碳素纤维复合材料可行性研究报告.docx

1、碳素纤维复合材料可行性研究报告年产50万吨碳素纤维复合材料建设项目可行性研究报告 江苏荣浩新能源有限公司第一章 总论 1.1 企业简介1.1.1 项目基本情况1、项目名称碳纤维复合材料生产及研发项目 2、企业名称江苏荣浩碳素纤维复合材料有限公司 3、项目注册地点江苏省泗阳县经济开发区 4、项目总投资100000万元人民币 其中：固定资产投资：70000万元人民币。 流动资金投资: 30000万元人民币。 5、项目实施计划项目共分两期实施：第一期投资30000万元人民币固定资产投资21000万元人民币。流动投资资金9000万元人民币。第二期投资70000万元人民币固定资产投资49000万元人民币

2、。流动投资资金21000万元人民币。 1.1.2 经营范围与规模碳纤维织物及纤维系列产品的生产、销售和研究，年产碳素纤维布4800万平方米。开发系列下延产品。 1.1.3 投资目的通过独资或合资经营方式，利用国际先进技术和设备，生产碳素纤维产品，满足国内外市场需求，加快企业发展，使资方获得社会经济双收益。 1.1.4 出资由投资方全额出资。1.1.5 风险及收益分配投资方独立享受利润及承担风险。 1.2 项目的由来及发展概况人类使用的材料经历了天然材料、加工材料、合成材料而进入到目前第四代的复合材料时代。复合材料是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成的多相材料。它不仅能保持其原组分各

3、自具有的部分特性，使各组分性能得到相互补充，甚至还可能赋予原组分呈单一材料时所不具备的优异性能。随着高性能碳素纤维复合材料的开发和利用，也促使复合材料从玻璃纤维增强塑料的第一代进入以碳素纤维增强塑料（CFRP）为代表的新时期。由于碳素纤维复合材料具有质轻、强度高、弹性系数高、耐高温、耐腐蚀、形体稳定、耐冲击等优异的特性，被广泛应用于航空航天、建筑器材及材料、体育器械、交通运输、大型机电零部件、输油管道等行业领域，并且具有广阔的市场前景。因此投资方本着互惠互利的原则，果断决策，拟在江苏泗阳经济开发区建立“江苏荣浩碳素纤维复合材料有限公司”，年产4800万米碳素纤维复合材料及相关产品。第二章 产品

4、分析与市场预测 1.1 碳纤维复合材料的主要作用和应用领域 由于碳素纤维具有质轻、高强度、高弹性系数、耐高温、耐化学药品、尺寸稳定良好、耐冲击等优异特性，故为各类行业广泛采用： （1）航天太空方面：人造卫星、火箭、宇宙飞船、航天飞机、喷射引擎、民航、战斗机、直升机、机身、机尾、舵、升降梯等。（2）交通运输方面：汽车骨架、螺旋桨轴心、车轮、车胎、缓冲器、弹簧片、引擎零件、船舶补强材料等。（3）运动休闲器材方面：高尔夫球杆、钓鱼杆、网球杆、羽毛球拍、独木舟、游艇、帆船、滑雪板、水中快艇、自行车等。（4）其它工业方面：化学设备、长距离输油管道、泵、槽、压力容器、工业用机器人、纤维机械、计算机、雷达、

5、复印机等。（5）建筑桥梁加固等。 （6）风力发电及下游配套产品。 1.2 本项目的技术成熟性和项目产品可靠性碳素纤维复合材料（主要碳素纤维布）的制造技术，经台湾技术人员多年的开发研究，将传统式（美、日）制程，改良为一段式制作。传统式制程中，如上胶涂不均匀，将会使每1平方米重量、厚度、R/C含量有差异。而一段式制作的优点在于：工艺制程有变动时，可随时调整，使质量、重量、R/C含量，达到客户要求。故一段式做法目前已被广泛认同。 碳素纤维复合材料项目的商业前景 1、项目产品的市场调查和需求预测（以年为单位并逐年增加） a、福建省（福州）约300000M2 b、福建省（泉州）约240000M2 c、广

6、东省约600000M2（尚未包括高尔夫球场） d、四川省约240000M2 e、江苏、浙江省各约600000M2 f、山东省约1000000M2 g、全国每月平均20000000M2，年平均240000000M2 h、另外建筑、桥梁加固带，目前已被国内建筑行业认同，每月使用量已逐年增加，且此利润相当可观。 I、风力发电及其它 1.3 项目产品的竞争优势和市场领先度体育用品生产业，属于劳动力密集型产业，生产工艺流程长，需有大面积厂房，因此欧美及日本等先进国家，在面临制造成本过高、缺乏足够劳动力从事生产后，均已转向行销导向。即将生产制造的过程，转移到工资较低廉的发展中国家或地区，如东南亚及中国大陆

