2019年全球高性能纤维市场前景研究报告.pdf

高性能纤维是我国国民经济发展和国防建设不可或缺的战略性新材料高性能纤维是我国国民经济发展和国防建设不可或缺的战略性新材料 近年来近年来 我国高性能纤维在产业化技术我国高性能纤维在产业化技术 产品品种质量产品品种质量 市场化应用等方面取得快速市场化应用等方面取得快速发展发展 20162016年年 我国高性能纤维总产能约为我国高性能纤维总产能约为1818万吨万吨 出口出口7 7 6464万吨万吨 同比增长同比增长1 1 4848 产能规模居世界前列产能规模居世界前列 化纤工业化纤工业 十三五十三五 发展规划发展规划 的目标是高性能纤维有效产的目标是高性能纤维有效产 能达到能达到2626万吨万吨 市场前景广阔市场前景广阔 前言前言 Introduction 20192019年高性能纤维年高性能纤维 行业市场前景研究报告行业市场前景研究报告 高性能纤维是我国国民经济发展和国防建设不可或缺的战略性新材料高性能纤维是我国国民经济发展和国防建设不可或缺的战略性新材料 近年来近年来 我国高性能纤维在产业化技术我国高性能纤维在产业化技术 产品品种质量产品品种质量 市场化应用等方面取得快速市场化应用等方面取得快速发展发展 20162016年年 我国高性能纤维总产能约为我国高性能纤维总产能约为1818万吨万吨 出口出口7 7 6464万吨万吨 同比增长同比增长1 1 4848 产能规模居世界前列产能规模居世界前列 化纤工业化纤工业 十三五十三五 发展规划发展规划 的目标是高性能纤维有效产的目标是高性能纤维有效产 能达到能达到2626万吨万吨 市场前景广阔市场前景广阔 前言前言 Introduction 目 录 目 录 CONTENTS 高性能纤维市场概况高性能纤维市场概况 2 4 碳纤维碳纤维 芳纶纤维芳纶纤维 超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维 5 玄武岩纤玄武岩纤维维 1 2 3 4 5 6 聚苯硫醚纤维聚苯硫醚纤维 7 高性能纤维市场前景高性能纤维市场前景 01 高性能纤维 PAGE 7 5 高性能纤维一般指强度大于17 6cN dtex 弹性模量在440cN dtex以上的纤 维 高性能纤维是纤维科学和工程界开发的一批具有高强度 高模量 耐高温 性的新一代合成纤维 高性能纤维具有普通纤维没有的特殊性能 主要应用于 军工和高科技产业各个领域 1 极高的机械性能 高强度 高弹性模量 2 高性能纤维具有耐高温性 具有高温下尺寸稳定 热收缩率很 低 因此在耐热防护材料上有特殊用途 3 密度低 有利于制品的轻量化 4 有机高性能纤维加工简便 容易成型 5 有机和无机高性能纤维耐腐蚀 定义定义 特点特点 定义及特点定义及特点 PAGE 7 6 耐腐蚀 纤维 耐高温 纤维 功能纤 维 弹性体 纤维 抗燃纤 维 高强度 高模量 纤维 高性能 纤维 高性能纤维按性能性能 可分为耐腐蚀性纤维 耐高温纤维 抗燃纤维 高强度高模量纤维 功 能纤维和弹性体纤维等 分类分类 PAGE 7 7 碳纤维碳纤维 超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维 聚苯硫醚聚苯硫醚 芳纶纤维芳纶纤维 玄武岩纤玄武岩纤维维 碳纤维质量轻 强度高 相比金 属具有比重小 模量大 耐温耐 磨 耐腐蚀和可加工等优异特性 广泛用于航天航空 风电叶片 体育器材 汽车等领域 芳纶 是一种新型高科技合成纤维 具有超高强度 高模量和耐高温 耐酸耐碱 重量轻 绝缘 抗老化 生命周期长等优良性能 广泛应用 于复合材料 防弹制品 建材 特 种防护服装 电子设备等领域 超高分子量聚乙烯纤维 又称高强高模 聚乙烯纤维 是目前世界上比强度和比 模量最高的纤维 其分子量在100万 500万的聚乙烯所纺出的纤维 作为耐高温隔热保温材料 复合增 强纤维材料 高性能摩擦和过滤材 料 玄武纤维可广泛应用于航天 航空 高速列车 汽车 船舶 