碳纤维市场增长中,一步法聚合工艺在小丝束领域占主导,两步法更适合大丝束扩产,两者将分别受益于不同的下游需求放量。一步法工序少、转化率高,利于快速扩产,国内以小丝束为主的厂商(如中简科技、光威复材、恒神股份、中复神鹰)普遍采用该工艺;两步法工艺复杂但聚合釜产能大,适合大丝束生产,国内代表厂商为吉林碳谷。新能源、航空航天等下游需求增长将同时拉动两种工艺路线,但小丝束领域一步法、大丝束领域两步法的格局短期内不会改变。
一步法与两步法的核心差异
在碳纤维原丝的聚合环节,一步法(均相溶液聚合)与两步法(水相沉淀聚合)存在显著区别。根据资料,一步法流程较短、工序较少、转化率高,但纯度较低;两步法工艺相对复杂,但聚合釜生产能力较大,适合生产大丝束。具体对比见下表:
| 维度 | 一步法 | 两步法 |
|---|---|---|
| 特点 | 均相溶液聚合,流程短,操作性强,聚合纺丝一条线 | 水相沉淀聚合,工艺复杂,可获高分子量PAN |
| 适用丝束 | 小丝束 | 大丝束 |
| 主要厂商 | 东丽、中简科技、光威复材、恒神股份、中复神鹰 | 陶氏、三菱丽阳、吉林碳谷 |
| 优点 | 转化率高,单体回收量小 | 聚合釜产能大,聚合热移除效率高 |
| 缺点 | 纯度较低,后期粘度大 | 转化率较低,未聚合体回收量大 |
国内厂商的技术路线选择
从国内主要碳纤维企业的技术路线来看,小丝束厂商几乎全部采用一步法,大丝束则以两步法为主。吉林碳谷作为国内最大的原丝厂商,采用两步法工艺,产品以大丝束(24K/25K/48K)为主,其原丝产能和扩产产能均遥遥领先。中简科技、光威复材、恒神股份、中复神鹰等小丝束厂商则统一使用一步法,溶剂多为DMSO,纺丝工艺覆盖湿法和干喷湿纺。
下游需求对工艺路线的影响
新能源、航空航天等下游领域对碳纤维的需求增长,将同时拉动小丝束和大丝束市场。小丝束碳纤维主要用于航空航天、高端体育器材等对性能要求高的领域,一步法凭借其转化率高、工序少的优势,能快速响应扩产需求;大丝束碳纤维则更多应用于风电叶片、汽车轻量化等成本敏感领域,两步法因聚合釜产能大、适合规模化生产,更匹配大丝束的扩产节奏。两种工艺路线将并行发展,各自受益于不同细分市场的增长。
常见问题
一步法和两步法哪个更先进?
两者各有优劣,不存在绝对先进之分。一步法转化率高、工序少,适合小丝束生产;两步法聚合釜产能大,适合大丝束生产。国内厂商根据自身产品定位选择不同工艺路线。
国内碳纤维企业主要采用哪种工艺?
国内以小丝束为主的厂商(如中简科技、光威复材、恒神股份、中复神鹰)普遍采用一步法;大丝束代表企业吉林碳谷采用两步法。
碳纤维市场增长会改变现有工艺格局吗?
不会根本改变。小丝束领域一步法、大丝束领域两步法的格局短期内将维持,两种工艺将分别受益于不同下游需求放量。