碳纤维按丝束数量分为小丝束与大丝束——小于24K为小丝束,48K以上为大丝束。小丝束因稳定性要求更高、更易调整,被称为“宇航级”碳纤维,主要用于国防军工、航空航天;大丝束则被称为“工业级”碳纤维,面向风电、轨道交通等工业领域。 从产业链位置看,中国企业在大丝束原丝与碳纤维关键技术上已相继实现突破,正从进口依赖转向国产替代;而在小丝束军工领域,仍需持续深耕。
大小丝束的分工格局
碳纤维的分类方法很多,最普遍的是按一束材料中的碳纤维数量划分。这里的量词是K,1K表示一束碳纤维中有1000根丝。两类产品下游场景差异极大:小丝束用于飞机机身、机翼、整流罩、地板梁,以及军工装备的不同部位;大丝束则用于风电叶片与梁、轨道交通车体。汽车、建筑、体育等领域则介于两者之间,小丝束与大丝束均有应用。
从销量结构看,据赛奥碳纤维《2020全球碳纤维复合材料市场报告》(长江证券研究所整理),2020年全球碳纤维销量占比中,标模-大丝束占45%,标模-小丝束占41%,中模量占13%,高模量占1%。大丝束已成为占比最高的单一类别。
国产大丝束的关键突破
国内企业在大丝束原丝及碳纤维关键技术上相继取得进展。上海石化自2016年起开展48K大丝束原丝工业化研究试验,2018年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,并试制出国内真正意义上的48K大丝束碳纤维、贯通工艺全流程;同年8月,相关项目通过国内专家组鉴定,标志着国内突破大丝束瓶颈。吉林碳谷在24K原丝经验基础上研究48K大丝束碳纤维原丝,2018年形成千吨级48K碳纤维原丝技术工艺包;2019年,吉林碳谷与吉林宝旌、长春工业大学合作的“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。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。
设备国产化与产能规模化,是新材料降本并拓宽下游应用的一般路径。大丝束降本已初步完成,后续方向是应用领域的拓宽;小丝束成本较高,还需进一步降本。
常见问题
小丝束和大丝束的核心区别是什么?
划分标准是每束碳纤维的根数:小于24K为小丝束,48K以上为大丝束。小丝束稳定性更高、更易调整,被称为“宇航级”,用于国防军工与航空航天;大丝束面向风电、轨道交通等工业领域,被称为“工业级”。
中国企业在全球碳纤维产业链中处于什么位置?
在大丝束方向,国内已实现原丝与碳纤维关键技术的多点突破,具备从技术工艺包到产业化装备的积累,处于由进口依赖转向国产替代的追赶位置。在小丝束军工方向,仍需持续深耕。
为什么大丝束的应用空间更受关注?
大丝束下游本身更为广泛,叠加国产化推进带来的降本,应用场景进一步拉宽。据2020年全球碳纤维销量占比数据,标模-大丝束以45%位居各类别之首。