1、高性能碳纤维汽车零部件生产基地建设项目建设方案一、项目建设背景（一）政策背景1、中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要瞄准技术前沿，把握产业变革方向，围绕重点领域，优化政策组合，拓展新兴产业增长空间，抢占未来竞争制高点，使战略性新兴产业增加值占国内生产总值比重达到15%。支持新一代信息技术、新能源汽车、生物技术、绿色低碳、高端装备与材料、数字创意等领域的产业发展壮大。大力推进先进半导体、机器人、增材制造、智能系统、新一代航空装备、空间技术综合服务系统、智能交通、精准医疗、高效储能与分布式能源系统、智能材料、高效节能环保、虚拟现实与互动影视等新兴前沿领域创新和产业化，形成一批新增长2、点。大力发展形状记忆合金、自修复材料等智能材料，石墨烯、超材料等纳米功能材料、碳纤维等高端材料。2、中国制造2025加强“四基”创新能力建设。强化前瞻性基础研究，着力解决影响核心基础零部件（元器件）产品性能和稳定性的关键共性技术。建立基础工艺创新体系，利用现有资源建立关键共性基础工艺研究机构，开展先进成型、加工等关键制造工艺联合攻关；支持企业开展工艺创新，培养工艺专业人才。加大基础专用材料研发力度，提高专用材料自给保障能力和制备技术水平。建立国家工业基础数据库，加强企业试验检测数据和计量数据的采集、管理、应用和积累。加大对“四基”领域技术研发的支持力度，引导产业投资基金和创业投资基金投向“四基3、”领域重点项目。到2020年，40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，受制于人的局面逐步缓解，航天装备、通信装备、发电与输变电设备、工程机械、轨道交通装备、家用电器等产业急需的核心基础零部件（元器件）和关键基础材料的先进制造工艺得到推广应用。到2025年，70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，80种标志性先进工艺得到推广应用，部分达到国际领先水平，建成较为完善的产业技术基础服务体系，逐步形成整机牵引和基础支撑协调互动的产业创新发展格局。2020年国产高强碳纤维及其复合材料技术成熟度达到9级，实现在汽车、高技术轮船等领域的规模应用;2025年，国产高强中模、高模高强碳纤维及4、其复合材料技术成熟度达到9级;力争在2025年前，结合国产大飞机的研发进程，航空用碳纤维复合材料部分关键部件取得CAAC/FAA/EASA等适航认证。碳纤维(T800级)拉伸强度5.8GPa，CV4%，拉伸模量294GPa，CV4%。2025年国产对位芳纶纤维及其复合材料技术成熟度达到9级。建立统一标准的高性能纤维材料技术体系，攻克系列化高性能纤维高效制备产业化技术，开展与国产高性能纤维相匹配的复合材料基体材料、设计技术、成型工艺、性能表征、应用验证及回收再利用等研究，确保重大装备需求。对位芳纶断裂强度20-22cN/dtex，断裂伸长率3-4%;聚酰亚胺纤维单丝纤度为2.0dTex，强度4c5、N/dTex，极限氧指数为38%。重点发展金属基、陶瓷基先进复合材料、构件及相关工艺装备;聚酰亚胺纤维单丝纤度为2.0dTex，强度4cN/dTex，极限氧指数为38%;超高分子量聚乙烯纤维、玄武岩纤维、聚苯硫醚纤维、高强度高模量聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚四氟乙烯纤维、碳化硅纤维等重要品种;开发高性能PBO纤维，拉伸强度5.8GPa,模量270GPa，极限氧指数为68%。3、节能与新能源汽车技术路线图关于轻量化技术总体思路是近期重点发展超高强钢和先进高强钢技术，实现高强钢在汽车应用比例达到50%以上；中期重点发展第三代汽车钢和铝合金技术，实现铝合金覆盖件和铝合金零部件的批量生产和产业化应用；远期重6、点发展镁合金和碳纤维复合材料技术，实现碳纤维复合材料混合车身及碳纤维零部件的大范围应用。