碳纖維具有輕質(zhì)高強(qiáng)、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱等特性，屬典型的高新技術(shù)產(chǎn)品。

碳纖維的分類與性能

碳纖維按照用途可分為兩類：一是24K 以下的為宇航級(jí)小絲束碳纖維(1K 的含義為一條碳纖維絲束含1000 根單絲)，二是48K 以上為工藝工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維。

碳纖維主要有四種產(chǎn)品形式：纖維、布料、預(yù)浸料坯和短切纖維。布料是指由碳纖維制成的織品；預(yù)浸料坯是將碳纖維按照一個(gè)方向一致排列，并將碳纖維或布料經(jīng)樹脂浸泡使其轉(zhuǎn)化成片狀；短切纖維指的是短絲。

芳綸Ⅲ是對(duì)位芳雜環(huán)共聚酰胺纖維系列產(chǎn)品， 因獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)而具有低密度、超高強(qiáng)度、超高模量、耐高溫、抗沖擊性好、耐磨性好、透波性好等優(yōu)良性能，是綜合性能最好的有機(jī)纖維之一。

表1為芳綸III纖維與碳纖維的性能比較。從纖維力學(xué)性能數(shù)據(jù)上來看，中藍(lán)晨光STARAMID F-3（芳綸III纖維）已超過碳纖維T700的強(qiáng)度，雖彈性模量與碳纖維T700等碳纖維還存在差距，但芳綸III纖維和碳纖維有很大的區(qū)別，不能簡單的比較這些數(shù)據(jù)。

首先，芳綸纖維是電絕緣的，而碳纖維可以導(dǎo)電。其次碳纖維雖然強(qiáng)度較高，但是其破壞屬“脆性”破壞，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞前沒有征兆，而一旦破壞，就必須更換整個(gè)部件。而芳綸纖維的破壞屬“塑性”破壞，也相對(duì)容易修復(fù)。此外，碳纖維材料對(duì)急劇變化的動(dòng)載荷的承受力不如芳綸纖維。加入艾邦高分子碳纖維、芳綸微信群，請(qǐng)加微信：13058121209或18681464439，注明“芳綸”或者“碳纖維”

例如，“911”事件中，五角大樓剛剛經(jīng)過改建，在墻體內(nèi)增加凱夫拉（芳綸1414）層，因此在遭到飛機(jī)撞擊后，被撞擊的樓體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞垮塌的時(shí)間要比鋼結(jié)構(gòu)的世貿(mào)中心晚了35分鐘，因此其死亡人數(shù)比紐約世貿(mào)大廈少1200多人。

因此上述特點(diǎn)決定了碳纖維和芳綸III纖維在國防工業(yè)領(lǐng)域中承擔(dān)著不同的任務(wù)。

盡管在高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域有來自碳纖維的強(qiáng)有力競爭，但芳綸III及其復(fù)合材料具有抗張強(qiáng)度高、韌性好、耐疲勞、抗沖擊、透波、易加工等優(yōu)勢使其成為某些領(lǐng)域不可替代的關(guān)鍵材料，如：雷達(dá)罩、防彈裝甲、高溫防護(hù)等。盡管在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、壓力容器、航空復(fù)合材料等方面和碳纖維復(fù)合材料存在競爭，但目前兩者不可能完全互相取代，將來的發(fā)展趨勢是二者采用混編、交叉鋪層等方式混用。

1、全球碳纖維概況－供過于求的可能性較大

目前全球碳纖維產(chǎn)能已供過于求，雖然國內(nèi)碳纖維進(jìn)口依賴率高達(dá) 83.9%，進(jìn)口替代空間大，但國內(nèi)碳纖維技術(shù)仍待突破，目前進(jìn)口碳纖維產(chǎn)品價(jià)格已逼近國內(nèi)生產(chǎn)成本。如果碳纖維價(jià)格若維持低位，將促進(jìn)碳纖維在高端產(chǎn)業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域中的普及應(yīng)用，由于碳纖維每一級(jí)的深加工都有高幅度的增值，碳纖維下游復(fù)合材料企業(yè)將從中直接受益。

根據(jù)“2010 美國碳纖維會(huì)議”最新數(shù)據(jù)顯示，2010 年航空航天業(yè)用量為6390 噸，預(yù)計(jì)到2014 年將增至11550 噸，增幅約為80%；2010 年消費(fèi)品和娛樂業(yè)用量為7000 噸，預(yù)計(jì)到2014 年將增至8 840 噸，增幅約為26.3%；2010 年能源和工業(yè)用量為25850 噸，預(yù)計(jì)到2014 年將增至58870 噸，增幅為128%，年復(fù)合增長率為22.85%。其中碳纖維在工業(yè)能源領(lǐng)域應(yīng)用占比將從65.88%提高至74.32%。

