时间: 2024-04-18 22:12:51 | 作者: 移动电商系列产品
日本东丽是目前国际上碳纤维的主要生产商,引领全球碳纤维产品与技术,国内企业直到最近10多年才开始掌握了东丽公司在上个世纪60年代就已经研发出的工艺,而且就同样规格的产品来说,国内产品在具体的指标上依然落后于国际领先水平。从这个意义上来说,碳纤维技术壁垒高,而国内产品落后太多是不争的事实。
国家政策重点支持碳纤维产业高质量发展,《“十三五”材料领域科学技术创新专项规划》明白准确地提出全力发展高性能碳纤维与复合材料,明确其对于国家航天航空、轨道交通等重大产业高质量发展的巨大意义。从2008年开始,国内资本开始重新投资碳纤维产业,但是迄今整体收效并不明显。目前截至2016年底,中国大陆地区有24家碳纤维生产企业,年生产能力近2万吨,但是实际产量不足5000吨。
从需求端,随着碳纤维生产所带来的成本的下降,下游应用从高端领域向中高端迁移,带来应用市场规模的稳步增长,但是需求量开始上涨的过程是相对缓慢的;从供给端,我国24家碳纤维企业号称总年产能接近2万吨,但是总产量不足5000吨,我国碳纤维依然严重依赖进口,随着国内企业研发投入带来产品性能和工艺稳定性的提升,进口替代空间巨大,应该是国内碳纤维企业未来发展的主要方向。
光威复材是A股第一家专注碳纤维及其相关这类的产品研发与生产的上市公司,中简科技目前处于IPO报材料阶段,而江苏恒神则已于2015年挂牌新三板,但是至今仍然面临较大程度的亏损。作为国家重点支持的新材料和高新技术产业,我们大家都认为高性能碳纤维的国产化只是时间问题,关注相关上市公司和有突出贡献的公司的研发推进和市场开拓进展。
风险提示:成本下降速度不达预期导致下游应用拓展较慢;国外技术封锁持续导致国内自主研发进展面临瓶颈
碳纤维是指通过将有机母体纤维经过高温(1000℃-3000℃)、惰性气体保护下,以高温分解与碳化的方式形成含碳量在90%以上的一种无机高分子材料。其有着优秀的力学性能, 虽然其比重只有钢材的四分之一,但其抗拉伸强度可达到钢的7倍以上,并且其有着非常大的耐高温性能,在2000℃并运用惰性气体对材料来保护自然环境下,碳纤维是目前已知所有材料中强度唯一不下降的材料,碳纤维的优势是钢以及其他合金金属不能够比拟的。
从碳纤维的发展历史来看,全球第一款现代意义的碳纤维产品是美国科学家1959年研发的“T hormei-25”粘胶基碳纤维,同年日本科学家发明了全球第一个聚丙烯晴基碳纤维,1967年日本东丽研制成功了T300聚丙烯晴基碳纤维,也就此奠定了公司在碳纤维领域的行业地位,随后的1969年,日本东丽公司又率先研发出了特殊单体共聚而成的PAN基碳纤维原丝,生产出当时最高模量和强度的碳纤维。日本企业在上个世纪80年代先后研发出了T800、T1000等高性能碳纤维,迄今仍然将高性能碳纤维的技术牢牢掌握在自己手中。
我国碳纤维行业其实从上个世纪60年代就开始有研究和生产,但是因为产业基础薄弱、技术推进缓慢等原因,目前已经大幅落后于日本等领先水平。尽管在2008年前后不少工业公司涌入碳纤维行业,但大多数企业在关键技术上无任何突破,工艺品质稳定性不足,导致“有产能,无产量”的现象出现;目前我国碳纤维材料仍然严重依赖进口。截至2016年底,中国大陆地区有24家碳纤维生产企业,年生产能力近2万吨,但是实际产量不足5000吨。
碳纤维按照原丝类型分类可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基和粘胶基等,按照按照制造条件和办法能够分为碳纤维(800-1600℃)、石墨纤维(2000-3000℃)、活性碳纤维以及气相生长碳纤维等;目前一般都按照其力学性能进行分类,包括高强型(GQ)、高强中模型(QZ)、高模型(GM)、高强高模型(QM)等,因为碳纤维的应用还在于其优良的力学性能。也有时会按照丝束大小划分为小丝束和大丝束,通常将24K及以下的称为小丝束碳纤维,主要使用在于国防军工等高科技领域,以及飞机、导弹、火箭、卫星、渔具、网球拍等;将48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维,主要使用在于工业领域如纺织、机电、土木建筑、交通运输和能源等。
工艺复杂,成本比较高。碳纤维制备经历了从原料到原丝再通过碳化和复合的全过程,才能最终应用于下业。碳纤维的制备工艺相对复杂,对设备、工艺精度的要求很高,其成本高昂与其技术壁垒和制造成本也息息相关。
随着各类应用场景对材料性能要求的提升,尽管碳纤维成本高昂,它的应用领域也在继续扩展,从过去主要使用在于航空航天等要求苛刻的场景,到汽车、风电等新场景,碳纤维的应用场景范围还在不断扩展。
从我国碳纤维的应用来看,由于我国航天航空工业仍欠发达,航空航天并不是碳纤维最主要的应用,体育休闲是最重要的应用场景之一,但是工业级的应用也在不断增长。
事实上,作为一种材料,碳纤维的性能也并不完美:首先它的耐磨性比较差,在实际使用时都需要有其他材料作为保护层;其次它的抗剪性能比较差,应用过程中需要仔细考虑实际受力状况。在具体的应用中,一般都要和其他材料一起加工制备成符合一定性能要求的复合材料。
碳纤维价格昂贵,限制其应用拓展:相比于钢材等传统材料,碳纤维价格昂贵是不争的事实,因此下游应用要考虑具体的性价比。尽管没有非常明确的市场价(订单制,往往是商业合同形式),对应东丽T300及同等性能产品,原丝售价约40元/公斤,碳纤维约180元/公斤,预浸料约600元/公斤,民用级的复合材料售价约在1000元/公斤,汽车复合材料约3000元/公斤,而航空复合材料则约8000元/公斤(数据来源:江苏恒神公开资料)。
具体应用的拓展还是要看性价比,目前碳纤维在航空航天之外领域的应用大多分布在在高端领域,因此市场规模仍然偏小。汽车是一个庞大的市场,但是出于成本考虑,目前真正使用碳纤维材料的只有极少的高端车型。
(1)从需求端,随着碳纤维生产所带来的成本的下降,下游应用从高端领域向中高端迁移,带来应用市场规模的稳步增长,但是需求量开始上涨的过程是相对缓慢的;
(2)从供给端,我国24家碳纤维企业号称总年产能接近2万吨,但是总产量不足5000吨,我国碳纤维依然严重依赖进口,随着国内企业研发投入带来产品性能和工艺稳定性的提升,进口替代空间巨大,应该是国内碳纤维企业未来发展的主要方向。
目前A股纯正碳纤维标的是光威复材,稳定量产型号为GQ3522(可比东丽T300),其他高性能的型号还在试验当中,2016年总收入超过6亿元,毛利率60%左右,正在申报IPO的中简科技主要生产ZT7(可比东丽T700)型号的碳纤维,2016年产能50吨,产量超过45吨,出售的收益1.5亿元,毛利率超过67%;新三板上市公司江苏恒神目前能够稳定生产型号HF10(可比T300),公司仍然处于亏损状态。
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