7、，而对于生产技术与质量品质要求较高的产品，则多透过OEM方式，委托拥有良好生产技术与人力的国家生产。中国大陆由于拥有优异的原材料及良好的技术开发氛围，因此成为许多国外知名品牌的OEM或ODM加工对象。同样，过去纯以OEM方式，替欧、美、日等国家进行生产加工的地区，如韩国、台湾等，亦面临着产业环境的剧烈变化、以及生产成本的高涨。为适应环境变化，并延伸企业竞争力，它们也多已将加工基地转移，逐渐脱离纯粹生产加工，摆脱生产低价产品的层次，而加强研发能力，引进先进技术与材质，并转而创品牌及拓展行销通路的领域，以求在和欧美知名品牌的竞争中，开创自已的天地。在消费者方面，随着时代的演变及经济、科技的迅速发展

8、，人类已逐渐从纯粹追求物质生活的脚步中，解放出来，充分体验自然与健康的重要性，因而崇尚自然与注重身体健康已成为目前的发展潮流和趋势，各种产品亦普遍以回归大自然与环保为主要诉求。此外，体育用品业的成长必须依赖不断地研发、创造，汰旧换新，不断地追求高功能、多功能的产品，方能立于不败之地。因此除了产品材质的研发之外，行销的手法与资金的投入，更是决定产品成功的关键因素。美国为全球最大的高尔夫用具市场，无论球场数目（1999年全美高尔夫球场为14648座）、挥杆族人数（1999年全美挥杆族人数为3450万人）或市场规模而言，均居全球之冠。1999年美国高尔夫用具进口金额达四亿八千八百八十二万美元，较19

9、98年的四亿三千四百零八万美元，增长12.6 %。其主要供应来源，主要包括台湾、墨西哥、中国大陆、日本及韩国。（台湾是美国高尔夫用具进口来源的主要地区。1999年中国销往美国的高尔夫用具金额达一亿七千零四十六万美元，一般都是由台湾高尔夫用具制造商，近年转移到中国大陆投资生产的）。因此参与国际竞争，也是今后我们所要发展的道路。 碳素纤维复合材料，除在体育用品方面有巨大的需求外，目前在建筑桥梁加固上有广阔的发展空间。 1.4 碳纤维复合材料在建筑行业的应用 国内对碳素纤维的研究始于六十年，并自1975年11月全国第一次碳素纤维及其复合材料会议后，一直将碳素纤维及其复合材料纳入国家科技攻关项目，先后

10、有冶金部、中科院、化工部等单位组织攻关。二十年来，从无到有，碳素纤维在生产工艺和复合材料应用方面取得了一定的研究成果。但是，国产的碳素纤维生产水平还比较低，性能不稳定。至今，我国仍不具备碳素纤维的工业生产技术，基本上依赖进口。目前，国内碳素纤维及其复合材料，特别是中间产品-碳素纤维布的需求呈逐年上升的趋势。 碳素纤维复合材料用于建筑混凝土结构补强加固的研究工作，开始于80年代的美、日等发达国家。80年代末，日本、美国、新加坡以及欧洲的部分国家和地区，都开始相继进行了大量碳素纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究开发，并在此基础上形成了自己国家的行业标准与规范。该项技术在日本、韩国、美国、欧洲、台

11、湾等国家和地区，得到迅速的发展和广泛应用。而将碳素纤维制成织物（布状片材），粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固，是实际工程中应用最多的一种。 主要功能： 1、具有碳材料的本性特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性。 2、各向异性，设计自由度大，可进行多种方案设计，以满足不同的要求。 3、可与其它纤维（如玻璃纤维）混合，增强、提高性能。 4、密度小、质量轻，是一般钢材1% 重量，强度超过10倍。 5、强度及钢性高，比强度、比模量极高。 6、自润滑、耐磨损、耐疲劳、寿命长。 7、吸能减震，具有优异的震动衰减功能。 8、热膨胀系数小，有较高的尺寸稳定性。 9、热导性好，不蓄热，在惰性气体中耐热性出类拔

