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1、泓域咨询/南京碳纤维原丝项目商业计划书南京碳纤维原丝项目商业计划书xx有限公司目录第一章 项目绪论9一、 项目提出的理由9二、 项目概述9三、 项目总投资及资金构成11四、 资金筹措方案11五、 项目预期经济效益规划目标12六、 项目建设进度规划12七、 研究结论12八、 主要经济指标一览表12主要经济指标一览表12第二章 背景、必要性分析15一、 需求端：替换传统材料创造万吨需求15二、 市场端：需求旺盛，国内企业逐步发力16第三章 建设单位基本情况18一、 公司基本信息18二、 公司简介18三、 公司竞争优势19四、 公司主要财务数据21公司合并资产负债表主要数据21公司合并利润表主要数据
2、21五、 核心人员介绍22六、 经营宗旨23七、 公司发展规划24第四章 行业发展分析29一、 碳纤维原丝是指用特定的高分子化合物（如丙烯腈）为原料，经过纺丝原液制备、纺丝和后处理等工序制得的化学纤维29二、 碳纤维是现代高科技领域的战略新材料29三、 沥青基碳纤维34第五章 创新发展39一、 企业技术研发分析39二、 项目技术工艺分析41三、 质量管理42四、 创新发展总结43第六章 运营模式分析44一、 公司经营宗旨44二、 公司的目标、主要职责44三、 各部门职责及权限45四、 财务会计制度48第七章 SWOT分析54一、 优势分析（S）54二、 劣势分析（W）56三、 机会分析（O）5
3、6四、 威胁分析（T）57第八章 法人治理结构65一、 股东权利及义务65二、 董事67三、 高级管理人员72四、 监事75第九章 发展规划分析77一、 公司发展规划77二、 保障措施81第十章 建筑工程方案84一、 项目工程设计总体要求84二、 建设方案85三、 建筑工程建设指标86建筑工程投资一览表86第十一章 项目风险防范分析88一、 项目风险分析88二、 项目风险对策90第十二章 项目进度计划92一、 项目进度安排92项目实施进度计划一览表92二、 项目实施保障措施93第十三章 产品方案与建设规划94一、 建设规模及主要建设内容94二、 产品规划方案及生产纲领94产品规划方案一览表94
4、第十四章 投资计划方案96一、 投资估算的依据和说明96二、 建设投资估算97建设投资估算表99三、 建设期利息99建设期利息估算表99四、 流动资金100流动资金估算表101五、 总投资102总投资及构成一览表102六、 资金筹措与投资计划103项目投资计划与资金筹措一览表103第十五章 经济效益分析105一、 基本假设及基础参数选取105二、 经济评价财务测算105营业收入、税金及附加和增值税估算表105综合总成本费用估算表107利润及利润分配表109三、 项目盈利能力分析109项目投资现金流量表111四、 财务生存能力分析112五、 偿债能力分析112借款还本付息计划表114六、 经济评
5、价结论114第十六章 总结115第十七章 补充表格117建设投资估算表117建设期利息估算表117固定资产投资估算表118流动资金估算表119总投资及构成一览表120项目投资计划与资金筹措一览表121营业收入、税金及附加和增值税估算表122综合总成本费用估算表122固定资产折旧费估算表123无形资产和其他资产摊销估算表124利润及利润分配表124项目投资现金流量表125报告说明聚合物基复合材料的制备、成型工艺与其他材料相比具有鲜明特点。聚合物基复合材料的形成与制品的成型是同时完成的，该材料的制备过程也就是其制品的生产过程，因而可以使得大型的制品一次整体成型，从而简化制品结构，减少了组成零件和连
6、接件的数量，进而减轻制品质量并降低工艺消耗。其次，由于树脂在固化前具有一定的流动性，纤维又很柔软，依靠模具容易形成要求的形状和尺寸，因此树脂基复合材料的成型较为方便，可制造单件和小批量产品。聚合物基复合材料的制造大体包括预浸料的制造、成型及制件的后处理与机械加工。根据谨慎财务估算，项目总投资36542.24万元，其中：建设投资28041.16万元，占项目总投资的76.74%；建设期利息385.61万元，占项目总投资的1.06%；流动资金8115.47万元，占项目总投资的22.21%。项目正常运营每年营业收入71200.00万元，综合总成本费用56625.77万元，净利润10664.54万元，财
