碳纤维性能、分类及产业链情况如何？

性能优越，用途广泛前景光明。

性能优异。碳纤维被称为“新材料之王”，是由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘胶） 等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维。 碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，密度是钢的1/4，比强度比钢大16倍，是 目前已大规模生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的纤维，同时具有 导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能。

原材料种类多样满足应用需求。碳纤维根据原丝种类主要分为PAN基碳纤维、沥青 基碳纤维和粘胶基碳纤维。PAN基碳纤维由于生产工艺相对简单，产品力学性能优 异，是碳纤维中用途最广、用量最大、性能最好的纤维，聚丙烯腈(PAN)基碳纤维 在碳纤维的生产中占有绝对优势，自20世纪60年代问世以来，迅速占据主流地位； 沥青基、粘胶基的产量规模较小，目前碳纤维一般指PAN基碳纤维。

PAN基碳纤维强度丝束分类。根据力学性能分类，碳纤维可分为高强型（GQ）、高 强中模型（QZ）、高模型（GM）、高强高模型（QM）。根据丝束数量，碳纤维主 要有3K、12K、24K、48K等规格，分为大丝束和小丝束，3-24K（含）为小丝束产 品，一般用于航天军工等高科技领域，以及体育用品中产品附加值较高的产品类别， 主要下游产品包括飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等，24K 以上为大丝束产品，主要应用于风电叶片和民用包括土木建筑、交通运输和能源等 行业，主要下游产品包括风电叶片、建筑补强产品、抽油杆、压力容器等。

碳纤维产业链由上游的原油化工产业，中游的原丝加工、碳纤维相关产物以及碳纤 维复合材料生产加工以及下游的应用市场组成。 （1）上游原材料丙烯腈丰富易得。通过从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制备丙 烯，并经氨氧化后得到碳纤维生产的主要原材料丙烯腈。丙烯腈经过聚合阶段形成 聚丙烯腈溶液进入纺丝阶段得到碳纤维原丝。

（2）中游形成性能完善的复合材料。将碳纤维原丝进行预氧化、氧化、低温和高温 碳化后生产出碳纤维及碳纤维产品，与不同的基体材料结合形成碳纤维复合材料。 根据基体材料类型划分，可分为树脂基、金属基、陶瓷基、橡胶基等复合材料，不同 分类的基体材料性能优势不同且差异巨大。

树脂基复合材料较大程度的保留了碳纤维的高强度和高模量性能，主要应用于建筑、 化学、交通、医疗和航空航天领域，是高端行业提升设备性能和追求轻量化优势的 必备材料之一。金属基复合材料完善了硬度等方面的性能，在航空航天、汽车制造 和体育装备上应用较多，弥补了碳纤维树脂基复合材料剧烈碰撞后崩碎的缺陷。树 脂基和金属基材料无法面对超高温场合，因此无法应用于发动机相关的领域，陶瓷 基复合材料完善了耐高温方面的性能，碳纤维陶瓷基复合材料就是针对这一高端领 域而特制的一种复合材料。橡胶基复合材料完善了耐摩擦方面的性能，是工业耐磨 领域上的一个重要应用方式，广泛应用于耐磨衬轮、特殊密封件。

（3）下游应用领域快速拓展，产品附加值大幅提升。碳纤维复合材料经过各种成型 工艺得到下游应用所需的最终产品。随着科技的进步与发展，碳纤维下游应用市场 历经起步、成长、扩张和全面发展四阶段，发展可持续性强，应用领域覆盖范围广，目前已经应用于航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通 建设、海洋等领域，是国防军工和国民经济发展不可或缺的重要战略物资。碳纤维 产品的经济属性在于其附加值高，技术创造的价值在产品附加值中占主要比重，因 而具有较高的价值增长和经济效益，其中以航空复合材料增值最多。