12、萃。 10、耐腐蚀，不生锈，优秀的抗疲劳性。在我国，随着人们对碳素纤维加固混凝土结构技术优势认识的逐渐提高，已有越来越多的高科研成果机构开始重视这一新兴加固技术，并逐步得以发展和完善。 从国内外发展情况看，碳素纤维复合材料，应用于建筑业的研究开发正呈积极活跃的态势。中国拥有巨大的建筑市场，大量的钢筋混凝土结构急需补强与加固，碳素纤维加固技术作为一种新兴的、技术含量高的加固方法，具有施工简便、用途广泛、实际效果优越，有很大的研究推广价值和巨大的社会经济效益。这种加固方法在我国也将得到广泛的应用，同时也必将对我国建筑事业及当地的经济起推动作用。 A、混凝土加固修补用碳素纤维复合材料分类： 普通碳素

13、纤维是以聚丙烯（PAN）或中间沥青（MPP）纤维为原料碳化制成。目前，用于混凝土结构补强加固的碳素纤维材料种类可按以下分类： 1、按形式分类 1.1 片材（包括布状和板状）一般通过环氧树脂类粘接剂贴于混凝土受拉区表面，是用于结构 加固修复最多的一种材料形式。其中布状材料的使用量最大，而板状材料的强度利用效率较高。 1.2 棒材 通常作为代替传统钢筋的材料，既可用于已建结构的补强加固，也可用于新建结构中。2、按力学性能分类 2.1 高模量型 拉伸模量很高，可以达到380640 Gpa ，但其伸长率较低。2.2 高强度型拉伸强度在3500 Mpa以上，加工工艺好的其拉伸强度可超过4000 Mpa

14、。 2.3 中等模量型 拉伸模量一般在270315 Gpa 之间，伸长率在1.5%2.0%之间。B、碳素纤维加固混凝土结构的技术特点 同原有的加固方法（如粘钢加固、预应力加固等）相比，碳素纤维加固技术具有明显的技术优势，主要体现在： 高强高效 由于碳素纤维布材料优异的物理力学性能，在加固过程中可充分利用其高强度、高模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固的目的。 耐腐蚀性 碳素纤维材料化学性质稳定，不与酸、碱、盐等发生化学反应，因而用碳素纤维材料加固后的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀性及耐久性。 不增加构件的自重及体积。 碳素纤维布质量轻且厚度薄，经加固修补后的构

15、件，基本 不增加原结构的自重及尺寸，不会减少使用空间。 适用面广 由于碳素纤维布是一种柔性材料，可任意剪裁，所以可广泛应用于各种结构类型、形状和结构的各种部位。诸如大型桥梁的桥墩、桥梁和桥板，以及隧道、大型筒体及壳体结构工程等。 便于施工 在碳素纤维布加固工程中，施工过程不需要大型的施工机械，而且施工场地少，没有湿作业，功效高。 1.5 碳纤维复合材料在风力发电中的应用清洁能源是世界上人们关心的问题，风力发电则是重要的清洁能源之一。美国风能协会AWEA报导世界风力发电能力在不断扩大，19962001年的6年期间，世界风力发电能力平均每年递增32.6%，1996年底世界风力发电总能力为6070M

16、W，到2001年底，世界风力发电总能力达 23300MW。利用风力发电最发达的国家是德国，到2001年累计风力发电总容量已达到8750MW，其中2001年新增容量为2659MW。美国风力发电总容量为426lMW，为世界第二。2001年美国风力发电的容量增加了1695MW，绝大部分集中在德克萨斯州。风力发电总容量占世界第三位的是西班牙，达3337MW。总的来看，目前欧洲是世界风力发电最发达地区,约占世界风力发电总能力的70%。欧州风力发电能力中一半以上由德国占有，德国是世界上利用风能最发达的国家。亚洲利用风能较差，只有印度，2001年底风力发电总容量达1407MW，我国风能利用规模还很小，尤待进

17、一步开发，并且目前逐步重视对风能的开发利用。 风力发电转子叶片用的材料根据叶片长度不同而选用不同的复合材料，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂和碳纤维增强环氧树脂。从性能来讲碳纤维增强环氧树脂最好，玻璃纤维增强环氧树脂次之。随叶片长度的增加，要求提高使用材料的性能，以减轻叶片的质量。采用玻璃纤维增强聚酯树脂作为叶片用复合材料，当叶片长度为19m，其质量为1800kg；长度增加到34m时，叶片质量为5800kg、如叶片长度达到52m，则叶片质量高达21000kg。而采用玻璃纤维增强环氧树脂作为叶片材料时，19m长质量为1000kg，与玻璃纤维增强聚酯树脂相比，可减轻质量

