大小丝束碳纤维工艺对比及产商规模一览

1.碳纤维大、小丝束定义

PAN基碳纤维按照纤维丝束大小分类，可分为小丝束和大丝束两类，具体分类方法按照K数不同进行划分。碳纤维是由许多平行的细丝组合而成，因而又会被称之为碳纤维丝束，丝束数就是指每束碳纤维中的单丝数量。那1K就代表一束碳纤维中含有1000根原丝。同理，3K代表的就是3000K根。目前碳纤维行业内通常将每束碳纤维根数≥48K称之为大丝束碳纤维。即丝束数1k、3K、6K、12K、24K被称之为小丝束碳纤维，丝束数超过48K，为大丝束或工业级碳纤维。

2.大小丝束生工工艺区别

（1）原丝

碳纤维制备的关键就是碳纤维原丝。原丝性能好坏直接决定制备的碳纤维性能好坏。日本东丽、东邦公司以及美国的海克塞尔公司不但不转让制备小丝束碳纤维原丝技术，也不对外出售产品。但是大丝束碳纤维原丝属于民用聚丙烯腈（即腈纶丝）范畴，可以在国外商品市场自由买卖，不受任何限制。制备小丝束碳纤维的原丝价格是民用聚丙烯腈原丝价格的4倍。

（2）工艺区别

大丝束碳纤维应用存在很多技术问题，主要是展纱的工艺和效果。相对于小丝束而言，大丝束纤维聚积，展纱效果不好，会导致纱片难以均匀浸润，纱片厚度和质量很难达到产品结构设计要求，在展纱过程中也会容易出现纱毛，导致乱纱和断纱，影响生产效率和产品外观以及最终产品性能。

大丝束碳纤维稳定性不如小丝束碳纤维好，大丝束碳纤维树脂界面剪切强度低于小丝束碳纤维。与大丝束碳纤维材料相比，小丝束碳纤维碳化设备好，生产工艺把控严格，其性能普通比大丝束纤维要好。从小丝束碳纤维发展开始就多用于航空航天、军工国防等高端应用领域。

3.大小丝束成本区别

早期由于当时碳纤维研究主要集中在军工领域应用，大丝束还很难满足需求（性能不满足，稳定性也不如小丝束等），所以国内当时集中研究了小丝束。随着行业的发展以及民用市场领域的巨大潜力释放，高质量、高性价比的大丝束碳纤维呼之欲出。

民用聚丙烯腈原丝是制备大丝束碳纤维的原丝，通常原丝价格约为制备碳纤维成本的60%左右。由于，大丝束原丝价格相对较低，因此，大丝束碳纤维的售价可以控制到小丝束碳纤维的50%-60%左右。目前市场上一些大丝束碳纤维主要性能已经接近甚至超过部分小丝束碳纤维。比如美国卓尔泰克公司的大丝束碳纤维PAN-EX35拉伸强度和模量都超过日本东丽公司小丝束T300，且价格相对较低。目前大丝束碳纤维拉神强度能达到3.5-5.0Gpa、拉伸模量230-290Gpa。而T300和T700拉伸模量都在230Gpa，T300抗拉强度在3.4Mpa,T700抗拉强度在4.8Gpa左右。

4.大丝束生产商一览

a.被日本东丽公司收购的美国卓尔泰克Zoltek。其中最具代表性的大丝束碳纤维产品是ZOLTEK PX35，是一款典型低成本商业化碳纤维。应用领域：汽车（聚氨酯系统用于结构和半结构应用）、风电梁帽、土木工程（桥梁）、高压储气瓶、海洋钻井拉挤杆等。

b.欧洲SGL(西格里)：目前的最新产品里已经没有24k规格碳纤维，全部为50K规格大丝束碳纤维，力学性能也得到优化。其应用领域：汽车的基于碳纤维电池外壳、航空航天客机门框以及小型飞机、直升机和空中出租车以及工业领域。

c.日本三菱：日本三菱开发了50K、60K规格的大丝束碳纤维TRW40(50K)和TRH50(60K)。

（2）国内大丝束生产商

目前国内突破大丝束碳纤维技术的制造商较少，典型代表有上海石化、吉林化纤和兰州蓝星等。除上述三家以外，目前吉林碳谷在建50K规格的大丝束原丝生产线，新疆隆炬48k碳纤维生产线也试车成功。从技术路线上讲，上海石化和蓝星均采用NaSCN（硫氢化钠）湿法工艺，吉林碳谷原丝技术与SGL相近。

a.上海石化：于2018年成功试制出48K大丝束碳纤维。2021年1月，上海石化1.2万吨/年48K大丝束碳纤维项目正式开工建设，总投资35亿元。2022年8月，上海石化首套大丝束碳纤维生产线实现中交。

b.吉林化纤：2017年开始研究48K大丝束碳纤维原丝，2018年成功开发出48K碳纤维原丝聚合、纺丝工艺技术，2019年获得首批120吨48K大丝束碳纤维原丝出口订单。2022年8月，高产高性能50K大丝束碳化线投产，标志着年产1.5万吨碳纤维项目历时2年全面竣工。主要用于风力发电叶片等。目前吉林化纤碳纤维总产能提升至3.5万吨。

c.兰州蓝星：2018年蓝星集团投资上亿对现有原丝生产线进行技术改造，产品由原来24K升级至50K。2019年下半年其50K碳纤维生产线全线通过。2022年公司计划投资3.7亿元，新建产能5000吨原丝纺丝生产线和年2500吨碳纤维生产线，完成后兰州纤维将拥有年产3500-4000吨碳纤维能力。目前碳纤维大丝束产能1500吨，碳纤维原丝4000吨产能。

截至 2018 年，以东丽、三菱、东邦为首的日本企业占据了整个小丝束市场产能的 49%。尤其近期东丽宣布要对美国南卡罗来纳州斯帕坦堡的工厂和位于韩国龟尾的工厂进行投资、增加生产线，预计从2025年开始，将会使东丽常规碳纤维（小丝束）年产能增至35000吨，年产能提高20%以上。而中国的中复神鹰由于西宁年产2.5万吨项目全面投产，届时2023年末该公司年产能将达到2.85万吨/年，位居全球第二。

美国赫氏、德国西格里、日本三菱三家企业基本垄断了整个大丝束碳纤维市场，分别占比 58%、31%、9%。由于这几年航空领域的影响以及风电资源的需求的影响，大丝束碳纤维材料已由汽车材料应用，转变为由风电叶片、储氢瓶等拉动需求。碳纤维的市场已转变为航空航天与工业双驱动格局。

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