2010 年國內(nèi)碳纖維需求達(dá)到 1 萬噸左右，截至2009 年底，國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有23 家，總產(chǎn)能為4000 噸/年，規(guī)模都在千噸以下，成本較高。在建或計(jì)劃建設(shè)規(guī)模較大的碳纖維項(xiàng)目包括藍(lán)星碳纖維項(xiàng)目、中油吉化碳纖維項(xiàng)目和中鋼吉炭江城碳纖維項(xiàng)目。

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2、全球芳綸纖維—整體已出現(xiàn)供過于求局面

雖然整體已出現(xiàn)共過于求局面，但其中芳綸 1414 的供求形勢依舊偏緊。國內(nèi)芳綸纖維消費(fèi)旺盛，年復(fù)合增長率約為 30%。我們認(rèn)為，隨著供給增加，國內(nèi)高溫濾料用芳綸 1313 或?qū)⒊霈F(xiàn)產(chǎn)能過剩，芳綸 1313 在需有一定技術(shù)含量的防護(hù)領(lǐng)域、芳綸紙高端產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域市場潛力大；國內(nèi)芳綸 1414 主要依靠進(jìn)口，供給是關(guān)鍵。

芳綸Ⅲ最早由俄羅斯于上世紀(jì)70年代開發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。最早開發(fā)的品種為SVM，屬于二元雜環(huán)芳綸，后又開發(fā)成功三元雜環(huán)芳綸Armos。上世紀(jì)90年代俄羅斯在Armos的基礎(chǔ)上采用新型紡絲工藝開發(fā)出性能更優(yōu)的Rusar纖維并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，至今俄羅斯雜環(huán)芳綸總產(chǎn)能已達(dá)2000t/a。鑒于芳綸Ⅲ纖維的綜合性能優(yōu)異，國內(nèi)于上世紀(jì)九十年代也開始研發(fā)，經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和工程化開發(fā)，國內(nèi)由中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計(jì)院有限公司于2006年率先開發(fā)成功，商品名為STARAMID F-3。

表二芳綸Ⅲ生產(chǎn)商及其產(chǎn)能

芳綸III作為一種綜合性能最好的輕質(zhì)高強(qiáng)材料之一， 廣泛應(yīng)用于國防軍工和現(xiàn)代工業(yè)等領(lǐng)域，其應(yīng)用形式主要有纏繞、UD、織物等。例如，芳綸Ⅲ UD預(yù)浸料可以用于飛機(jī)尾翼、腹鰭、機(jī)艙、安全防護(hù)、復(fù)合裝甲等制件的制備；織物可用于機(jī)載、艦載雷達(dá)罩、防彈頭盔等；纏繞可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、壓力容器、隔爆裝置、鈾濃縮離心機(jī)等。主要最終應(yīng)用領(lǐng)域如下：

1、航空航天。航空航天領(lǐng)域?qū)Ψ季]Ⅲ纖維的需求強(qiáng)勁，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、飛機(jī)構(gòu)件、雷達(dá)罩、儀器房艙等方面。

2、防彈裝甲。芳綸Ⅲ在防彈裝甲領(lǐng)域主要用于反恐裝備、坦克和裝甲車裝甲、武裝直升機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)護(hù)甲、艦船護(hù)甲、車船載儀器房艙、VIP防彈衣等方面。

3、橡膠增強(qiáng)。飛機(jī)輪胎增強(qiáng)方面，芳綸Ⅲ具有優(yōu)異的耐高低溫性能、耐磨性等，同時(shí)具有和橡膠一致的彈性伸長，因此是高檔輪胎理想的增強(qiáng)材料；遠(yuǎn)距離輸送用膠管增強(qiáng)也是芳綸Ⅲ的優(yōu)勢領(lǐng)域之一。

4、電子信息。芳綸Ⅲ纖維具有高強(qiáng)高模特性，可以用于光纖/光纜增強(qiáng)，尤其適用于遠(yuǎn)距離、大張力光纖/光纜。

5、核工業(yè)及其他。芳綸Ⅲ可以用于高速離心機(jī)殼體、醫(yī)療用核磁共振核心部件等。

1、航空航天：碳纖維是在50年代初應(yīng)火箭及航空等尖端科學(xué)技術(shù)的需要而研究產(chǎn)生的，隨著終端需求對(duì)新材料技術(shù)性能要求的日益提高，比重小且輕量化的超高性能碳纖維復(fù)合材料相繼產(chǎn)生。應(yīng)用在航空航天可使航天飛行器的重量每減少1公斤，就使運(yùn)載火箭減輕500公斤，從而降低機(jī)身重量，提升飛行器運(yùn)行動(dòng)力及安全性能。

2、汽車：目前應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的主要有F1（世界一級(jí)方程錦標(biāo)賽）賽車和全新BMW 7系的車身結(jié)構(gòu)及動(dòng)力系統(tǒng)上，用以提高氣動(dòng)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低油耗。

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