一、化工新材料
1、有机氟材料
有机氟材料是指含有氟元素的碳氢化合物,具有耐化学性、热稳定性、介电性、不燃性和不粘性,摩擦系数极小。应用于军工、电子、电器、机械、化工、纺织、医药等领域;代表上市公司:巨化股份、三爱富。
2、有机硅材料
有机硅材料具有耐高低温、电绝缘、耐候(光、放射性、臭氧)、无毒、阻燃、抗氧化等优良特性,是发展尖端科技或化工产品创新不可或缺的新型高分子化工材料,享有“工业味精”的美誉。应用于建筑、汽车、电子电气、纺织、医疗、机械等领域;代表上市公司:新安股份、硅宝科技。
3、工程、改性塑料
工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。改性塑料是指在通用塑料和工程塑料的基础上,经过填充、共混、增强等方法加工提高了阻燃性、强度、抗充击性、韧性等方面的性能的塑料制品。应用于汽车、家电、通信、计算机等领域;代表上市公司:金发科技、普利特。
4、高性能纤维
高性能纤维是具有特殊的物理化学结构、性能和用途,或具有特殊功能的化学纤维。应用于工业、国防、医疗、环境保护和尖端科学等领域;代表上市公司:烟台氨纶、中钢吉炭。
5、聚氨酯材料
聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料。聚氨酯制品分为发泡制品和非发泡制品两大类,发泡制品有软质、硬质、半硬质发泡;非发泡制品包括涂料、接着剂、合成皮革、弹性体和 PU 弹性纤维等。应用于建筑节能、电子、纺织、医疗、汽车、国防等领域;代表上市公司:烟台万华、红宝丽。
6、电子化学材料
电子工业配套的化工产品,具有品种多、质量要求高、用量小、对环境洁净度要求苛刻、产品更新换代快、资金投入量大、产品附加值较高等特点。应用于电子元器件、电路板、显示器件等领域;代表上市公司:永太科技、城志股份。
7、高性能膜材料
指具有特殊性能的新型膜材料,主要用做核心介质材料。应用于电容器、电池、环保等领域;代表上市公司:佛塑股份、碧水源。
二、高性能纤维复合材料
从产业链来看,高性能纤维复合材料的直接上游是作为增强体的高性能纤维和基材,其中高性能纤维起着决定性的作用,是研究的重点。高性能纤维复合材料下游为各经济领域。
基材分金属、非金属;高性能纤维增强材料分碳纤维、芳纶纤维、特殊玻璃纤维、超高聚乙烯纤维。
(一)高性能纤维之一:碳纤维
1、简介
碳纤维是含碳量在95%以上的新型高性能纤维,可用来替代铜、钢铁等金属。它是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。其中聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是当今世界碳纤维发展的主流,占世界碳纤维市场的90%以上。
碳纤维具有轻质高强、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性,属典型的高新技术产品。目前成熟市场有航空航天及国防领域和体育休闲用品;新兴市场有增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等;待开发市场有汽车、医疗器械、新能源等。
碳纤维的分类与性能:碳纤维按照用途可分为两类:一是24K 以下的为宇航级小丝束碳纤维(1K 的含义为一条碳纤维丝束含1000 根单丝),二是48K 以上为工艺工业级大丝束碳纤维。碳纤维主要有四种产品形式:纤维、布料、预浸料坯和短切纤维。布料是指由碳纤维制成的织品;预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列,并将碳纤维或布料经树脂浸泡使其转化成片状;短切纤维指的是短丝。
2、全球碳纤维概况-供过于求的可能性较大
国际上PAN 基碳纤维的生产,从20 世纪60 年代起步,经过70-80 年代的稳定,90 年代的飞速发展,到21 世纪初其生产工艺技术已经成熟。起初,碳纤维主要用于军工和宇航,经过40 余年的发展,其应用领域正在向工业领域和普通民用领域扩大。
