碳纤维成型工艺及瓶颈探讨( 36 页)

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目录

1、前言 .......... 4

2、碳纤维分类简介 ......... 4

3、PAN 基碳纤维的制作工艺流程分析 ........... 7

3.1 PAN 原丝的制造工艺 ............. 7

3.1.1 聚合工艺 ............ 7

3.1.2 纺丝原液的制备 ...... 9

3.1.3 纺丝工艺 ............ 9

3.2 碳纤维的制造工艺 ..... 11

3.2.1 预氧化 ............. 12

3.2.2 碳化和石墨化 ....... 14

3.2.3 表面氧化处理 ....... 15

3.2.4 上浆剂处理 ......... 16

3.3 碳纤维预成型织物生产 .......... 16

3.4 碳纤维中间成型产物 ............ 18

3.4.1 预浸料 ............. 18

3.4.2 SMC ....... 20

3.5 碳纤维复合材料的生产 .......... 21

3.5.1 手糊与喷射成型 ..... 22

3.5.2 模压成型 ........... 23

3.5.3 缠绕成型技术 ....... 24

3.5.4 RTM 成型技术 ....... 24

3.5.5 拉挤成型技术 ....... 25

3.5.6 注塑成型 ........... 25

3.5.7 铺放成型技术 ....... 26

4、中国碳纤维生产技术目前的发展情况 ........ 27

4.1 技术相继突破，国产碳纤维相继投产 ....... 27

4.1.1 小丝束技术突破 ..... 27

4.1.2 大丝束技术突破 ..... 28

4.2 下游市场快速扩大，应用领域技术突破点众多 ........ 29

5、中国碳纤维行业内目前存在的问题 .......... 31

5.1 核心技术仍未本质突破，高端原丝与国外仍存在代差 ........... 31

5.2 关键设备制造技术的缺乏，对国外进口机械依赖较重 ........... 32

5.3 下游应用程度较低，高端技术差距较大 ..... 33

5.4 生产成本高，“有产能，无产量”特征明显 .......... 34

5.5 人才规模仍然较少，产业链发展结构不平衡 .......... 35

6、总结 ......... 36

7.风险提示 ...... 36

图表

图表1：碳纤维与其他材料性能对比 ............ 4

图表2：不同原料碳纤维的对比 ....... 5

图表3：不同的碳纤维形态及其应用领域 ........ 5

图表4：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维国家分类标准 .......... 6

图表5：大小丝束碳纤维的对比 ....... 6

图表6：PAN 基碳纤维产业链 .......... 7

图表7：常见的PAN 共聚单体 ......... 8

图表8：常见的聚合工艺路线 ......... 9

图表9：干湿法纺丝工艺 ............ 10

图表10：国内碳纤维原丝生产线种类 .......... 11

图表11：从PAN 原丝到碳纤维的流程示意 ...... 11

图表12：从PAN 原丝到碳纤维的高温热处理过程 ......... 12

图表13：PAN 预氧化过程中的氧化脱氢反应和分子结构变化 ......... 12

图表14：工业用预氧化炉行走路线 ............ 13

图表15：PAN 碳化过程中的分子结构变化 ....... 14

图表16：不同碳化炉的差别情况 ..... 15

图表17：各种不同的表面氧化处理的方式 ...... 15

图表18：各种不同类型的上浆剂 ..... 16

图表19：各种不同的预成型物的特点和用途 ............. 17

图表20：不同的预浸料的特点与应用 .......... 18

图表21：不同预浸料基体材料的比较 .......... 19

图表22：碳纤维预浸料的涂膜过程和复合过程 ........... 19

图表23：SMC 的制作过程 ............ 21

图表24：碳纤维复合材料分类及其特点 ........ 21

图表25：全球碳纤维复合材料需求-不同基体(亿美元） ............ 22

图表26：手糊成型示意图 ........... 23

图表27：喷射成型示意图 ........... 23

图表28：热压罐成型技术 ........... 23

图表29：缠绕成型技术 ............. 24

图表30：RTM 成型技术 ..... 24

图表31：拉挤成型技术 ............. 25

图表32：注塑成型技术 ............. 26

图表33：人工/半自动人工铺放与自动铺放成型工艺对比 ........... 26

图表34：国产大型自动铺带机系统 ............ 27

图表35：2019 年中国和全球碳纤维应用分市场需求情况 ............ 29

图表36：国内风电叶片碳纤维用量（千吨） ............. 30

图表37：碳纤维在新能源汽车上的使用情况 ............. 31

图表38：三代碳纤维性能指标汇总 ............ 32

图表39：NEDO 的电磁波碳化技术 ..... 33

图表40：碳纤维在不同应用领域的国内国际成熟度对比 ............ 33

图表41：产能与碳纤维产品成本的关系 ........ 34

图表42：碳纤维及织物生产成本占比 .......... 34