国 防 军工 安防 建筑等行业 聚苯硫醚主要用于特种功能过滤材 料 如燃煤锅炉过滤袋用布 造纸 机用布 电子工业专用纸 电绝缘 体 电解隔膜 气液过滤材料 防 雾材料 耐辐射材料 特种垫圈和 包装材料的高性能组分等 主要种类主要种类 高性能纤维材料主要有碳纤维 芳纶纤维 玄武岩纤维 聚苯硫醚纤维 超高强高模聚乙烯纤维 聚对苯撑苯并双恶唑纤维 聚酞亚胺纤维和聚四氟乙烯纤维等 政策政策 发布时间发布时间 主要内容主要内容 中国制造2025 2015 5 重点发展高档数控机床和机器人 航空航天装备 海洋工程装备及 高技术船舶 先进轨道交通装备 节能与新能源汽车 电力装备 农机装备 生物医药及高性能医疗器械等十个高性能纤维均有不同 应用的领域 十三五 国家科技创新规划 2016 8 强化重点领域关键环节的重大技术开发 发展高性能纤维及复合材 料等先进结构材料 中国科学院 十三五 发展规划纲要 2016 9 科技创新2030 重大项目 中提出要重点新材料研发及应用 重 点研制碳纤维及其复合材料等 突破制备 评价 应用等核心关键 技术 石化和化学工业发展规划 2016 2020 年 2016 9 将高性能纤维作为化工新材料创新发展工程之一 化纤工业 十三五 发展指导意见 2016 11 进一步提升与突破高性能纤维重点品种关键生产和应用技术 拓展 高性能纤维作为战略性新兴材料在先进轨道交通 新能源汽车 航 天装备 海洋工程和电力等领域的应用 十三五 国家战略性新兴产业发展规 划 2016 11 面向航空航天 轨道交通 电力电子 新能源汽车等产业发展需求 扩大高性能纤维规模化应用范围 加强新材料产业上下游协作配套 在碳纤维复合材料等领域开展协同应用试点示范 搭建协同应用平 台 PAGE 7 8 行业政行业政 策策 资料来源 中商产业研究院整理 政策政策 发布时间发布时间 主要内容主要内容 新材料产业发展指南 2016 12 以高性能碳纤维 芳纶纤维等高性能纤维及复合材料等为重点 突 破技术关 市场关 实现产业化和规模应用 十三五 材料领域科技创新专项规划 2017 4 以包括高性能碳纤维 芳纶纤维 超高分子量聚乙烯纤维等在内的 高性能纤维及复合材料等为核心 解决材料设计与结构调控的重大 科学问题 产业关键共性技术发展指南 2017年 2017 10 在原材料工业 装备制造业 消费品工业和节能环保与资源综合利 用四个领域 提升碳纤维应用的关键技术 2017年石化化工行业经济运营情况 2018 2 指导碳纤维及复合材料产业发展联盟等联盟开展工作 推动碳纤维 等在下游领域的应用推广 推动碳纤维复合材料在汽车行业的应用 重点新材料首批次应用示范指导目录 2018 9 关键战略材料中包含有高性能碳纤维 芳纶纤维材料制品等纤维材 料 2019年政府工作报告 2019 3 培育新一代信息技术 高端装备 生物医药 新能源汽车 新材料 等新兴产业集群 PAGE 7 9 行业政策行业政策 资料来源 中商产业研究院整理 PAGE 7 10 发展现状发展现状 近年来 我国高性能纤维在产业化技术 产品品种质量 市场化应用等方面取得快速 发展 高性能纤维已成为制造业提升的新动 力 全面渗透到汽车轻量化 航空航天 风 力发电 国防军工 土木建筑 船舶缆绳等 领域 我国逐步成为全球品种覆盖面最广的 高性能纤维生产和消费大国 尽管在高端领 域我国高性能纤维产业自主创新能力还有待 提升 但国内企业已在探索核心技术 逐渐 打破国外垄断 国产化率有望稳步提升 18 26 0 5 10 15 20 25 30 2016年 十三五目标 高性能纤维产能预测高性能纤维产能预测 产能 万吨 2016年产能18万吨 出口7 64万吨 同 比增长1 48 数据来源 中国石油和化学工业联合会 中商产业研究院 02 碳纤维 PAGE 7 12 定义及特点定义及特点 碳纤维是含碳量大于95 的纤维材料 由聚丙烯 腈 黏胶纤维 沥青纤维等有机纤维在高温下碳化制 得 本质上来说 他是碳的同素异形体 碳纤维性能优异 