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江西省新材料產(chǎn)業(yè)研究——碳纖維復(fù)材

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發(fā)布時(shí)間:2021-12-17

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一、碳纖維復(fù)材行業(yè)概述

1、國內(nèi)及江西省碳纖維復(fù)材行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國高端新材料技術(shù)和生產(chǎn)偏弱,近年來產(chǎn)能雖有顯著提高,但未能滿足國內(nèi)高端產(chǎn)品需求,材料強(qiáng)國之路任重而道遠(yuǎn),尤其是軍工在軍工高性能纖維材料領(lǐng)域。根據(jù)工信部2019年的報(bào)告顯示,我國新材料產(chǎn)業(yè)還有32%的關(guān)鍵材料處于空白狀態(tài),需要進(jìn)口關(guān)鍵新材料達(dá)52%,進(jìn)口依賴度高,存在巨大的國產(chǎn)化空間,其中在高性能纖維材料市場,高性能碳纖維及其復(fù)合材料、高性能對(duì)位芳綸纖維及其復(fù)合材料、超高分子量聚乙烯纖維等亟需國產(chǎn)化。

2、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)及江西省所處產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)

碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)較長,涉及從上游石化原材料、原絲制備、編制成型到產(chǎn)品成型制備等多個(gè)流程,其中以最具代表性的碳纖維復(fù)材為例,產(chǎn)業(yè)鏈如下所示:

碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包括“上游原絲—碳纖維—中間體—復(fù)合材料—應(yīng)用領(lǐng)域—維護(hù)回收”,還涉及丙烯腈等上游化工原料、預(yù)浸料中的上漿劑和樹脂等基本材料。各個(gè)環(huán)節(jié)之間包含各種制備工藝,如原絲需要經(jīng)過預(yù)熱、預(yù)氧化、碳化等過程形成碳纖維,碳纖維中間體經(jīng)過熱壓罐成型、快速成型、拉擠工藝等不同工藝形成最終產(chǎn)品等。


圖片


圖 聚丙烯腈(PAN)基碳纖維行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈可分為原材料供應(yīng)、碳纖維產(chǎn)業(yè)和碳纖維應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈上游為石油化工行業(yè),主要通過原油煉制、裂解、氨氧化等工序獲得丙烯腈;碳纖維企業(yè)通過對(duì)以丙烯腈為主的原材料進(jìn)行聚合反應(yīng)生成聚丙烯腈,再以其紡絲獲得聚丙烯腈原絲,對(duì)原絲進(jìn)行預(yù)氧化、碳化等工藝制得碳纖維,通過對(duì)碳纖維和高質(zhì)量樹脂的加工以獲得碳纖維復(fù)合材料以滿足應(yīng)用需求。

目前國內(nèi)軍用碳纖維原絲及碳纖維生產(chǎn)集中在山東威海、江蘇丹陽、吉林省吉林、江蘇常州等區(qū)域,江西省在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中處于下游復(fù)合材材料成型環(huán)節(jié),此外四川成都、天津、江蘇揚(yáng)州、安徽宿州等地也具備軍工碳纖維復(fù)材成型能力,考慮到國內(nèi)軍用碳纖維材料滲透率仍有較大提升空間,各地企業(yè)均處于高速成長期。

3、大力發(fā)展碳纖維復(fù)材產(chǎn)業(yè)的重要意義

(1)高性能纖維復(fù)合材料是國防裝備實(shí)現(xiàn)輕量化的重要關(guān)鍵材料之一。以碳纖維為例,碳纖維復(fù)合材料是飛機(jī)大型整體化結(jié)構(gòu)部件的理想材料,與常規(guī)材料相比,使用碳纖維復(fù)合材料可使飛機(jī)減重20%-40%;復(fù)合材料還克服了金屬材料容易出現(xiàn)疲勞和被腐蝕的缺點(diǎn),增加了飛機(jī)的耐用性;復(fù)合材料的良好成型性可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本和制造成本大幅度降低。航空航天領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求主要來自兩大方面,一是不斷增加的碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用比例,二是新增的飛機(jī)訂單。

(2)高端纖維復(fù)合材料進(jìn)口替代需求迫切。目前以碳纖維材料為代表的先進(jìn)復(fù)合材料,是新材料領(lǐng)域用途最廣泛、市場化最高的材料,被譽(yù)為“新材料之王”。全球碳纖維市場需求近年快速增長,我國也抓住機(jī)遇,發(fā)展成為全球第二大碳纖維生產(chǎn)國。但是,我國碳纖維產(chǎn)業(yè)相比起國外還存在企業(yè)產(chǎn)能利用低、高端產(chǎn)品少、應(yīng)用開發(fā)難的問題,下游行業(yè)還是嚴(yán)重依賴進(jìn)口碳纖維產(chǎn)品。在當(dāng)前國際環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)碳纖維規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)的雙自主化,是提升我國國防和制造業(yè)實(shí)力,保障供應(yīng)鏈穩(wěn)定的關(guān)鍵。