7、务内部收益率22.69%，财务净现值19462.38万元，全部投资回收期5.47年。本期项目具有较强的财务盈利能力，其财务净现值良好，投资回收期合理。此项目建设条件良好，可利用当地丰富的水、电资源以及便利的生产、生活辅助设施，项目投资省、见效快；此项目贯彻“先进适用、稳妥可靠、经济合理、低耗优质”的原则，技术先进，成熟可靠，投产后可保证达到预定的设计目标。本期项目是基于公开的产业信息、市场分析、技术方案等信息，并依托行业分析模型而进行的模板化设计，其数据参数符合行业基本情况。本报告仅作为投资参考或作为学习参考模板用途。第一章 项目绪论一、 项目提出的理由由于碳纤维的产业链长，关键控制点多，生产
8、过程中的每一个步骤带来的缺陷均将传递到下一步并影响最终碳纤维的性能。因此，各工序精确调控及之间的精密配合是制备出稳定的高性能碳纤维的关键，了解并熟悉碳纤维的制备工艺显得尤其重要。1.2PAN基碳纤维：应用最为广泛的一类碳纤维PAN基碳纤维是以丙烯腈为前驱体，经聚合、纺丝、氧化稳定、碳化和石墨化等一系列复杂工艺制得，每个过程均涉及流体力学、传热、传质、结构和聚集态等多个单元过程同时进行，又相互联系的过程，影响因素较为复杂。二、 项目概述（一）项目基本情况1、项目名称：南京碳纤维原丝项目2、承办单位名称：xx有限公司3、项目性质：扩建4、项目建设地点：xx园区5、项目联系人：韩xx（二）主办单位基
9、本情况公司依据公司法等法律法规、规范性文件及公司章程的有关规定，制定并由股东大会审议通过了董事会议事规则，董事会议事规则对董事会的职权、召集、提案、出席、议事、表决、决议及会议记录等进行了规范。 公司秉承“以人为本、品质为本”的发展理念，倡导“诚信尊重”的企业情怀；坚持“品质营造未来，细节决定成败”为质量方针；以“真诚服务赢得市场，以优质品质谋求发展”的营销思路；以科学发展观纵观全局，争取实现行业领军、技术领先、产品领跑的发展目标。 公司秉承“诚实、信用、谨慎、有效”的信托理念，将“诚信为本、合规经营”作为企业的核心理念，不断提升公司资产管理能力和风险控制能力。经过多年的发展，公司拥有雄厚的技
10、术实力，丰富的生产经营管理经验和可靠的产品质量保证体系，综合实力进一步增强。公司将继续提升供应链构建与管理、新技术新工艺新材料应用研发。集团成立至今，始终坚持以人为本、质量第一、自主创新、持续改进，以技术领先求发展的方针。（三）项目建设选址及用地规模本期项目选址位于xx园区，占地面积约80.00亩。项目拟定建设区域地理位置优越，交通便利，规划电力、给排水、通讯等公用设施条件完备，非常适宜本期项目建设。（四）产品规划方案根据项目建设规划，达产年产品规划设计方案为：xxx吨碳纤维原丝/年。三、 项目总投资及资金构成本期项目总投资包括建设投资、建设期利息和流动资金。根据谨慎财务估算，项目总投资365
11、42.24万元，其中：建设投资28041.16万元，占项目总投资的76.74%；建设期利息385.61万元，占项目总投资的1.06%；流动资金8115.47万元，占项目总投资的22.21%。四、 资金筹措方案（一）项目资本金筹措方案项目总投资36542.24万元，根据资金筹措方案，xx有限公司计划自筹资金（资本金）20803.11万元。（二）申请银行借款方案根据谨慎财务测算，本期工程项目申请银行借款总额15739.13万元。五、 项目预期经济效益规划目标1、项目达产年预期营业收入（SP）：71200.00万元。2、年综合总成本费用（TC）：56625.77万元。3、项目达产年净利润（NP）：1