具有耐腐蚀 抗氧化 不生锈等 优良性质 但碳纤维由于横向耐冲力差 耐磨性差 多 作为增强材料加入到树脂 金属 陶瓷 混凝土等材料 中 构成复合材料 其中树脂型复合材料生产最多 使 用最为广泛 定义定义 特点特点 PAGE 7 13 分类分类 按力 学性 能 标准模量 230GPa左右 中模量 280 350GPa 高模量 350GPa 按丝 束大 小 小丝束 或标准丝束 24K 大丝束 24K 按照力学性能分类 碳纤维可分为标准模量 230GPa左右 中模量 280 350GPa 和高模 量 350GPa 三类 按照纤维丝束大小分类 可分为小丝束 或标准丝束 24K 和大丝束 24K 两大类 按不同的前驱体分类 聚丙烯腈基碳纤维占碳纤维总量的92 沥青基碳纤维 占7 黏胶基碳纤维只占1 PAGE 7 14 产业链产业链 丙烯腈 原丝 碳纤维 复合材料 核心机械设备 碳纤维织物 航空 体育 汽车 风电 渔具 碳纤维预浸 聚合纺丝 碳化 编织 浸 润 成型 应用 资料来源 中商产业研究院整理 PAGE 7 15 生产工艺生产工艺 资料来源 中简科技招股说明书 碳纤维碳纤维生产工艺复 杂 包括聚合 纺丝 氧化碳 化 表面处理和上浆 目前聚 合方面已有黏胶 沥青 聚丙 烯腈及生物质等多种原料及聚 合技术 应用最为广泛及成熟 的仍为聚丙烯腈 PAGE 7 16 应用领域应用领域 碳纤维生产工艺复杂 技术含量高 高性能碳纤维制备技术及配套设备主要控制在日本和美国手中 目前全球范围内能实现碳纤维工业化生产的国家仅十个左右 规模化生产企业也只有少数几家 而另一 方面全球碳纤维需求量迅猛增加 应用领域包括航空航天 兵器装备 电子通讯 轨道交通 船舶制造 汽车零部件 医疗器械 风电叶片 高端体育休闲用品 重大基础设施建设等领域 航空航天 航洋工程 新能源汽车 轨道交通 工程机械 风力发电 PAGE 7 17 全全球产能分球产能分布布 截至2017年 全球碳纤维产能超过14 7万吨 日本独占鳌头 日本东丽为碳纤维行业龙头 在日 本 韩国 法国 美国等地均有生产装置 并且先后完成多起行业内收购 25 19 17 7 6 6 5 4 4 7 全球碳纤维产能占比情全球碳纤维产能占比情况况 美国 日本 中国大陆 韩国 中国台湾 匈牙利 墨西哥 德国 法国 其他 数据来源 中商产业研究院整理 PAGE 7 18 全全球主要企业产球主要企业产能能 27100 15000 14900 14300 13900 8800 7200 7000 6000 4650 3600 3500 3100 2500 2000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 东丽 西格里 卓尔泰 克 三菱 帝人东 邦 台塑 赫氏 索尔维 中复神 鹰 江苏恒 神 陶氏奥 克斯 精工集 团 光威复 材 晓星 UMATEX 20172017年世界主要企业碳纤维产能情况年世界主要企业碳纤维产能情况 产能 吨 年 当前日本东丽碳纤维合计产能达4 2万吨 占全球总产能的28 6 除东丽外 日本三菱 帝人东 邦 德国西格里 台湾台塑 美国赫氏 韩国晓星 科隆 中国中复神鹰 江苏恒神 光威复材等公 司亦有碳纤维生产线 数据来源 中国石油和化学工业联合会 中商产业研究院 PAGE 7 19 市场分布市场分布 19 80 19 20 13 20 9 80 6 90 5 60 风电叶片 航空航天 体育休闲 汽车 混陪模成型 压力容器 20172017年全球碳纤维前五领域需求量年全球碳纤维前五领域需求量 单位 万吨 11 52 3 04 2 77 1 76 1 24 航空航天 体育休闲 风电叶片 汽车 混配模成 型 20172017年全球碳纤维前五领域市场份额年全球碳纤维前五领域市场份额 单位 亿美元 碳纤维用量占比前三的领域是风电叶片 航天航空和体育休闲 分别占比为23 5 22 8 和15 7 而碳纤维下游市场规模前三分别为航空航天 体育休闲和风电叶片 