18、800kg。同样是34m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚酯树脂时质量5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时,质量只有3800kg。总之，叶片材料发展的趋势是采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，特别是随功率的增大，要求叶片长度增加，更是必须采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，玻璃纤维增强聚酯树脂只是在叶片长度较小时采用。 风力发电叶片发展趋势： A、风力发电向大功率、长叶片方向发展。由于风力发电每kW成本随 风力发电的单机功率的增大而降低，因此，从安装第一台现代化的风力发电装置起，风力发电的单机功率在不断增长，叶片的长度也在不断增长。1992年至1999年，欧洲

19、风力发电单机功率从200kw增加到700kw，叶片的长度则由12m增加到22m。1999年到2000年，风力发电的单机功率又平均增长到900kw，叶片的长度增加到25m。现在风力发电的单机功率为1.5MW一2.5MW，叶片长度达50m已经不稀奇，目前正在研制单机功率为3.0MW5.OMW，叶片长度50m一60m风力发电机。世界上风力发电叶片最大的制造商LMGLASFIBER公司,关闭了位于丹麦的一个叶片生产厂，这个厂是专门生产长度在24m以下的风力发电叶片，厂方宣布关闭的原因是市场对风力发电叶片的需求已经不是24m以下的小叶片，而是大功率的长叶片。 B、碳纤维复合材料在风力发电上的应用会不断扩

20、大。随风力发电单机功率的增长，叶片的长度也在不断增长，碳纤维复合材料在风力发电上的应用也会不断扩大。对叶片来讲，刚度十分重要，疲劳强度是制约叶片强度与设计的关键因素，大气紊流造成叶片颤动和周期载荷，会导致疲劳破坏。荷兰戴尔弗理工大学（Delft University of Technology， the Netherlands）研究表明，碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的两倍。美国蒙塔纳州立大学（Montana State University ) 的蒙代尔 （John Mandell）教授正在为圣地亚风能研究计划（ Sandia Wind Energy Research Prog

21、ram）积累并建立碳纤维复合材料在风力发电上应用的数据库。包括采用卓尔泰克公司（ ZoltEk Corp.）、苏泰克工程材料公司(Cytec Engineering Materials Co.)和东丽碳纤维公司（Toray Cabon Fibers )的碳纤维。国外专家认为，由于现用材料性能不能很好满足大功率风力发电装置的需求，玻璃纤维复合材料性能已经趋于极限，因此，在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时，采用性能更好的碳纤维复合材料是势在必行。第三章 项目技术来源3.1 来自台湾的技术碳素纤维制造业，是高科技、高成本及高报酬之产业。主要原料碳纱为石化提炼，美国、日本均列为外销管制项目，碳

22、布的制程也被列为机密，其技术不易取得。台湾用碳素纤维布加工制造的网球拍、高尔夫球杆、钓鱼杆畅销全球。早期原物料大部分由日本提供，其碳布的制程，即使台湾厂商付出再多资金，亦无法获得技术机密。 碳素纤维制造，需以机械结合材料、应力、流体等力学，配合物理性质、化学变化而组成，若因天气因素及加工物料（如纸张、碳纱、树脂）的改变，则工程架构亦随之调整、变化。物理加化学成分的变化，即使用操作手册亦无法做出正确判断，需有操作经验的技术人员配合，才能达到事半功倍的效果。如同一部好的汽车，需有优秀驾驶员来操作，并将其经验做为提升性能参考，反复强化动作达到熟炼操作程度，将机件与技术结合达到真善美境界。初期台湾碳素

23、纤维制造业，投入大量资金，从事碳素纤维机械与技术的改良。历经过无数次的失败，从日本学会并引进了碳纱及碳素纤维复合材料的加工和制造技术。但不以此为满足，并创造性地加入计算机进行数据处理，监控生产制程，降低人为疏忽的损耗，达到成品高规格的要求。目前美、日均以二段式涂胶，系在涂胶方面，必须先涂好胶冷藏后再取出使用，如涂胶控制不匀，生产进行时已无法调整与修正，故不良率与损耗率居高不下，且碳布的厚度、含胶量也不易控制。现在台湾碳纤维制造业，最先进的方法是，将其上下涂胶作业同步完成，在生产过程中，亦可随时依据资料调整修正所需的条件，进而降低原物料损耗，节省成本并提高产品附加值。我们的台湾技术，多年从事碳素