二、碳纖維復(fù)材行業(yè)市場規(guī)模及競爭格局
1、我國及江西省碳纖維復(fù)材市場規(guī)模
2020年,全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能為171650噸,相比2019年增加了16750噸,增長率10.8%。美國、中國、日本承擔(dān)了主要的產(chǎn)能,分別占據(jù)21.7%、21.1%、17.0%。當(dāng)前各大生產(chǎn)商大約還有8萬噸/年未建設(shè)完成的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃,這也體現(xiàn)了廠家對(duì)行業(yè)前景的樂觀預(yù)期。 
圖片


圖 世界碳纖維需求增長趨勢(千噸/年)

自2015年來,行業(yè)估計(jì)世界碳纖維需求量一直保持約12%的增長,但受疫情影響2020年全球?qū)μ祭w維需求量總計(jì)10.7萬噸,相比2019年僅增長3%??備N售金額約26.15億美元,同比下降8.8%,主要原因在于疫情導(dǎo)致航空業(yè)重挫影響了高價(jià)值的高性能碳纖維銷售。風(fēng)電領(lǐng)域則成為行業(yè)維持增長的主要推動(dòng)力,碳纖維需求量在疫情下依然保持了20%的年增長。

江西省軍用碳纖維需求主要來自景德鎮(zhèn)航空工業(yè)昌飛和南昌洪都航空,其中昌飛碳纖維需求以軍用直升機(jī)為主,下屬碳纖維廠自主供應(yīng)為主,部分碳纖維產(chǎn)能委外生產(chǎn);洪都航空碳纖維需求近年來增長較快,其中國產(chǎn)民機(jī)、新型教練機(jī)、精確制導(dǎo)武器等裝備帶動(dòng)碳纖維產(chǎn)品高速增長。

2、江西碳纖維復(fù)材在全國區(qū)域內(nèi)行業(yè)地位

目前江西省在碳纖維復(fù)合產(chǎn)業(yè)布局偏下游復(fù)合成型環(huán)節(jié),鑒于上游碳纖維原絲及碳纖維制備需要長期技術(shù)積累及工程實(shí)踐,短期內(nèi)較難突破,但是下游成型環(huán)節(jié)已在景德鎮(zhèn)及南昌等區(qū)域形成一定規(guī)模,未來借助省內(nèi)軍工產(chǎn)業(yè)資源,有望將產(chǎn)業(yè)鏈繼續(xù)做大做強(qiáng)。

3、江西省碳纖維復(fù)材產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)競爭優(yōu)劣勢

(1)行業(yè)競爭優(yōu)勢

江西省擁有昌飛和洪都航空兩大軍機(jī)主機(jī)廠,其中昌飛軍用直升機(jī)、洪都航空軍用教練機(jī)、精確制導(dǎo)彈武器、隱形無人機(jī)均是碳纖維復(fù)材的重要應(yīng)用領(lǐng)域。如今美國以F-22和F35為代表的第四代戰(zhàn)斗機(jī)上碳纖維復(fù)合材料用量已經(jīng)分別達(dá)到24%和36%,在美國B-2隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)上,碳纖維復(fù)合材料占比更是超過了50%。江西省背靠兩大軍機(jī)主機(jī)廠,市場資源豐富、產(chǎn)業(yè)鏈配套先發(fā)優(yōu)勢顯著。

(2)行業(yè)競爭劣勢

江西省在碳纖維產(chǎn)業(yè)配套企業(yè)起步相對(duì)較晚,尤其是上游碳纖維原絲、預(yù)浸料等核心環(huán)節(jié)缺失,短期內(nèi)難以自主突破,下游碳纖維成型環(huán)節(jié)已形成一定規(guī)模,相比成飛集團(tuán)和沈飛集團(tuán)下屬的配套企業(yè),規(guī)模相對(duì)較小,但仍有較大追趕空間。

(3)江西省高性能纖維行業(yè)主要參與企業(yè)及地域分布

目前江西省高性能纖維產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對(duì)較小,尚未形成完整產(chǎn)業(yè)鏈及區(qū)域產(chǎn)業(yè)聚集,目前涉及復(fù)合成型企業(yè)分布在景德鎮(zhèn)、贛州及新余等地,行業(yè)內(nèi)代表性企業(yè)如下所示:

公司名稱
主營業(yè)務(wù)
經(jīng)營規(guī)模
江西長江化工有限責(zé)任公司
兵器工業(yè)部唯一一家被定位為開發(fā)、研制、生產(chǎn)非金屬兵器復(fù)合材料軍工企業(yè),其玻纖制品應(yīng)用于衛(wèi)星、海底發(fā)射火箭、洲際導(dǎo)彈、通訊衛(wèi)星等領(lǐng)域。
4億元產(chǎn)值,3000萬元凈利潤(2015年)
江西昌興航空裝備股份有限公司
碳纖維復(fù)合材料制造、航空軍機(jī)工裝及零部件加工制造。
2億元產(chǎn)值(2020年)
贛州龍邦材料科技有限公司
國內(nèi)唯一具備自主生產(chǎn)芳綸短切纖維和沉析纖維產(chǎn)品的民營企業(yè),其高性能芳綸絕緣紙電氣強(qiáng)度遠(yuǎn)高國內(nèi)同類產(chǎn)品,超過國外杜邦水平。
一期年產(chǎn)能3000噸
新余市金通科技有限公
主要產(chǎn)品為鈦纖維和鈦纖維氈,國內(nèi)唯一,全球第三家具備鈦纖維氈專業(yè)生產(chǎn)廠家。
1000萬產(chǎn)值(2021年預(yù)測)