分别占比48 9 12 9 和11 8 数据来源 中国石油和化学工业联合会 中商产业研究院 PAGE 7 20 全球市场需求全球市场需求 6 8 7 5 8 4 9 2 10 2 11 2 0 2 4 6 8 10 12 2015 2016 2017 2018E 2019E 2020E 20152015 20202020年碳纤维需求量及预测情况年碳纤维需求量及预测情况 需求量 万吨 伴随着应用于飞机的复合材料比例 增加 碳纤维的质轻 高强在航空航天 领域的优势逐渐凸显 波音 空客相继 推出碳纤维复合材料质量占比50 的大 型客机 且空客350产能有较大增长 直接带来全球碳纤维产量的增加 2017年全球需求量约为8 4万吨 2009 2017年年均复合增长率为11 4 按照全球碳纤维需求量10 年均复合增 长率计算 到2020年碳纤维需求量将达 到11 2万吨 数据来源 中国石油和化学工业联合会 中商产业研究院 PAGE 7 21 国国内主要企业产能内主要企业产能 据不完全统计 多达45家 企业参与了碳纤维投资 到 2017年投入近300亿巨额资金 但直至2015年 我国碳纤维市 场开始进入理性化发展 各大 碳纤维企业开始拓宽视角 上 游下游齐发力 国内碳纤维产 业正在形成新的局面 60006000 46504650 35003500 31003100 18001800 18001800 12001200 600600 550550 500500 500500 360360 中复神鹰 江苏恒神 精功集团 光威复材 中安信 兰州蓝星 太钢钢科 中油吉化 吉林江城 上海石化 河南永煤 中简科技 中国主要碳纤维企业产能情况中国主要碳纤维企业产能情况 产能 吨产能 吨 年 年 资料来源 中国石油和化学工业联合会 中商产业研究院 PAGE 7 22 国内下游领域国内下游领域 25 5 25 5 13 0 7 7 5 5 4 3 3 8 5 2 9 5 国内碳纤维需求占比情况国内碳纤维需求占比情况 中国大陆体育 中国台湾体育 风电叶片 建筑补强 混配模成型 压力容器 航空航天 电子电器 汽车 其他 在我国碳纤维消费领域 体育休闲领 域竞争激烈 高端领域供应不足 2017年 我国碳纤维消费量约2 35万吨 其中体育 用品占消费比例51 而航空航天占比仅 3 8 但随着国产大飞机C919 C929的逐步 问世及军用飞机的研发 碳纤维复合材料 在航空航天领域的应用也将愈加广泛 另 外 随着战机的更新换代 更高碳纤维复 合材料含量的先进战机成为新需求 这将 成为国产碳纤维向高端领域发展的动力 资料来源 中国石油和化学工业联合会 中商产业研究院 PAGE 7 23 国内市场需求国内市场需求 13611 12793 14408 15963 16087 16685 16956 16740 1500 2000 2500 3600 7400 9620 12506 16258 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 2013 2014 2015 2016 2017 2018E 2019E 2020E 20132013 20202020年中国碳纤维需求量及预测年中国碳纤维需求量及预测 进口量 吨 国产量 吨 我国碳纤维需求随着自给率提高将有进一步增长 从产量和进口量趋势看 到2020年我国碳纤维 产量及进口量基本持平 消费量预计达到3 3万吨 2017 2020年年均复合增长率约12 0 资料来源 中国石油和化学工业联合会 中商产业研究院 PAGE 7 24 公公司部分产司部分产品品 光威复材 公司成立于1992年 2017年9月1日上市 致力于高性能碳纤维及复合材料的研发和生产 国内碳纤维行业第一家A股上市公司 公司以高端装备设计制造技术为支撑 形成了从原丝开始的碳纤维 织物 树脂 高性能预浸材料 复合材料制品的完整产业链布局 是目前国内碳纤维行业生产品种最全 生产技术最先进 产业链最完整的龙头企业之一 