关于汽车制造技术总体思路是以“绿色制造、智能制造、优质制造、快速制造”为发展主线，全面提质增效降耗；以铝、镁合金和碳纤维复合材料为重点，逐步掌握轻量化材料制造技术；以动力总成及新能源汽车电驱动系统为突破口，显著提升轴齿等加工制造技术，实现制造装备的数字化、智能化。4、新材料标准领航行动计划（20182020年）提出十项主要行动，包括构建新材料产业标准体系、研制新材料“领航”标准、优化标准供给结构、推进标准研制与科技创新和产业发展协同、建立新材料评价标准、探索标准制定机制创新、推进军民标准通用化、推动新材料标7、准“走出去”、开展新材料标准化应用示范、建设标准化信息平台等方面内容，以指导各行业、各地方、各技术委员会、各相关社会团体和企业，开展新材料标准领航行动，用标准引领新材料产品和服务质量提升。5、十三五”国家科技创新规划重点新材料研发及应用。重点研制碳纤维及其复合材料、高温合金、先进半导体材料、新型显示及其材料、高端装备用特种合金、稀土新材料、军用新材料等，突破制备、评价、应用等核心关键技术。先进结构材料。以高性能纤维及复合材料、高温合金为核心，以轻质高强材料、金属基和陶瓷基复合材料、材料表面工程、3D打印材料为重点，解决材料设计与结构调控的重大科学问题，突破结构与复合材料制备及应用的关键共性技术8、，提升先进结构材料的保障能力和国际竞争力。先进功能材料。以稀土功能材料、先进能源材料、高性能膜材料、功能陶瓷、特种玻璃等战略新材料为重点，大力提升功能材料在重大工程中的保障能力；以石墨烯、高端碳纤维为代表的先进碳材料、超导材料、智能/仿生/超材料、极端环境材料等前沿新材料为突破口，抢占材料前沿制高点。6、新材料产业发展指南产业体系初步完善。到2020年，新材料产业规模化、集聚化发展态势基本形成，突破金属材料、复合材料、先进半导体材料等领域技术装备制约，在碳纤维复合材料、高品质特殊钢、先进轻合金材料等领域实现70种以上重点新材料产业化及应用，建成与我国新材料产业发展水平相匹配的工艺装备保障体系。9、建成较为完善的新材料标准体系，形成多部门共同推进、国家与地方协调发展的新材料产业发展格局，具有一批有国际影响力的新材料企业。紧紧围绕新一代信息技术产业、高端装备制造业等重大需求，以耐高温及耐蚀合金、高强轻型合金等高端装备用特种合金，反渗透膜、全氟离子交换膜等高性能分离膜材料，高性能碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维及复合材料，高性能永磁、高效发光、高端催化等稀土功能材料，宽禁带半导体材料和新型显示材料，以及新型能源材料、生物医用材料等为重点，突破材料及器件的技术关和市场关，完善原辅料配套体系，提高材料成品率和性能稳定性，实现产业化和规模应用。开展重点新材料应用示范。以碳纤维复合材料、高温合金、航空铝10、材、宽禁带半导体材料、新型显示材料、电池材料、特种分离及过滤材料、生物材料等市场潜力巨大、产业化条件完备的新材料品种，组织开展应用示范。7、产业关键共性技术发展指南（2017年）一、原材料工业（三）石油化工11.汽车低成本专用碳纤维开发关键技术主要技术内容：优化聚合和纺丝及碳化、（预）氧化等关键生产工艺；原丝的纺丝速度及纺丝液的含固量控制技术；满足汽车典型零部件综合性能要求的汽车大丝束低成本专用碳纤维材料；碳纤维材料性能检测技术。（四）建材8.纤维增强热塑性复合材料制造技术与装备主要技术内容：热塑性树脂与玻璃纤维、碳纤维等增强纤维的浸渍与成型技术，包括各类热塑性复合材料预浸料的工艺技术与装备，11、以及各类热塑性复合材料制品的拉挤、缠绕、模压、液体膜塑、连续挤拉、注塑等成型工艺与装备。二、装备制造业（六）机械基础件4.轻量化与复杂液压先进制造及表面处理技术主要技术内容：增强型碳纤维或高分子材料等非金属材料液压元件的设计与制造工艺；分层制造工艺、金属熔融激光加工增材制造工艺等复杂液压阀块先进制造工艺；先进的液压缸活塞杆表面镀铬替代涂层工艺；密封的适应性；疲劳耐久性等。四、消费品工业（一）纺织1.干喷湿法纺高性能碳纤维技术主要技术内容：大型、高效聚合导热体系；高稳定化干喷湿法纺丝及高倍牵伸工艺；快速均质预氧化技术和高效节能预氧化碳化装备；干喷湿纺碳纤维表面处理技术及与不同树脂基体、不同复合材12、料成型工艺相匹配的系列化油剂和上浆剂。