12、0664.54万元。4、财务内部收益率（FIRR）：22.69%。5、全部投资回收期（Pt）：5.47年（含建设期12个月）。6、达产年盈亏平衡点（BEP）：26186.61万元（产值）。六、 项目建设进度规划项目计划从可行性研究报告的编制到工程竣工验收、投产运营共需12个月的时间。七、 研究结论项目建设符合国家产业政策，具有前瞻性；项目产品技术及工艺成熟，达到大批量生产的条件，且项目产品性能优越，是推广型产品；项目产品采用了目前国内最先进的工艺技术方案；项目设施对环境的影响经评价分析是可行的；根据项目财务评价分析，经济效益好，在财务方面是充分可行的。八、 主要经济指标一览表主要经济指标一览表
13、序号项目单位指标备注1占地面积53333.00约80.00亩1.1总建筑面积100948.711.2基底面积33066.461.3投资强度万元/亩343.912总投资万元36542.242.1建设投资万元28041.162.1.1工程费用万元24924.152.1.2其他费用万元2310.932.1.3预备费万元806.082.2建设期利息万元385.612.3流动资金万元8115.473资金筹措万元36542.243.1自筹资金万元20803.113.2银行贷款万元15739.134营业收入万元71200.00正常运营年份5总成本费用万元56625.776利润总额万元14219.397净利润
14、万元10664.548所得税万元3554.859增值税万元2956.9310税金及附加万元354.8411纳税总额万元6866.6212工业增加值万元23305.9413盈亏平衡点万元26186.61产值14回收期年5.4715内部收益率22.69%所得税后16财务净现值万元19462.38所得税后第二章 背景、必要性分析一、 需求端：替换传统材料创造万吨需求在极端环境（高真空、强腐蚀介质）、交变载荷和交变温度联合作用下，飞行器机体材料的设计选材的重要决定因素是轻质高强、耐超高温和耐腐蚀性。根据国际航协的数据，燃油成本大约占航空总成本的26%，而在国内部分航空公司，燃油成本甚至要占到40%。机
15、体结构材料每减轻一磅，便可带来近百万美元的经济效率，因此低密度就成为飞行器结构材料选材的重要原则。此外，飞行器长期在大气层或者外层空间运行，在极端环境服役还要求具有极高可靠性及优良的飞行性能，因而飞行器的设计需要尽可能提高结构效率，且避免付出更多的重量代价，高比强度、高比模量等特性便成为选材的考量关键因素。综合比较下，低密度、高比模量及高比强度的碳纤维复合材料是当下最优选择。其在军用飞机和民用飞机中的占比也逐年大幅提升，已替代原有结构钢及铝材，成为飞行器结构材料的首选。碳纤维增强复合材料是航空工业应用比较广泛的复合材料之一,由于其密度仅为铝合金的60%,在飞机结构设计中大量使用可以使结构质量减
16、少20-25%。飞机上最常用的是碳纤维增强复合材料是树脂基复合材料(CFRP)。军用飞机方面，碳纤维增强复合材料主要应用于飞机的非承力部件上,如飞机雷达罩、舱门、整流罩、飞机尾翼的垂直尾翼、水平尾翼及方向舵等,例如法国幻影2000战斗机尾翼的设计采用了复合材料。民用飞机方面，波音公司生产B787客机中碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强材料已占全机结构重量的50%,可节省燃油20%。二、 市场端：需求旺盛，国内企业逐步发力根据碳纤维国内知名企业广州赛奥碳纤维技术股份有限公司发布的2021年全球碳纤维复合材料市场报告数据，全球碳纤维市场需求保持增长的主力是风电、体育器材、碳碳复材及压力容器。2021
17、年中国碳纤维的总需求为62,379吨，对比2020年的48,851吨，同比增长了27.7%，其中，进口量为33,129吨（占总需求的53.1%，比2020增长了9.2%），国产纤维供应量为29,250吨（占总需求的46.9%，比2020年增长了58.1%）。2021年的中国市场的总体情况是：供不应求，无论是进口还是国产纤维。价格方面，2021年，由于整个碳纤维市场的紧缺，价格行情在2020年基础上持续走高。进口碳纤维及其制品，数量同比仅仅增加了9.15%，而金额同比增加了26.02%，国产碳纤维“毫不示弱”，价格增加幅度不输进口产品，大丝束市场，也同样面临紧缺。价格稍微提升，在13.5-14.
