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勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

碳纤维行业深度研究报告

一、新材料之王：碳纤维性能优异，复合材料应用广泛

碳纤维在可量产纤维材料中性能最佳，是目前工程上可以大规模应

用的比强度最高的材料，其具有优异的物理、化学性能，在军工及民

用领域都有着广泛的应用，被称为21世纪的“黑色黄金”。碳纤维

复合材料即以碳纤维为增强体，以树脂、碳质、金属、陶瓷等为基体

所形成的复合材料，在结合增强体与基体优异性能的同时，应用范围

更加广泛。

1.1碳纤维性能优异，PAN基碳纤维占据主流地位

碳纤维：“新材料之王”。碳纤维（CarbonFiber）是由聚丙烯腈

（PAN）等有机纤维在1000~3000℃高温的惰性气体氛围中经氧化碳化

后制成的，含碳量在90%以上的无机高分子纤维，是目前可以获得的最

轻的无机材料之一。碳纤维的比强度和比模量等力学性能优异，且具

有低密度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、高导

电导热性、低热膨胀系数、高电磁屏蔽性等特点，其易加工、可设计

的性能使其广泛应用于航空航天、军工、能源、体育用品、汽车工业、

轨道交通和建筑补强等领域，是国防军工和国民经济不可或缺的战略

新兴材料，被誉为“新材料之王”。

按照原料不同，碳纤维可分为PAN基、粘胶基、沥青基碳纤维。按

照原材料不同，碳纤维主要分为粘胶基（纤维素基、人造丝基）、沥

青基（各向同性、中间相）和聚丙烯腈（PAN）基三大类。目前以聚丙

烯腈为原料制成的PAN基碳纤维占据主流地位，产量占碳纤维总量的

90%以上，如无特殊说明，本文所指碳纤维皆为PAN基碳纤维。

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

按照丝束大小，碳纤维可分为大丝束和小丝束碳纤维。一般按照碳

纤维中单丝根数与1000的比值命名，如12K指单束碳纤维中含有

12000根单丝的碳纤维。通常将24K及以下的碳纤维称为小丝束碳纤维，

初期以1K、3K、6K为主，后逐渐发展为12K和24K，主要应用于国防

军工等高科技领域以及体育休闲用品。通常将48K以上碳纤维称为大

丝束碳纤维，包括48K、60K、80K等（部分领域25K也可称为大丝

束），主要应用于能源、交运、建筑等工业领域。

按照力学性能，碳纤维可分为通用型和高性能型碳纤维。业内通常

采用日本东丽（TORAY）公司分类法，按照拉伸强度及模量标准进行分

类。其中通用型碳纤维强度为1000MPa、模量为100GPa左右。高性能

型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa以上）和高模型

（模量300GPa以上）和高强高模型等（强度4000MPa以上、模量

300GPa以上）。

1.2碳纤维产业链涉及较多工艺，复合材料应用广泛

碳纤维产业链从上游原油开始，延伸到终端军工、民用等各项应用：

原油经过炼制、裂解及氨氧化得到丙烯腈；丙烯腈经聚合和纺丝之后

得到聚丙烯腈（PAN）原丝；再经过预氧化、碳化后得到PAN基碳纤维；

碳纤维中加入树脂、上浆剂等形成碳纤维复合材料，最后由各种成型

加工工艺得到满足不同下游需求的最终产品

以碳纤维为增强体的复合材料性能更优，应用更广。复合材料通常

由基体和增强体通过一系列反应生成，除具有各材料组分自身独有的

性能外，还因为不同材料组分的界面结合效应使之具有更优异的综合

性能。碳纤维力学性能优异，但作为结构材料很少单独使用，一般是