碳纤维复材产业链及成型工艺分析

最佳答案 匿名用户编辑于2024/10/24 16:23

产业链各环节分工明确。

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是碳纤维的主流,占市场份额的 90%以上。聚丙烯 腈(PAN)基碳纤维复材产业链包括:丙烯腈、原丝、碳纤维、复合材料、消费品 等几个环节。 产业链上游采购丙烯腈,并通过聚合和纺丝生产原丝。丙烯腈为石油化工产 品,价格受国际石油价格波动影响,国内供应商包括中石化、中石油、江苏斯尔 邦石化等。产业链中游生产碳纤维及碳纤维复合材料,包含碳纤维生产、预浸料 生产、碳纤维复合材料结构件生产等各个环节。产业链下游将碳纤维复合材料应 用于航空航天、风机叶片、体育休闲等各个领域。

根据《2023 全球碳纤维复合材料市场报告》,国内碳纤维生产企业可以划分 为三类:航空航天军工应用企业、高性能工业应用企业、大丝束工业应用企业。 航空航天军工应用企业,主要针对航空航天兵器海工及核工军品市场,以及 商用航空航天、通用航空等市场,供应商包括光威复材、中简科技、太钢钢科等, 此外,也包括中复神鹰及恒神股份的部分产能、煤化所扬州基地、西安康本、河 南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等。 高性能工业应用企业,主要针对高端体育器材、飞行汽车、高性能热场材料、 先进电子、先进高压容器等先进工业领域,以中复神鹰、江苏恒神、长盛科技为 代表。 低成本工业应用企业,主要针对是风电叶片、新能源汽车、轨道交通、常规 体育器材、常规热场材料、新型功能材料等,以吉林化纤、宝旌、上海石化、蓝 星为代表,也包括新创碳谷、新疆隆矩等。 2023 年,中国碳纤维的运行产能为 14.08 万吨,相比 2022 年的 11.21 万吨 增长了 26%,国产纤维供应量为 5.30 万吨,占总需求的 77%,同比增长 18%。中 复神鹰是国内产量最大的碳纤维厂商,截至 2023 年末总产能达 2.85 万吨,2023 年碳纤维产量 1.98 万吨;光威复材和中简科技的碳纤维产品主要用于航空航天领域,毛利率较高,2023 年光威复材和中简科技碳纤维及织物的毛利率分别为 61.85%和 67.70%。

树脂基碳纤维复合材料成型工艺主要包括拉拔成型、缠绕成型、树脂传递模 塑(RTM)成型、冲压成型、热压罐成型和注射成型等。

从成型工艺看,预浸铺放(具体包括热压罐成型、冲压成型等工艺)和缠绕 拉挤(具体包括缠绕成型、拉挤成型等工艺)为碳纤维复材成型最主要的工艺类 型。2023 年,由于航空航天军工市场的增长以及风电市场的疲软,预浸铺放工艺 超过缠绕拉挤工艺,回到业界第一大工艺的地位,全球树脂基碳纤维复材需求量 中,约 33%采用预浸铺放工艺,约 32%采用缠绕拉挤工艺。

热压罐工艺是航空航天复材零部件生产的通用工艺,预浸料生产是其中关键 环节。热压罐成型工艺是目前航空航天系统最为常用的复合材料结构、蜂窝夹芯 结构及金属或复合材料胶接结构的成型方法,生产的产品具备刚度强度高、内部 质量优良、性能稳定、可适用各种大型工装模具等特性。热压罐成型工艺主要应 用于结构效率高、尺寸较大、性能要求稳定、制造难度大的飞机复材零件或整体 构件。预浸料是指用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物,制成树 脂基体与增强体的组合物,是制造复合材料的中间材料。根据佳力奇,其采购用 于航空航天零部件生产的预浸料均价约 1000 元/平方米和 700 元/平方米。2023 年,光威复材的预浸料销售均价约 53 元/平方米,价格较低或由于其预浸料主要 用于渔具、体育休闲等领域。

国内航空航天预浸料厂商主要包括中航高科(子公司航空工业复材)、恒神 股份、光威复材等。中航高科和光威复材的预浸料业务毛利率在 35%左右,恒神 股份预浸料业务毛利率达 48%。从成本端看,直接材料成本是预浸料生产的主要 成本,材料成本率在 50%左右。

航空复材零部件定制化程度较高,如机体制造涉及机翼、机身、尾翼等多个 部件,不同型号飞机的不同部件在选材、技术等方面要求各不相同。目前,军用 航空零部件制造企业的数量较少,主要包括军用飞机主机厂内部配套企业、航空 航天科研机构和具备相应资质的民营企业,其中民营企业包括佳力奇、航天环宇、 广联航空、四川新万兴、成都泰格尔等。

航空航天复材结构件生产中,主要成本为材料成本。以佳力奇为例,直接材 料成本占公司成本的 70%左右。2023 年,佳力奇“飞机复材零部件”毛利率 34.04%, “导弹复材零部件”毛利率 18.73%。佳力奇的收入结构中“制造和技术服务”基 本不消耗原材料,按直接材料成本与飞机和导弹复材零部件的合计收入比值看, 2023 年材料成本率 51%。佳力奇的直接材料成本中,以预浸料为主,占比 90%左 右。