高性能碳纤维的价格影响因素分析

按照前驱体原料，碳纤维可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和黏胶基碳纤维。三种碳纤维均是在上世纪五六十年代开发，目前最为常用的为PAN基碳纤维，其产量占全球碳纤维产量90%以上。

近年来，国内外在碳纤维用前驱体领域开展了前沿探索研究，并初步开发了以木质素等为代表的新碳源，但由于制备碳纤维力学性能较低、成本难以控制等原因，尚无法形成规模化，因此碳纤维仍然以上述三大类为主。

从三种前驱体纤维碳收率来看，沥青纤维碳收率最高，可以达到80-90%（如下所示），而且沥青原料来源丰富、价格低廉，沥青基碳纤维原本应该成本最低。

但在实际生产中，为了从沥青中获得高质量、高性能的碳纤维，必须要对沥青进行精制、调制，此过程会大大增加生产成本，并使成品率降低至30％。

沥青基碳纤维按照性能可以分为通用级沥青基碳纤维和高性能沥青基碳纤维，上述精制、调制是制备高性能沥青基碳纤维关键过程，而且其纺丝过程难度也极大，因此国外高性能沥青基碳纤维售价高达2000-3000美元/ kg，相比之下，通用级沥青基碳纤维售价仅为20-30美元/kg。

与高性能沥青基碳纤维相比，PAN基碳纤维价格更为亲民，而且加之其可兼顾高强度、高模量等特性，因此在不同领域均获得广泛应用。但是应用领域不同，PAN基碳纤维价格也差异较大。

根据日本东邦公司上世纪90年代统计结果，卫星用PAN基碳纤维价格高达20,000,000日元/kg，而相比之下汽车用碳纤维价格最低仅仅为2000日元/kg。虽然数据比较久远，但时至今日不同应用领域PAN基碳纤维价格差异依旧明显，如卫星用PAN基高强高模碳纤维价格依旧居高不下。

影响PAN基碳纤维价格另一个主要因素是纤维丝束规格，按照丝束大小PAN基碳纤维可以分为小丝束碳纤维和大丝束碳纤维，目前所说高性能碳纤维是指24k规格以下的小丝束碳纤维。

根据日本东丽公司提供相关数据，其旗下某型号碳纤维3k规格产品的成本为50-70美元/kg，6k规格产品的为40-50美元/kg，但当产品为12k规格碳纤维时，其成本可下降到不足30美元/kg。目前国内PAN基碳纤维厂家生产的产品也大多以12k规格为主。

按照原丝纺丝工艺，PAN基碳纤维可以分为干喷湿纺碳纤维和湿法碳纤维，其中干喷湿纺工艺纺丝速度快，纤维成本低；而且可以提供24k规格的大丝束产品。以日本东丽为例，其干喷湿纺T700S、T800S、T1100G等碳纤维产品均可以提供24k规格产品，干喷湿纺加之大丝束使得这几款纤维在纤维价格上具有显著优势。

从东丽高强高模MJ系列碳纤维可以发现，在M50J规格以上提供碳纤维丝束大多是以6k规格居多，尤其是M60J碳纤维更是提供3K规格。从上述丝束规格影响碳纤维成本可知，丝束规格越小、碳纤维成本越高，为何东丽公司在高等级高强高模碳纤维领域只能提供6k甚至是3k产品？

其实高强高模碳纤维作为PAN基碳纤维技术领域集成度最高的一款产品，纤维丝束规格越高，高温石墨化阶段纤维性能波动越大，致使加工难度大幅提升。因此，虽然成本高昂，但综合纤维品质、工艺稳定性等多种因素，高等级高强高模碳纤维大多为6k及以下丝束产品。

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