五、节能环保与资源综合利用（四）资源综合利用4.碳纤维复合材料废弃物低成本回收及再利用技术主要技术内容：连续的热裂解工艺及设备技术、可控的氛围气浓度和热解温度匹配技术等连续热裂解碳纤维复合材料废弃物回收工艺及设备；复合型节能技术、树脂热解产物的高热值重整技术、配套的循环热利用工艺与设备技术等低成本低能耗技术；尾气能源再利用技术、清洁排放处理技术等尾气综合处理技术。8、增强制造业核心竞争力三年行动计划（2018-2020年）（三）先进复合材料1. 高性能纤维材料。重点发展高性能碳纤维，对位芳纶，超高 分子量聚乙烯纤维，聚酰亚胺纤维，碳化硅纤维等产品。2. 生13、物基化学纤维材料。重点发展新型溶剂法纤维素纤维，聚乳酸纤维，聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维，生物基聚酰胺纤维等产品。9、科技部“十三五”材料领域科技创新专项规划在碳纤维及其复合材料等方面与国外先进水平还存在较大差距。随着我国国力和国家地位的提高，东海防空识别区的设立，南海石油的开采，以及国防安全、海洋开发、航空航天、先进轨道交通、核电和平利用等大型工程的建设均急需高性能碳纤维等核心关键材料。军工配套材料及工程化应用技术、国产聚丙烯腈碳纤维高性能化及应用方面，为国防军工建设提供了必要的材料技术支撑。加强我国材料体系的建设，大力发展高性能碳纤维与复合材料、军工新材料等，满足我国重大工程与国防建设的材料需14、求。加强新材料产业上下游协作配套，在碳纤维复合材料等领域开展协同应用试点示范，搭建协同应用平台。（二）项目提出理由随着汽车行业的快速发展，轻量化、智能化等成为脍炙人口的话题。研究显示，在汽车行业，整车减重10%，油耗将下降6-8%，碳排放下降6-7%，续航能力和整车可操控性将显著提升。轻量化可以从设计、材料、制造、评价等方面共同实现，其中轻量化材料的有效应用是最直接有效的方式，因此成为业界发展的重心之一。碳纤维作为一种典型的轻质高强材料，是轻量化材料的最佳选择之一，然而由于价格、批量化生产等问题，在汽车领域的应用还处于上升期。随着节能减排和新能源汽车应用的呼声越来越高，碳纤维复合材料开始在传统15、汽车和新能源汽车的应用逐步取得尝试和应用。碳纤维应用于汽车制造上，与传统的钢结构相比可减重40%-50%，比铝结构车体减重20%-30%，这在节能减排、提高续航能力方面还是比较有应用优势的。碳纤维复合材料比强度和比模量比金属材料高出数倍，抗冲击性能和吸能性能较好，可以极大地提高汽车的安全系数。碳纤维复合材料在汽车领域最早应用在高端跑车和豪华汽车车型上。自宝马率先将碳纤维复合材料大量应用于i3和i8等量产车型以来，全球汽车设计和制造业掀起一阵碳纤维复合材料研究和应用探讨的热潮。作为世界第一大汽车产销大国，中国汽车同仁对碳纤维复合材料的研发一直波澜不惊。时至今日，真正的量产化应用尚乏善可陈。除了造16、车新势力前途汽车在其首发车型K50大量使用碳纤维复合材料的车身外覆盖件外，几乎没有哪家整车企业将这种非常先进的材料用于量产车型。二、项目建设的必要性1、项目建设符合国家产业政策碳纤维行业在我国具有广阔的前景。本项目主要生产碳纤维汽车零部件及配件，经查阅，本项目不属于外商投资产业指导目录（2017年修订）中限制类和淘汰类项目；本项目不属于产业结构调整指导目录（2019年本）中限制类和淘汰类项目；亦不属于其它相关法律法规要求淘汰和限制的产业，符合国家和地方产业政策。2、项目建设是汽车工业发展的需要汽车是目前大众使用最多的代步工具之一，传统汽车部件多使用金属材质，存在自重重、降低汽车性能以及耐腐蚀性17、差等问题，随着问题越来越凸显，各大汽车厂商纷纷开始厂商利用新的材质替代传统金属，以便达到汽车轻量化的目标。碳纤维作为一种高性能材料，被应用在很多高精尖领域，例如军工、汽车、航空航天等等。其中，在汽车领域，碳纤维是汽车轻量化的不二人选，相关工艺也发展的较为成熟，是实现汽车设计“安全、舒适、健康、环保”四项要求的重要途经，对于应用在汽车部件中，碳纤维具有很多传统金属无法具备的优势。