18、5美元/公斤的水平上。这个价位是大批量的采购价格，对于小批量的用户，这些厂家经常报出17-18美元/公斤价格。第三章 建设单位基本情况一、 公司基本信息1、公司名称：xx有限公司2、法定代表人：韩xx3、注册资本：1450万元4、统一社会信用代码：xxxxxxxxxxxxx5、登记机关：xxx市场监督管理局6、成立日期：2015-11-47、营业期限：2015-11-4至无固定期限8、注册地址：xx市xx区xx9、经营范围：从事碳纤维原丝相关业务（企业依法自主选择经营项目，开展经营活动；依法须经批准的项目，经相关部门批准后依批准的内容开展经营活动；不得从事本市产业政策禁止和限制类项目的经营活动
19、。）二、 公司简介公司秉承“诚实、信用、谨慎、有效”的信托理念，将“诚信为本、合规经营”作为企业的核心理念，不断提升公司资产管理能力和风险控制能力。经过多年的发展，公司拥有雄厚的技术实力，丰富的生产经营管理经验和可靠的产品质量保证体系，综合实力进一步增强。公司将继续提升供应链构建与管理、新技术新工艺新材料应用研发。集团成立至今，始终坚持以人为本、质量第一、自主创新、持续改进，以技术领先求发展的方针。三、 公司竞争优势（一）自主研发优势公司在各个细分领域深入研究的同时，通过整合各平台优势，构建全产品系列，并不断进行产品结构升级，顺应行业一体化、集成创新的发展趋势。通过多年积累，公司产品性能处于国
20、内领先水平。公司多年来坚持技术创新，不断改进和优化产品性能，实现产品结构升级。公司结合国内市场客户的个性化需求，不断升级技术，充分体现了公司的持续创新能力。在不断开发新产品的过程中，公司已有多项产品均为国内领先水平。在注重新产品、新技术研发的同时，公司还十分重视自主知识产权的保护。（二）工艺和质量控制优势公司进口大量设备和检测设备，有效提高了精度、生产效率，为产品研发与确保产品质量奠定了坚实的基础。此外，公司是行业内较早通过ISO9001质量体系认证的企业之一，公司产品根据市场及客户需要通过了产品认证，表明公司产品不仅满足国内高端客户的要求，而且部分产品能够与国际标准接轨，能够跻身于国际市场竞
21、争中。在日常生产中，公司严格按照质量体系管理要求，不断完善产品的研发、生产、检验、客户服务等流程，保证公司产品质量的稳定性。（三）产品种类齐全优势公司不仅能满足客户对标准化产品的需求，而且能根据客户的个性化要求，定制生产规格、型号不同的产品。公司齐全的产品系列，完备的产品结构，能够为客户提供一站式服务。对公司来说，实现了对具有多种产品需求客户的资源共享，拓展了销售渠道，增加了客户粘性。公司产品价格与国外同类产品相比有较强性价比优势，在国内市场起到了逐步替代进口产品的作用。（四）营销网络及服务优势根据公司产品服务的特点、客户分布的地域特点，公司营销覆盖了华南、华东、华北及东北等下游客户较为集中的
22、区域，并在欧美、日本、东南亚等国家和地区初步建立经销商网络，及时了解客户需求，为客户提供贴身服务，达到快速响应的效果。公司拥有一支行业经验丰富的销售团队，在各区域配备销售人员，建立从市场调研、产品推广、客户管理、销售管理到客户服务的多维度销售网络体系。公司的服务覆盖产品服务整个生命周期，公司多名销售人员具有研发背景，可引导客户的技术需求并为其提供解决方案，为客户提供及时、深入的专业技术服务与支持。公司与经销商互利共赢，结成了长期战略合作伙伴关系，公司经销网络较为稳定，有利于深耕行业和区域市场，带动经销商共同成长。四、 公司主要财务数据公司合并资产负债表主要数据项目2020年12月2019年12
23、月2018年12月资产总额14328.9411463.1510746.70负债总额5364.834291.864023.62股东权益合计8964.117171.296723.08公司合并利润表主要数据项目2020年度2019年度2018年度营业收入36983.6429586.9127737.73营业利润6848.105478.485136.08利润总额5898.394718.714423.79净利润4423.793450.563185.13归属于母公司所有者的净利润4423.793450.563185.13五、 核心人员介绍1、韩xx，中国国籍，无永久境外居留权，1971年出生，本科学历，中级
