碳纤维复合材料项目可行性研究报告-“十四五”高性能复合材料重点项目

概述

复合材料是指由两种或两种以上异质、异型和异性材料复合而成的具有特殊功能和结构的新型材料，这些异质、异型和异性材料中，一部分作为基体，另一部分则作为增强材料。碳纤维复合材料是指以树脂、金属、陶瓷和橡胶等材料为基体，以碳纤维为增强材料，经过复合制成的结构或功能材料。

根据基体材料的不同，碳纤维复合材料可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料和橡胶基复合材料。其中，树脂基复合材料主要应用于建筑、化学、交通、医疗和航空航天等领域。金属基复合材料主要应用于航空、航天、汽车和体育用品等领域。陶瓷基复合材料主要应用于发动机高温部件等领域。橡胶基复合材料主要应用于管材、耐磨衬轮和特殊密封件等领域。

碳纤维复合材料分类

中国碳纤维复合材料行业产业链的上游是碳纤维增强材料行业、树脂等基体材料行业;中游为碳纤维复合材料生产行业;行业下游为碳纤维复合材料主要应用行业，包括航空航天、体育设施、汽车风电等领域∶

中国碳纤维复合材料产业链

产业上游分析

中国碳纤维复合材料行业上游由碳纤维增强材料行业，树脂等基体材料行业构成∶

碳纤维增强材料

碳纤维是一种含碳量在 90%以上的高强度的无机高分子纤维，具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐摩擦和耐高温等多种性能。根据原丝不同，碳纤维主要可分为聚丙烯氢基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维;由于每一根碳纤维都是由数千根碳纤维单丝组成，因此根据碳纤维单丝数量的不同又可将碳纤维划分为小丝束和大丝束。小丝束指纤维单丝数量小于根的碳纤维，大丝束指纤维单丝数量大于根的碳纤维。

碳纤维分类

碳纤维的制造工艺较为复杂，涉及关键生产技术较多，技术壁垒较高。目前全球碳纤维技术主要集中在日本东丽、日本东邦化学工业株式会社和日本三菱人造纤维股份有限公司三家企业中。中国碳纤维行业的技术水平与日美等发达国家存在差异，技术创新能力较弱，导致碳纤维行业发展缓慢。

通过对复合材料行业协会的专家访谈中得知，中国碳纤维生产制备的发展主要受限于原丝的供应。全球原丝的供应主要集中在日本、美国和德国等少数发达国家，中国目前仅有两家企业具有生产制备实力。由于技术壁垒的存在，中国生产的原丝品质较低，且产量较少，一定程度上牵制着碳纤维行业的发展，使得中国的碳纤维生产企业议价能力较低。

树脂等基体材料

广义而言，树脂是指可作为塑料制品加工原料的任何高分子化合物。根据化学组成结构成分可分为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和聚四氟乙烯等。碳纤维复合材料会保留基体材料和增强材料的优势，例如碳纤维和环氧树脂二者进行复合制成的材料，该材料的强度和弹性模量都超过铝合金，弥补了玻璃钢弹性模量低的缺点。

根据各类树脂性能差异，树脂可被应用在电气、交通运输、机械仪表、航空航天、国防军工、医疗卫生、建筑材料、信息产业、节能环保等多个领域。其中，在电气、交通运输、节能环保和建筑材料等领域发展尤其明显，下游应用的增加可直接提升中国对树脂的需求水平。与此同时，中国树脂行业正在不断进行升级，产品逐渐由中低端领域向中高端领域发展，整体行业研发水平不断提高。

产业中游分析

碳纤维复合材料行业的中游是碳纤维复合材料生产行业。

根据基体材料的不同，碳纤维复合材料可划分为以树脂、金属、陶瓷和橡胶为基体的四类碳纤维复合材料，这些碳纤维复合材料性能各异。树脂基复合材料具有较好的强度、刚度、耐湿性和成型加工性，可应用于宇宙飞行器外表面放热层和航空航天结构材料等方面;金属基复合材料具有高比强度、高比模量，可应用于宇航结构材料、汽车和铁道等方面;陶瓷基复合材料有助于改善用于复合的两类材料的韧性并提高机械的冲击性，可应用于发动机的高温部件方面;橡胶基复合材料有助于提高器件使用寿命，并改善热疲劳性，可应用于管材和耐磨齿轮等方面。

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