根据“2010 美国碳纤维会议”最新数据显示,2010 年航空航天业用量为6390 吨,预计到2014 年将增至11550 吨,增幅约为80%;2010 年消费品和娱乐业用量为7000 吨,预计到2014 年将增至8 840 吨,增幅约为26.3%;2010 年能源和工业用量为25850 吨,预计到2014 年将增至58870 吨,增幅为128%,年复合增长率为22.85%。其中碳纤维在工业能源领域应用占比将从65.88%提高至74.32%。
由于碳纤维生产工艺复杂、技术含量高,加之政治因素限制技术和设备等引进,目前全球碳纤维技术和生产仍主要控制在日本和美国手中。全球可实现碳纤维产业化的国家和地区不足20 个;规模化生产企业不超过12 家。日本东丽、日本东邦、美国卓尔泰克、日本三菱丽阳是全球碳纤维产能排名前四的生产商,这四家分别占全球碳纤维总产能的23.4%、17.1%、14.3%和10.3%。
根据“2010 美国碳纤维会议”最新数据显示:2010 年聚丙烯腈基小丝束(24K 以下)碳纤维的设计产能为55950 吨,预计到2014 年将增加到68150 吨;2010 年聚丙烯腈大丝束碳纤维的设计产能为24050 吨,预计到2014 年将增加到43700 吨。若按照目前50%-70%的产能利用率计算,2010 年,碳纤维供需基本平衡,2014 才年将出现供给缺口,但若产能利用率提高,供过于求的可能性较大。
3、国内碳纤维进口替代空间大
国内碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段。目前国内碳纤维市场需求旺盛,因产能和技术瓶颈,碳纤维需求基本依赖进口。据统计,2008 年国内聚丙烯腈基碳纤维产量不到500 吨,进口量约6000 吨。截至2009 年底,国内碳纤维的需求总量已超过8000 吨,实际碳纤维产量仅900 多吨,进口依赖率高达83.9%。
2010 年国内碳纤维需求达到 1 万吨左右,截至2009 年底,国内碳纤维生产企业有23 家,总产能为4000 吨/年,规模都在千吨以下,成本较高。在建或计划建设规模较大的碳纤维项目包括蓝星碳纤维项目、中油吉化碳纤维项目和中钢吉炭江城碳纤维项目。
随着油价高涨,节能概念与减碳环保意识抬头,碳纤维材料因具有轻、强之特性,将使得其在新兴产业的需求量将不断增长,国内碳纤维进口替代空间较大。
4、国内碳纤维技术仍待突破
目前国内少数利用自主技术研制的国产T300、T700 碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。制约国内碳纤维发展的主要因素有两个方面:一是碳纤维原丝质量问题。国产原丝在纯度、强度以及均质化方面与国外相比存在较大差距,大大制约了国产碳纤维的产品质量。目前国内只有以奇峰化纤为首的几家公司能够批量生产 T300 级原丝,其余依靠进口,而 T300 以上碳纤维原丝国外实施封锁,只出售附加值更高的碳纤维成品。二是耐高温材料及大型高温炉。国产碳化炉采用仅能允许在1400℃以下温度使用的碳化硅作为发热体,国外采用高纯石墨材料1800℃以上的高温碳化炉严格限制对国内的出口,中等规模的高温碳化炉进口价格高,导致国产碳纤维装置的建设成本过高,无法与进口纤维竞争。
5、碳纤维成本构成与盈利情况
PAN 基碳纤维生产成本主要包括PAN 原丝生产成本和碳纤维生产成本。根据一般规律,生产1Kg 碳纤维需要消耗 2.2kgPAN 原丝,即生产500t碳纤维需配备1100t PAN 原丝生产能力。以山东省碳纤维工程技术研究中心数据,以500t 碳纤维为例,2010 年丙烯晴1.87 万元/吨的平均销售价格粗略计算,单吨碳纤维的生产成本约为15.8 万元,原丝成本占比为30%,为4.65 万元/吨。
民用碳纤维价格竞争优势不强,军工级碳纤维价格相对较高。目前国内民用碳纤维市场售价一般在10 万-20 万元/吨左右,国外产品价格较高,受制于成本压力及国外产品竞争双重压力,国内碳纤维企业盈利空间有限;军工级碳纤维的售价为200-300 万元/吨,相对较高。碳纤维产业是由原丝(PAN)生产到碳纤维,再到预浸料再到具体的终端产家这么一个产业链。目前, 原丝的售价是40 元-50 元/公斤,碳纤维为200 元/公斤,预浸料为500 元/公斤,每一级的深加工都有高幅度的增值。
