碳纤维行业从48K大丝束技术突破到风电叶片规模化应用,经历了技术攻关、工艺贯通、产业化落地三个关键拐点,其中2018年3月上海石化成功试制出国内真正意义上的48K大丝束碳纤维并贯通工艺全流程,是行业从实验室走向工业化的标志性节点。这一突破的意义在于:大丝束碳纤维作为“工业级”碳纤维,其核心下游正是风电叶片等民用领域,而2022年7月全球风电巨头维斯塔斯的碳梁专利到期,则进一步打开了国产大丝束碳纤维在风电叶片上的应用空间。
从48K起步:国产大丝束的技术攻坚
大丝束与小丝束的分界点为24K,48K及以上属于大丝束范畴。与小丝束用于航空航天等高端领域不同,大丝束主要面向风电、轨道交通等工业场景,因此也被称为“工业级”碳纤维。在2016年之前,国内大丝束碳纤维长期受制于设备与工艺瓶颈。2016年5月,上海石化正式开展碳纤维48K大丝束原丝工业化研究试验,标志着国产大丝束技术攻关的起点。
此后两年间,国内多家企业相继取得突破:2017年7月,吉林碳谷在24K原丝经验基础上开始研究48K大丝束碳纤维原丝;2018年1月,上海石化成功开发大丝束碳纤维聚合、纺丝、氧化碳化工艺技术,形成千吨级聚丙烯腈基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包。
2018:工艺全流程贯通的标志性节点
2018年3月,上海石化成功试制出国内真正意义上的48K大丝束碳纤维,并贯通工艺全流程,这是国产大丝束碳纤维从“能做出来”到“能稳定做出来”的关键一跃。同年8月,其“聚丙烯腈(PAN)基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发”项目通过国内专家组鉴定,标志着国内突破大丝束瓶颈。
同期,行业协同攻关也在推进:2018年7月,吉林碳谷成功开发48K碳纤维原丝的聚合、纺丝工艺技术,形成千吨级48K碳纤维原丝技术工艺包;2019年7月,吉林碳谷联合吉林宝旌、长春工业大学完成的“25K~50K聚丙烯腈基原丝及碳纤维关键技术和产业化开发”项目通过鉴定,项目总体技术达到国际先进水平;2020年7月,兰州蓝星“千吨级NaSCN法50K大丝束碳纤维产业化关键技术及装备研究”项目通过技术成果鉴定,填补了国内50K碳纤维产品的市场空白。
从技术突破到风电应用:专利到期打开空间
技术突破之后,下游应用的打开还需要契机。2022年7月19日,全球风电巨头维斯塔斯的碳梁专利保护到期,意味着其他风电叶片厂商也可以生产应用此类碳梁的产品。这一事件催化了市场对碳纤维板块的关注,但其背后真正的产业趋势,是我国碳纤维大丝束技术的日益成熟——设备完成国产化、产能实现规模化后,降本随之而来,下游应用领域也随之拓宽。
从行业格局看,2020年全球碳纤维销量中,标模大丝束占比已达45%,是占比最高的品类。大丝束下游应用更为广泛,随着国产化普及,未来其占比还将进一步提升。对风电叶片而言,碳纤维主要运用于叶片、梁等结构件,大丝束碳纤维的降本与规模化供应,正是其从航空航天“贵族材料”走向工业普及的关键支撑。
常见问题
为什么48K大丝束对风电叶片如此重要?
48K大丝束碳纤维属于“工业级”碳纤维,其成本低于小丝束,性能满足风电叶片对强度与刚度的要求。相比小丝束主要用于航空航天等高端领域,大丝束的性价比优势使其成为风电叶片等工业场景的理想增强材料。
维斯塔斯专利到期意味着什么?
2022年7月19日维斯塔斯碳梁专利到期后,其他风电叶片厂商也可生产应用此类碳梁的产品,这为国产大丝束碳纤维在风电叶片领域的应用打开了更广阔的空间,也催化了市场对碳纤维板块的关注。
国产大丝束碳纤维的技术突破经历了多长时间?
从2016年5月上海石化启动48K大丝束原丝工业化研究,到2018年3月成功试制并贯通工艺全流程,再到2020年7月兰州蓝星50K产品填补国内空白,国产大丝束碳纤维从技术攻关到产业化落地经历了约四年时间,期间多家企业协同推进,逐步突破设备与工艺瓶颈。