24、纤维在制程方面的研发及改良，在日、韩及台湾地区享有一定的知名度。并以台湾为发展中心，以技术提供、辅导为主，从事碳素纤维制造业。并申请了台湾地区及中国大陆的专利（台湾新型专利号：195856号 中华人民共和国新型专利号：521660号）。目前越南、大陆山东，已有碳素纤维生产厂商，使用其研发的第三代设备，生产碳素纤维复合材料。 现在台湾中、下游厂商，均已因人力及市场取向，大都转向大陆发展。为此，我们的台湾技术，也有意将重心由台湾转移到大陆，以配合市场趋势，愿意提供技术及合作，并运用本身的优势，及当地政府部门的协助，达到人尽其才、地尽其利、物尽其用，进而结合上、中、下游生产体系，形成碳素纤维复合材料

25、生产基地。第四章 项目选址 选择XXX经济开发区比较合理。要人力资源、价格成本相对便宜。并可在投资环境（行政性“零收费”、一站式服务、封闭保护性管理）、基础设施（供电、供水、供气、光缆、通讯、供热、排水、道路、污水处理）、合资企业的申报、土地的使用、税收、劳务成本、海关商检及今后企业的上市，提供最大的优惠政策和强有力的支持、扶持。第五章 市场5.1 国际市场碳素纤维5年间的世界市场国际市场碳素纤维5年间的世界市场情况 单位：吨/年 5.2 国内市场 当前国内市场碳素纤维复合材料的年销售量为30000吨/年。参考于世界碳素纤维市场的增长趋势及发展历史，考虑到我国加入WTO后，碳素纤维复合材料即将

26、进入国内的建筑、铁道、运动器械，乃至航空、宇宙各领域的因素，预测在未来5-10年国内市场需求将达到当前的15倍，即年销量为吨450000吨/年，成为世界最大的销售国家。碳素纤维中国市场情况分析序号 产业内容 比例年用量1运动器械47%65424吨 钓具 50% 网球拍 20% 高尔夫球杆 20% 其他 10% 2航空、航天30%41760吨 飞机 制品 通讯卫星 其他 3一般产业 15%/p20880吨 土木.建筑 33% 机械 36% 能源 21% 其他 10% 4其他 8%11136吨 合计（现在市场） 139200吨 合计（将来市场） 676940吨 图中：1 - 代表体育运动用品 2

27、- 代表航空航天、机械、汽车电脑及其他相关行业3 - 代表建筑、桥梁加固及相关行业 4 - 代表其他 第六章 产品特性及生产规模6.1 产品特性 碳素纤维复合材料的技术特点： 一般碳素纤维分为耐热纤维（200300）、碳纤维（800C以上）及石墨纤维（25003000）。兹将碳素纤维的特性列举如下： 密度小，重量轻。 弹性率高，比弹性率（Specific modulus）亦高。 抗张强度大，比强度（Specific strength）亦大。 由于单纱的细致（fineness），恒长丝状纤维纱的尺寸均齐，故纤维的加工效用(Processability)殊佳。 传导性 (Conductivity)

28、优。 耐热性（heat-resistance）卓越，除了在氧化空气中以外，能耐3000的高温。 耐化学药品腐蚀性（chemicalresistance）强。 尺寸安定性（dimensional stability）良好。 不易发生潜变形，具有较高的静疲劳强度（static fatigue strength）。 热膨胀系数小，热冲击性强。 热传导率大。 石墨制品富有自己润滑性。 带有电气传导性，因处理温度而异。 可绕性大。 表面积大。 容易发生活性化。 所含不纯物极少，不会污染与其接触的液态气体，也不沾污熔融的金属。 对电波性能情形为：碳素质能吸收电波，而石墨质则会反射电波。 弹性率（modul

29、us）随着处理温度的升高而递增，抗张强度则起初随着处理温度的升高而渐增，在1600附近则达到最高峰，其后又逐渐下降。 兹再列举各种碳素纤维特性的具体资料，以供比较：各种碳素纤维（普通品）特性表按品种别区分种类 玻璃纤维碳素质石墨质依原料别区分种类E-GlassRayon系Polyacryl系Lignin系Pitch系Rayon系Polyacryl系列化Lignin系纤维直径5-105-7912-147-125-7812-14抗张强度(kg/m)150-35040-6012060-12012060-8010060-120弹性率(kg/m)65002500-35004800600080006000-800010000-伸度(%)1-31.5-20.8-1.51.01.51-1.51.00.8比重2.551.41.71.61.551.51.951.8电气比抵抗(10-3cm)-41-3.585-840.7-12热膨胀率(10-8/0C)10-10-3-53-51.7-2-4碳素含量（wt%）-91-95909099.899.699.99996.2 适用范围 本项目产品可应用于以下范围：6.3 生产规模 引进碳素纤维生产线，年生产碳素纤维复合材料4800万平方米。第七章 原辅材料及动力7.1 原材料 碳素纤维复合材料的主要原