若碳纤维价格维持低位,将促进其在工业应用范围,若碳纤维价格出现上涨,国内外存量产能及新增产能释放将抑制其上升空间,综合来看,目前碳纤维价格有可能维持低位,将促进碳纤维在高端产业和工业领域中的普及应用,因此碳纤维下游复合材料企业将从中直接受益。
6、上市公司概况
从碳纤维的产业链来看,原丝生产商为奇峰化纤(00549 .HK);对原丝进行碳化的上市企业是中钢吉炭(000928),其生产线产能为 10 吨/年的军工级碳纤维,在建的是金发科技(600143)2000 碳纤维项目,预计2012年年底全部投产;碳纤维下游企业包括碳纤维预浸料和复合材料生产的大元股份(600146)和生产军用、民用飞机炭/炭复合材料飞机刹车副及航天复合材料产品的博云新材(002297)。
①奇峰化纤(00549 .HK):
原丝生产业务,吉林奇峰化纤的碳纤维厂房现在已能批量生产从1K、3K、6k、12k碳纤维原丝到350k 大丝束,年综合生产能力1500 吨,所生产的碳纤维原丝碳化后达到或超过T300 水准,其中1K 和3K 碳化指标已经接近T700 水准,产品销售给中国的碳化企业及军工企业。
②中钢吉炭(000928):
碳化业务,公司全资子公司神舟碳纤维公司是国防科工委唯一认证的碳纤维生产商公司。目前拥有一条生产线,工艺成熟,产能为 10 吨/年,主要生产 1k、3k 的 T300 级碳纤维;公司目前拥有30%股权的江城碳纤维2000 吨碳纤维项目主要产品为 12K T300 级小丝束碳纤维,主要用在民用、工用领域,2008 年开始筹建。一期 500 吨/年的生产线建设将于2011 年 8 月投产,二期1500 吨/年的生产线建设将于 2012 年年底投产,届时江城碳纤维公司年产能将达到2000 吨。
③金发科技(600143):
碳化业务,金发科技碳纤维项目是广东省和广州市重点项目,该项目引进国外氧化炉、碳化炉等先进设备,配置相应的生产辅助设备。公司碳纤维项目预计将在2011 年6 月前开始投产,全面投产后将实现年产2000 吨高性能PAN 碳纤维的生产规模。
④大元股份(600146):
碳纤维预浸料和复合材料产品业务,公司持有60%股权的嘉兴中宝碳纤维有限责任公司是国内三大碳纤维制品巨头之一,嘉兴中宝拥有产能300 万平方米碳纤维预浸料生产线。其申报中华人民共和国知识产权局的“用于架空电缆的碳纤维-树脂复合材料芯”发明专利已于 2010 年8 月取得国家知识产权局发明专利申请初步审查合格通知书。
⑤博云新材(002297):
碳纤维复合材料等新材料产品业务,公司的“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”为国家重点工业性实验项目的成果,于2003 年研发成功,使国内成为继美、英、法三国之外掌握该技术的国家。2009 年5 月,公司研制的空客-320 系列炭/炭复合材料刹车副获得了发航总局 PMA 证书,公司已具备其生产能力。公司碳纤维相关业务为军用、民用飞机刹车副<炭/炭复合材料飞机刹车副>、航天用炭/炭复合材料产品。
(二)高性能纤维之二:芳纶纤维
1、简介
芳纶纤维(聚对苯二甲酰对苯二胺)是一种新型的高科技合成纤维,具有高强度、高模量、耐高温、耐酸碱等特性。其主要用途是用做增强材料和防弹材料,广泛应用于国防、航空航天、信息通讯、轮胎、体育用品、传送带、高强绳索等领域。
芳纶纤维主要有两大类:芳纶纤维主要分为对位芳酰胺纤维(PPTA,或芳纶1414)和间位芳酰胺纤维(PMIA,或芳纶1313)。芳纶1313 具有突出的耐高温、阻燃和绝缘性,成为高性能纤维,主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤等领域。芳纶1414 则具有高强度高模量的特点,素有高分子材料中的“百变金刚”,主要应用于个体防护、防弹装甲、力学橡胶制品(MRG)、高强缆绳、石棉替代品。
①、芳纶1313:
工艺:一步法工艺,即低温溶液间歇聚合,原液经过过滤后直接进行湿法纺丝,水洗后干燥,切断后打包。
性能:耐高温:分解温度371℃;阻燃性:极限氧指数29;断裂强度:4-5 g/d;初始模量:60-120g/d。
用途:高温过滤材料;绝缘材料;消防服、赛车服;高温传送带。
②、芳纶1414: