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什么決定了碳纖維復合材料價格?


  業內有一句流行的話:從原材料到碳纖維,價格從1變到3,從碳纖維到復合材料產品,價格可從3變到10。這句話雖然并不十分準確,但是也在某種程度上說明了決定碳纖維復合材料產品價格的遠遠不止原材料。從1到10,這其中還有相當復雜的附加值,這些附加值到底包含了哪些因素?
  因素一:碳纖維原絲價格
  國內外在碳纖維原絲生產技術和生產成本上差距很大,國內較大的碳纖維原絲生產企業包括:上海石化公司腈綸事業部、中復神鷹碳纖維有限公司、吉林市碳纖維高新技術產業化基地、哈爾濱天順化工科技開發有限公司、中國石油天然氣集團公司等。除了中復神鷹剛剛實現了T800級別碳纖維原絲的量產化外,國內的碳纖維原絲生產仍以T700,甚至是T300為主,而日本早在2014年就已經成功研制出T1100級別的高強高模量碳纖維。
  經過多年的奮力趕超,雖然國內的企業能夠將T700級碳纖維成本控制在每公斤200元以內,但是仍然高于美國、日本等發達國家同類產品的生產成本,而且在產品質量的穩定性和產能方面還需進一步提高。因此,比較成熟的碳纖維復合材料生產企業更趨向于使用進口碳纖維原絲或者預浸料,威盛新材一般使用由臺灣臺塑、日本東麗等碳纖維老牌企業出產的原絲制作出來的預浸料,在保證質量穩定的同時盡量控制成本。
  因素二:碳纖維復合材料基體價格
  碳纖維作為一種纖維狀的碳素材料,含碳量在95%以上,通常與樹脂、金屬、陶瓷等基體結合作為復合材料使用,從目前看,應用最多的就是樹脂基碳纖維復合材料。其中,碳纖維增強環氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的,在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域都頗具優勢。因此,除了碳纖維之外,這個基體樹脂的價格也是成本的必要組成部分。另外,基于一些碳纖維復合材料需要應用于高溫或者其它特定環境中,還需對基體的化學成分進行相應的改性,例如在碳纖維表面涂覆一層能夠有效保護碳纖維阻隔其氧化的涂層,就可以使碳纖維復合材料產品能長期應用于高溫環境下。但是這種改性存在一定的技術難度,并且需要配合大量的實驗,因此,除了主要的基體之外,改性的方案以及添加的材料也是碳纖維產品成本不可或缺的一部分。
  因素三:碳纖維產品的加工成本
  碳纖維產品的加工成本包括很多因素。首先,要根據產品的具體要求選擇相應的成型方式,其成本與加工周期是由產品的復雜程度和特定的性能要求決定的。手糊、纏繞、層壓、模壓或是真空導流,不同成型工藝在設備投資、技術要求、成型周期以及產出效率等方面差別很大。以威盛新材的一款工字型高鐵預埋件為例,根據這款零部件的設計以及大規模批量生產的要求,威盛新材選擇使用模壓工藝。該工藝必須涉及模具的使用,而模具的設計和鑄造費用是與產品數量相關聯的,產品數量越多,模具成本分攤到單個產品上的成本費用越低。
  其次,成型后的產品在后加工方面也存在著成本差異。制孔、打磨、噴漆,每一個環節都涉及設備、技術、原材料以及人工成本,產品的精度要求往往決定了成本投入的高低。
  上述分析在一定層面上解釋了碳纖維復合材料產品的價格組成以及成本決定要素。目前市場上普遍認為,碳纖維復合材料產品價格昂貴,但是對于應用市場來說,應通過強調碳纖維復合材料產品的高性能,來比較其成本優勢。如汽車用碳纖維復合材料,不光要計算其零部件本身的成本,更要計算使用碳纖維材料給節能減排和綠色環保等社會持久發展方面帶來的綜合效益。這也是高性能復合材料區別于傳統或常規復合材料的價值所在。因此,對碳纖維復合材料產品的價格評估決不能局限于單個產品的絕對成本,而是應該在更大的市場體系上來完成。
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