1.碳纖維大、小絲束定義

PAN基碳纖維按照纖維絲束大小分類，可分為小絲束和大絲束兩類，具體分類方法按照K數(shù)不同進(jìn)行劃分。碳纖維是由許多平行的細(xì)絲組合而成，因而又會(huì)被稱之為碳纖維絲束，絲束數(shù)就是指每束碳纖維中的單絲數(shù)量。那1K就代表一束碳纖維中含有1000根原絲。同理，3K代表的就是3000K根。目前碳纖維行業(yè)內(nèi)通常將每束碳纖維根數(shù)≥48K稱之為大絲束碳纖維。即絲束數(shù)1k、3K、6K、12K、24K被稱之為小絲束碳纖維，絲束數(shù)超過(guò)48K，為大絲束或工業(yè)級(jí)碳纖維。

2.大小絲束生工工藝區(qū)別

（1）原絲

碳纖維制備的關(guān)鍵就是碳纖維原絲。原絲性能好壞直接決定制備的碳纖維性能好壞。日本東麗、東邦公司以及美國(guó)的?？巳麪柟静坏晦D(zhuǎn)讓制備小絲束碳纖維原絲技術(shù)，也不對(duì)外出售產(chǎn)品。但是大絲束碳纖維原絲屬于民用聚丙烯腈（即腈綸絲）范疇，可以在國(guó)外商品市場(chǎng)自由買賣，不受任何限制。制備小絲束碳纖維的原絲價(jià)格是民用聚丙烯腈原絲價(jià)格的4倍。

（2）工藝區(qū)別

大絲束碳纖維應(yīng)用存在很多技術(shù)問(wèn)題，主要是展紗的工藝和效果。相對(duì)于小絲束而言，大絲束纖維聚積，展紗效果不好，會(huì)導(dǎo)致紗片難以均勻浸潤(rùn)，紗片厚度和質(zhì)量很難達(dá)到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，在展紗過(guò)程中也會(huì)容易出現(xiàn)紗毛，導(dǎo)致亂紗和斷紗，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品外觀以及最終產(chǎn)品性能。

大絲束碳纖維穩(wěn)定性不如小絲束碳纖維好，大絲束碳纖維樹(shù)脂界面剪切強(qiáng)度低于小絲束碳纖維。與大絲束碳纖維材料相比，小絲束碳纖維碳化設(shè)備好，生產(chǎn)工藝把控嚴(yán)格，其性能普通比大絲束纖維要好。從小絲束碳纖維發(fā)展開(kāi)始就多用于航空航天、軍工國(guó)防等高端應(yīng)用領(lǐng)域。

3.大小絲束成本區(qū)別

早期由于當(dāng)時(shí)碳纖維研究主要集中在軍工領(lǐng)域應(yīng)用，大絲束還很難滿足需求（性能不滿足，穩(wěn)定性也不如小絲束等），所以國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)集中研究了小絲束。隨著行業(yè)的發(fā)展以及民用市場(chǎng)領(lǐng)域的巨大潛力釋放，高質(zhì)量、高性價(jià)比的大絲束碳纖維呼之欲出。

民用聚丙烯腈原絲是制備大絲束碳纖維的原絲，通常原絲價(jià)格約為制備碳纖維成本的60%左右。由于，大絲束原絲價(jià)格相對(duì)較低，因此，大絲束碳纖維的售價(jià)可以控制到小絲束碳纖維的50%-60%左右。目前市場(chǎng)上一些大絲束碳纖維主要性能已經(jīng)接近甚至超過(guò)部分小絲束碳纖維。比如美國(guó)卓爾泰克公司的大絲束碳纖維PAN-EX35拉伸強(qiáng)度和模量都超過(guò)日本東麗公司小絲束T300，且價(jià)格相對(duì)較低。目前大絲束碳纖維拉神強(qiáng)度能達(dá)到3.5-5.0Gpa、拉伸模量230-290Gpa。而T300和T700拉伸模量都在230Gpa，T300抗拉強(qiáng)度在3.4Mpa,T700抗拉強(qiáng)度在4.8Gpa左右。

4.大絲束生產(chǎn)商一覽

a.被日本東麗公司收購(gòu)的美國(guó)卓爾泰克Zoltek。其中最具代表性的大絲束碳纖維產(chǎn)品是ZOLTEK PX35，是一款典型低成本商業(yè)化碳纖維。應(yīng)用領(lǐng)域：汽車（聚氨酯系統(tǒng)用于結(jié)構(gòu)和半結(jié)構(gòu)應(yīng)用）、風(fēng)電梁帽、土木工程（橋梁）、高壓儲(chǔ)氣瓶、海洋鉆井拉擠桿等。

b.歐洲SGL(西格里)：目前的最新產(chǎn)品里已經(jīng)沒(méi)有24k規(guī)格碳纖維，全部為50K規(guī)格大絲束碳纖維，力學(xué)性能也得到優(yōu)化。其應(yīng)用領(lǐng)域：汽車的基于碳纖維電池外殼、航空航天客機(jī)門(mén)框以及小型飛機(jī)、直升機(jī)和空中出租車以及工業(yè)領(lǐng)域。

c.日本三菱：日本三菱開(kāi)發(fā)了50K、60K規(guī)格的大絲束碳纖維TRW40(50K)和TRH50(60K)。

（2）國(guó)內(nèi)大絲束生產(chǎn)商

目前國(guó)內(nèi)突破大絲束碳纖維技術(shù)的制造商較少，典型代表有上海石化、吉林化纖和蘭州藍(lán)星等。除上述三家以外，目前吉林碳谷在建50K規(guī)格的大絲束原絲生產(chǎn)線，新疆隆炬48k碳纖維生產(chǎn)線也試車成功。從技術(shù)路線上講，上海石化和藍(lán)星均采用NaSCN（硫氫化鈉）濕法工藝，吉林碳谷原絲技術(shù)與SGL相近。

a.上海石化：于2018年成功試制出48K大絲束碳纖維。2021年1月，上海石化1.2萬(wàn)噸/年48K大絲束碳纖維項(xiàng)目正式開(kāi)工建設(shè)，總投資35億元。2022年8月，上海石化首套大絲束碳纖維生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)中交。

b.吉林化纖：2017年開(kāi)始研究48K大絲束碳纖維原絲，2018年成功開(kāi)發(fā)出48K碳纖維原絲聚合、紡絲工藝技術(shù)，2019年獲得首批120噸48K大絲束碳纖維原絲出口訂單。2022年8月，高產(chǎn)高性能50K大絲束碳化線投產(chǎn)，標(biāo)志著年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸碳纖維項(xiàng)目歷時(shí)2年全面竣工。主要用于風(fēng)力發(fā)電葉片等。目前吉林化纖碳纖維總產(chǎn)能提升至3.5萬(wàn)噸。

c.蘭州藍(lán)星：2018年藍(lán)星集團(tuán)投資上億對(duì)現(xiàn)有原絲生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造，產(chǎn)品由原來(lái)24K升級(jí)至50K。2019年下半年其50K碳纖維生產(chǎn)線全線通過(guò)。2022年公司計(jì)劃投資3.7億元，新建產(chǎn)能5000噸原絲紡絲生產(chǎn)線和年2500噸碳纖維生產(chǎn)線，完成后蘭州纖維將擁有年產(chǎn)3500-4000噸碳纖維能力。目前碳纖維大絲束產(chǎn)能1500噸，碳纖維原絲4000噸產(chǎn)能。

截至 2018 年，以東麗、三菱、東邦為首的日本企業(yè)占據(jù)了整個(gè)小絲束市場(chǎng)產(chǎn)能的 49%。尤其近期東麗宣布要對(duì)美國(guó)南卡羅來(lái)納州斯帕坦堡的工廠和位于韓國(guó)龜尾的工廠進(jìn)行投資、增加生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)從2025年開(kāi)始，將會(huì)使東麗常規(guī)碳纖維（小絲束）年產(chǎn)能增至35000噸，年產(chǎn)能提高20%以上。而中國(guó)的中復(fù)神鷹由于西寧年產(chǎn)2.5萬(wàn)噸項(xiàng)目全面投產(chǎn)，屆時(shí)2023年末該公司年產(chǎn)能將達(dá)到2.85萬(wàn)噸/年，位居全球第二。

美國(guó)赫氏、德國(guó)西格里、日本三菱三家企業(yè)基本壟斷了整個(gè)大絲束碳纖維市場(chǎng)，分別占比 58%、31%、9%。由于這幾年航空領(lǐng)域的影響以及風(fēng)電資源的需求的影響，大絲束碳纖維材料已由汽車材料應(yīng)用，轉(zhuǎn)變?yōu)橛娠L(fēng)電葉片、儲(chǔ)氫瓶等拉動(dòng)需求。碳纖維的市場(chǎng)已轉(zhuǎn)變?yōu)楹娇蘸教炫c工業(yè)雙驅(qū)動(dòng)格局。

此文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)整理編譯，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流，引用請(qǐng)注明出處。