1）、优秀的可塑性碳纤维材料具有非常好的可塑性，能够加工各种汽车零部件，也能够制作成一体式的整体结构。例如，目前汽车中使用的铁制汽车座位，其在安装过程中需焊接5060个部件，但是如果使用碳纤维材料设计成整体成型的座位，不18、仅能够缩短加工时间，同时其精度也能够得到有效保证。2）、轻质高强汽车零部件制造中使用到的碳纤维材料，其密度较小，与普通的钢材相比，只有其密度的1/41/5，质量比铝合金还要轻，但是碳纤维材料的机械性能却远远优于传统金属材料。碳纤维材料与传统的钢材相比，其抗拉强度是钢材的34倍，刚度则是钢材的23倍，耐疲劳性则是钢材的2倍，热膨胀系数则较钢材小45倍，但是其质量却比钢材轻34倍。使用碳纤维复合材料能够使车身的质量显著减轻，汽车的功率需求降低，进而采取更小的驱动引擎和悬挂装置，通过减少动能进而减少了汽车的冲击危险。以苏州挪恩复合材料为国内某汽车厂商定制的碳纤维部件为例，根据反馈，同款型号汽车使用碳19、纤维复合材料与传统金属材质相比，车身重量可减少约300kg，汽车燃油效率可提高35%，二氧化碳排放减少15%。3）、汽车零部件的一体化成型模块化和整体化是汽车结构发展的一种必然趋势，传统的金属材料很难实现这一点。但是碳纤维材料本身所具备的优良特性，使汽车结构的模块化和整体化成为了可能，只用应用合理的模具，就可以将不同厚度的汽车零部件、凸起部、筋、楞等全部一体成型。因此，对于传统的钢制薄板不易制造、生产效率低下、难以保证精度的汽车零部件，使用碳纤维材料能够克服以上所有问题。市场上其他汽车复材技术受制于成本规模化的原因，和碳纤维复合材料难回收和成本高的难题，无法进行大规模推广。这些是本项目碳纤维复20、合材料技术已经解决的问题，也是本项目的巨大技术优势。针对汽车碳纤维复合部件的成本问题，本项目设计出替代钢、玻纤和铝合金性能的配方同时实现15-65%的减重目标，高生产节拍的工艺，和可规模化的产线，具备在同等或更高的性能下以有竞争力的生产和投资成本开拓市场的能力，并能够在低于传统金属工艺80%的投资下快速达产。3、是碳纤维市场发展的需要碳纤维是一种高强度、高模量的高性能纤维材料，碳纤维密度不到钢的1/4、强度是钢的5-7倍，广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。经过多年的研发和约十年的产业化建设，我国建立起了自己的碳纤维技术体系和较完整的碳纤维产业，初步形成了产业化的碳纤维研发21、与生产平台，逐步打破了日、美长期的技术封锁和市场垄断局面。中国碳纤维需求量一直维持稳步上升趋势，2018年国内碳纤维市场需求为3.1万吨，同比增长32%，预计未来年复合增长率为12%，在2020年国内市场需求将达到3.89万吨。随着国内碳纤维的相关技术越来越成熟，碳纤维复合材料所应用的领域也越来越广泛，尤其是在汽车领域。碳纤维复合材料满足汽车轻量化发展的需求，并且碳纤维复合材料在汽车零部件中的应用优势已经逐渐被大家所重视，现阶段碳纤维复合材料多是作为零部件应用在汽车中，例如传动轴、电池箱以及刹车片等等。随着汽车使用数量的急剧增伤，以及对低碳生活的要求，导致国内外的主要汽车生产厂家都积极致力于开22、发、生产碳纤维及其复合材料化的节能、环保和安全性的汽车。这也致使新一代的汽车必然具备节能降耗的特征，而实现节能降耗的重要途径就是汽车的轻量化。目前汽车零部件制造中使用到的一般钢材等金属是无法实现汽车轻量化的，因此，采取碳纤维及其复合材料进行汽车零部件的制造就成为了实现汽车轻量化最有效的方法。在此环境下，相信未来的汽车零部件制造业，碳纤维及其复合材料将具有极其广阔的应用。并且随着目前对碳纤维及其复合材料在汽车零部件中的应用的进一步深入研究，未来的碳纤维汽车零部件必将趋于高性能化，汽车用的碳纤维零部件的成本必然会不断下降，碳纤维汽车零部件的大批量、高效率生产工艺方法必然会得到进一步的完善和发展。因此在未来的持续发展中碳纤维及其复合材料完全可以取代金属应用于汽车的零部件中，并且碳纤维在汽车零部件制造中的应用将继续保持大幅增长趋势。在如此庞大的市场需求之下，碳纤维汽车零部件这一细分市场必将有巨大的增长空间。