24、会计师职称。2002年6月至2011年4月任xxx有限责任公司董事。2003年11月至2011年3月任xxx有限责任公司财务经理。2017年3月至今任公司董事、副总经理、财务总监。2、潘xx，中国国籍，1976年出生，本科学历。2003年5月至2011年9月任xxx有限责任公司执行董事、总经理；2003年11月至2011年3月任xxx有限责任公司执行董事、总经理；2004年4月至2011年9月任xxx有限责任公司执行董事、总经理。2018年3月起至今任公司董事长、总经理。3、戴xx，1957年出生，大专学历。1994年5月至2002年6月就职于xxx有限公司；2002年6月至2011年4月任x
25、xx有限责任公司董事。2018年3月至今任公司董事。4、顾xx，中国国籍，无永久境外居留权，1961年出生，本科学历，高级工程师。2002年11月至今任xxx总经理。2017年8月至今任公司独立董事。5、王xx，1974年出生，研究生学历。2002年6月至2006年8月就职于xxx有限责任公司；2006年8月至2011年3月，任xxx有限责任公司销售部副经理。2011年3月至今历任公司监事、销售部副部长、部长；2019年8月至今任公司监事会主席。6、熊xx，中国国籍，1978年出生，本科学历，中国注册会计师。2015年9月至今任xxx有限公司董事、2015年9月至今任xxx有限公司董事。201
26、9年1月至今任公司独立董事。7、谢xx，中国国籍，无永久境外居留权，1959年出生，大专学历，高级工程师职称。2003年2月至2004年7月在xxx股份有限公司兼任技术顾问；2004年8月至2011年3月任xxx有限责任公司总工程师。2018年3月至今任公司董事、副总经理、总工程师。8、尹xx，中国国籍，无永久境外居留权，1958年出生，本科学历，高级经济师职称。1994年6月至2002年6月任xxx有限公司董事长；2002年6月至2011年4月任xxx有限责任公司董事长；2016年11月至今任xxx有限公司董事、经理；2019年3月至今任公司董事。六、 经营宗旨凭借专业化、集约化的经营策略，
27、发挥公司各方面的优势，创造良好的经济效益，为全体股东提供满意的经济回报。七、 公司发展规划（一）公司未来发展战略公司秉承“不断超越、追求完美、诚信为本、创新为魂”的经营理念，贯彻“安全、现代、可靠、稳定”的核心价值观，为客户提供高性能、高品质、高技术含量的产品和服务，致力于发展成为行业内领先的供应商。未来公司将通过持续的研发投入和市场营销网络的建设进一步巩固公司在相关领域的领先地位，扩大市场份额；另一方面公司将紧密契合市场需求和技术发展方向进一步拓展公司产品类别，加大研发推广力度，进一步提升公司综合实力以及市场地位。（二）扩产计划经过多年的发展，公司在相关领域领域积累了丰富的生产经验和技术优势
28、，随着公司业务规模逐年增长，产能瓶颈日益显现。因此，产能提升计划是实现公司整体发展战略的重要环节。公司将以全球行业持续发展及逐渐向中国转移为依托，提高公司生产能力和生产效率，满足不断增长的客户需求，巩固并扩大公司在行业中的竞争优势，提高市场占有率和公司影响力。在产品拓展方面，公司计划在扩宽现有产品应用领域的同时，不断丰富产品类型，持续提升产品质量和附加值，保持公司产品在行业中的竞争地位。（三）技术研发计划公司未来将继续加大技术开发和自主创新力度，在现有技术研发资源的基础上完善技术中心功能，规范技术研究和产品开发流程，引进先进的设计、测试等软硬件设备，提高公司技术成果转化能力和产品开发效率，提升