三、江西碳纖維復(fù)材行業(yè)投資價(jià)值分析

1、擁有投資價(jià)值的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)

軍用材料參與批產(chǎn)型號(hào)驗(yàn)證周期長,尤其中航空裝備要求最為嚴(yán)格,從方案論證、初樣階段、試驗(yàn)測試到定型列裝周期持續(xù)5~10年不等,但是一旦定型后很難被替換,經(jīng)濟(jì)匯報(bào)周期長。鑒于江西現(xiàn)有高性能纖維復(fù)合產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),下游復(fù)合成型環(huán)節(jié)具備較好切入機(jī)遇,主要因素為兩方面:

(1)主機(jī)廠訂單飽滿,產(chǎn)能壓力大、交付任務(wù)重,當(dāng)前推行“小核心、大協(xié)作”模式將部件加工成型環(huán)節(jié)大量委外,以昌興航空為代表的材料復(fù)合成型企業(yè)面臨歷史性發(fā)展機(jī)遇期;

(2)復(fù)合形成環(huán)節(jié)相比原材料研發(fā)時(shí)間周期短,借助本土主機(jī)廠優(yōu)勢資源,在出色的質(zhì)量管控、效能提升基礎(chǔ)上,更有利于行業(yè)后進(jìn)入者彎道超車。

2、具備潛在投資價(jià)值的企業(yè)

根據(jù)前期對(duì)江西省內(nèi)高性能纖維材料企業(yè)調(diào)研,從企業(yè)成長階段及發(fā)展?jié)摿砜?,首推昌興航空,公司擁有碳纖維復(fù)材模具、成型制造及加工完整產(chǎn)業(yè)鏈,資質(zhì)齊全、技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先,研發(fā)與制造實(shí)力在江西省乃至全國領(lǐng)先。近年來公司邁入快速成長通道,公司2020年產(chǎn)值2億元,預(yù)計(jì)十四五末公司產(chǎn)值達(dá)6~8億元。

四、發(fā)展碳纖維復(fù)材產(chǎn)業(yè)對(duì)我國及江西省重要意義

1、我國國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)多年來一直有“企業(yè)多,需求大,高產(chǎn)能,低產(chǎn)量”的特點(diǎn),主要原因在于與國外產(chǎn)品的競爭劣勢導(dǎo)致國產(chǎn)碳纖維需求低,再加上企業(yè)技術(shù)的落后導(dǎo)致無法充分釋放產(chǎn)能。在產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用方面,長期“摸著日本東麗過河”,以仿制為主,比較缺乏創(chuàng)新性。碳纖維作為國家重點(diǎn)關(guān)注的戰(zhàn)略物資,其產(chǎn)業(yè)發(fā)展直接關(guān)系到我國國防和制造業(yè)的穩(wěn)定,是彰顯我國創(chuàng)新能力和研發(fā)能力的進(jìn)步,保障民生供應(yīng)鏈安全的重要發(fā)展目標(biāo)。

2、國內(nèi)企業(yè)在不利條件下,部分國內(nèi)企業(yè)抓住了2016年后碳纖維需求爆發(fā)式增長的機(jī)遇,實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破完成了部分碳纖維產(chǎn)品的國產(chǎn)替代,推動(dòng)我國成為世界第二大碳纖維生產(chǎn)國。2020年中國碳纖維的總需求為48,801噸,相比2019年增長29%,對(duì)比2016年的19563噸,復(fù)合年增長率高達(dá)20%;其中,國產(chǎn)碳纖維供應(yīng)量為18450噸,量相比2019年增長了53.8%,碳纖維供給國產(chǎn)率也由31.7%增至37.8%。2020年美國日本皆因政策收緊碳纖維對(duì)中國的出口,我國碳纖維產(chǎn)業(yè)提高自給率實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代不僅是趨勢,也是緊迫的任務(wù)。


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圖 我國碳纖維國產(chǎn)供給量(噸)和進(jìn)口量(噸)及國產(chǎn)率

3、江西省借助自身主機(jī)廠產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,大力培育一批高性能纖維成型制造企業(yè),形成以軍品為主、民品為主的產(chǎn)業(yè)集群,同時(shí)向產(chǎn)業(yè)鏈上游通過引入纖維產(chǎn)線或扶植新型原絲企業(yè)進(jìn)行拓展,完善省內(nèi)高性能纖維產(chǎn)業(yè)鏈,尤其是航空航天高附加值領(lǐng)域,逐步打造出一批軍工高性能纖維領(lǐng)域頭部企業(yè),進(jìn)一步夯實(shí)江西軍工產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

江西省新材料產(chǎn)業(yè)研究——稀土材料(下)

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