技领域的战略新材料，被誉为“黑色黄金”。它是一种高性能的增强纤维，具有良好的导电、导热、耐腐蚀、耐超高温等特性，同时还兼备纺织纤维的柔软可编织性。它还可以作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭基体等复合制造先进复合材料，目前已然成为高端制造业换装首选材料。

碳纤维是比强度和比刚度最高的高性能纤维，碳纤维材料以其出色的性能被用于航空航天、风电、体育休闲、汽车等多个领域，是新材料领域用途最广泛、市场化最高的材料。对于这个新材料，只有自主研发一条路可走，政策方面支持力度也很大。

产业链分析

碳纤维生产流程长，工艺、技术和资金壁垒较高，完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。

1. 上游

上游主要为化工原材料供应环节，从石油、煤炭、天然气等经过提炼、氨化等一系列流程后得到丙烯腈。原料装置主要集中在中石化和中石油所属企业，代表公司上海石化。

2. 中游

中游为产业核心，由聚丙烯腈纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝，再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维；并可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料，作为生产碳纤维复合材料的原材料。

从原丝到碳纤维复合材料涉及到的工艺流程长，设备及生产线复杂，产品种类广泛，是典型的资本密集型和技术密集型行业。产业链中游涉及到的产品形式主要有碳纤维、碳纤维织物、碳纤维预浸料和碳纤维复合材料制品四大类。中游日本东丽公司是行业龙头。吉林碳谷、中复神鹰、江苏恒神、威海拓展等公司居于国内领先。

原丝制备是碳纤维生产的核心环节，原丝的质量直接决定着最终碳纤维产品的质量、产量和生产成本，原丝成本占整个碳纤维生产成本的五成以上。

3. 下游应用

碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合，形成碳纤维复合材料，最后由各种成型工艺得到下游各领域需要的最终产品。

碳纤维产业链长，壁垒高

（1） 原丝环节技术壁垒高

碳纤维原丝的质量和成本很大程度上决定了碳纤维的质量和成本。质量过关的原丝是产业化的前提，而原丝成本占碳纤维生产成本的一半以上，直接影响着下游应用领域的广度。

（2） 碳化环节投资壁垒高

碳化过程中最关键的设备是氧化炉和碳化炉。碳化炉应满足碳化工艺的要求，可分为低温碳化炉和高温碳化炉。与此配套的还有非接触式迷宫密封装置、加热系统、废气排出和处理系统以及牵伸装置，由它们集成组合为一个完整的碳化炉，可实现稳定规模化生产。

日本东丽是世界上高性能碳纤维研究与生产领域的“领头羊”，其他国家基本上处于追赶阶段。日、美等少数发达国家掌握了世界碳纤维的核心生产技术，尤其是新近开发的先进技术主要掌握在日本东丽、东邦帝人、三菱丽阳三大碳纤维生产企业中。

从产能数据来看，日本东丽是世界最大的碳纤维制造企业，拥有碳纤维产能 5.75 万吨，占全球碳纤维运行产能的 27.7%，其生产的碳纤维综合竞争力全球排名第一，业内一般对标东丽的产品标准进行研发。

其他主要的海外厂商包括美国赫氏（Hexcel）、日本东邦（Toho/Teijin）、日本三菱丽阳（MCCFC）、德国西德里（SGL）、台塑（FPC）等。

中国也涌现了诸如吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷、恒神、光威复材等碳纤维生产企业。

我国碳纤维产品需求结构存在进一步升级的空间。我国碳纤维应用以风电叶片和体育休闲为主，而高附加值的航空航天应用占比不到 5%，与全球水平存在显著差距。从单价来看，应用于航空航天领域的碳纤维单价达 7.2 万美元/吨，价格水平为其他领域碳纤维价格的 2.5 倍以上。

碳纤维龙头企业国产替代进展