公司产品涵盖碳纤维原丝 PAN基 不同型号的碳纤维 T300 T700 T800 M40J M50J等型号 不同树脂基碳纤维预浸料 以及适用于不同行业的碳纤维复合材料制品 风电碳梁 玻纤管 渔具等 碳纤维 玻纤管 玻璃纤维预浸料 风电碳梁 镀银 暗 玻璃纤维 提花织物预浸料 企业分析企业分析 PAGE 7 25 2014年 承担了国家863计划 M55J级 碳纤 维制备项目 2002年开始研制碳纤维 2005年 光威拓展承担的两项 863 碳纤维专 项 通过鉴定 并建成国内首条CCF300百吨线 启动国产碳纤维航空应用验证 2008年 建成国内第一条千吨级碳纤维生产线 2017年 突破CCF1000和CCM55J碳纤维关键技 术 9月1日 在深圳证券交易所创业板挂牌上 市 2015年 自主研发制造温度为3000 超高温石 墨化炉 CCM46J石墨纤维工程化 2010 2013年 公司完善碳纤维产业链 并突 破T700级工程化关键技术 2016年突破了CCM50J关键技术 2010年 突破CCF700关键技术 2012年 公司开始研制T800级碳纤维 2013年 突破CCF800 CCM40J关键技术 形成 碳纤维全产业链条 发展历程发展历程 PAGE 7 26 创新成果创新成果 内容内容 干喷湿纺工艺技术 通过试验线试生产 验证了募投项目以干喷湿纺工艺生产T700S T800S低成本碳纤维 的工艺技术能力 产品各项性能指标与国际同级产品水平相当 生产效率明显提高 T800H一条龙项目 已经完成主导工艺评审 并完成了数字化车间评审 具备批量生产能力 正在进行工 程化应用验证 M40J一条龙项目 完成了主导工艺评审 任务书评审 复合材料验证 并开展了批次稳定性取样评价 经第三方评价 碳纤维性能全面达标 55J项目 相继突破关键技术和工程化生产 产品性能达到国际同类产品水平 通过 863 中期 检查 同时作为参研单位获批承担国家项目 正在配合应用单位进行复材性能评价 低成本预浸料高端应 用项目 完成批次预浸料物理性能和力学性能摸底测试 达到项目性能指标要求 24K大丝束项目 实现小批量生产 产品性能与国外同级别产品水平相当 并通过验证成为风电碳梁项 目的合格供应商 T1000级碳纤维 突破关键技术 产品性能经第三方检测 与国外同级别产品水平相当 资料来源 中商产业研究院整理 PAGE 7 27 4 99 4 68 5 43 6 33 9 49 13 64 0 75 0 51 1 76 1 99 2 37 3 77 0 1 2 3 4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 2013 2014 2015 2016 2017 2018 20132013 20182018年光威复材营收及净利增长情况年光威复材营收及净利增长情况 营收 亿元 净利 亿元 44 39 38 35 13 48 3 78 20182018年光威复材营收按产品分类占比情况年光威复材营收按产品分类占比情况 碳纤维及织物 碳梁 预浸料 制品及其他 2013 2018年光威复材营收从4 99亿元增长到13 64亿元 净利润从0 75亿元增长到3 77亿元 从 2018年产品营收占比来看 碳纤维及织物占比最高为44 39 2018年营收为6 03亿元 其次是碳梁产品 营收5 21亿元 数据来源 公司公告 中商产业研究院整理 03 芳纶纤维芳纶纤维 PAGE 7 29 定义及分类定义及分类 芳纶是一种性能优异的合成材料 芳纶全称为 聚苯二甲酰苯二胺 是一种新型高科 技合成纤维 具有超高强度 高模量和耐高温 耐酸耐碱 重量轻等优良性能 其强度是 钢丝的5 6倍 模量为钢丝或玻璃纤维的2 3倍 韧性是钢丝的2倍 而重量仅为钢丝的 1 5左右 在560度的温度下 不分解 不融化 它具有良好的绝缘性和抗老化性能 具 有很长的生命周期 芳纶主要分为对位芳纶 或称芳纶1414 芳纶II 为聚对苯二甲酰对苯二胺纤 维 间位芳