29、公司新产品开发能力和技术竞争实力，为公司的持续稳定发展提供源源不断的技术动力。公司将本着中长期规划和近期目标相结合、前瞻性技术研究和产品应用开发相结合的原则，以研发中心为平台，以市场为导向，进行技术开发和产品创新，健全和完善技术创新机制，从人、财、物和管理机制等方面确保公司的持续创新能力，努力实现公司新技术、新产品、新工艺的持续开发。（四）技术研发计划公司将以新建研发中心为契机，在对现有产品的技术和工艺进行持续改进、提高公司的研发设计能力、满足客户对产品差异化需求的同时，顺应行业技术发展，不断研发新工艺、新技术，不断提升产品自动化程度，在充分满足下游领域对产品质量要求不断提高的同时，强化公司自
30、主创新能力，巩固公司技术的行业先进地位，强化公司的综合竞争实力。积极实施知识产权保护自主创新、自主知识产权和自主品牌是公司今后持续发展的关键。自主知识产权是自主创新的保障，公司未来三年将重点关注专利的保护，依靠自主创新技术和自主知识产权，提高盈利水平。公司计划在未来三年内大量引进或培养技术研发、技术管理等专业人才，以培养技术骨干为重点建设内容，建立一支高、中、初级专业技术人才合理搭配的人才队伍，满足公司快速发展对人才的需要。公司将采用各种形式吸引优秀的科技人员。包括：提高技术人才的待遇；通过与高校、科研机构联合，实行对口培训等形式，强化技术人员知识更新；积极拓宽人才引进渠道，实行就地取才、内部
31、挖掘和面向社会广揽人才相结合。确保公司产品的高技术含量，充分满足客户的需求，使公司在激烈的市场竞争中立于不败之地。公司将加强与高等院校、研发机构的合作与交流，整合产、学、研资源优势，通过自主研发与合作开发并举的方式，持续提升公司技术研发水平，提升公司对重大项目的攻克能力，提高自身研发技术水平，进一步强化公司在行业内的影响力。（五）市场开发规划公司根据自身技术特点与销售经验，制定了如下市场开发规划：首先，公司将以现有客户为基础，在努力提升产品质量的同时，以客户需求为导向，在各个方面深入了解客户需求，以求充分满足客户的差异化需求，从而不断增加现有客户订单；其次，公司将在稳定与现有客户合作关系的同时
32、，凭借公司成熟的业务能力及优质的产品质量逐步向新的客户群体拓展，挖掘新的销售市场；最后，公司将不断完善营销网络建设，提升公司售后服务能力，从而提升公司整体服务水平，实现整体业务的协同及平衡发展。（六）人才发展规划人才是公司发展的核心资源，为了实现公司总体战略目标，公司将健全人力资源管理体系，制定科学的人力资源开发计划，进一步建立完善的培训、薪酬、绩效和激励机制，最大限度的发挥人才潜力，为公司的可持续发展提供人才保障。公司将立足于未来发展需要，进一步加快人才引进。通过专业化的人力资源服务和评估机制，满足公司的发展需要。一方面，公司将根据不同部门职能，有针对性的招聘专业化人才：管理方面，公司将建立
33、规范化的内部控制体系，根据需要招聘行业内专业的管理人才，提升公司整体管理水平；技术方面，公司将引进行业内优秀人才，提升公司的技术创新能力，增加公司核心技术储备，并加速成果转化，确保公司技术水平的领先地位。另一方面，公司将建立人才梯队，以培养管理和技术骨干为重点，有计划地吸纳各类专业人才进入公司，形成高、中、初级人才的塔式人才结构，为公司的长远发展储备力量。培训是企业人力资源整合的重要途径，未来公司将强化现有培训体系的建设，建立和完善培训制度，针对不同岗位的员工制定科学的培训计划，并根据公司的发展要求及员工的发展意愿，制定员工的职业生涯规划。公司将采用内部交流课程、外聘专家授课及先进企业考察等多
34、种培训方式提高员工技能。人才培训的强化将大幅提升员工的整体素质，使员工队伍进一步适应公司的快速发展步伐。公司将制定具有市场竞争力的薪酬结构，制定和实施有利于人才成长和潜力挖掘的激励政策。根据员工的服务年限及贡献，逐步提高员工待遇，激发员工的创造性和主动性，为员工提供广阔的发展空间，全力打造团结协作、拼搏进取、敬业爱岗、开拓创新的员工队伍，从而有效提高公司凝聚力和市场竞争力。第四章 行业发展分析一、 碳纤维原丝是指用特定的高分子化合物（如丙烯腈）为原料，经过纺丝原液制备、纺丝和后处理等工序制得的化学纤维在碳纤维制备过程中，PAN原丝的结构与其性能有着非常密切的关系，而且是最终碳纤维结构形成基础和
35、高性能的根本来源。原丝的各级结构将被有选择性的遗传至后续预氧化阶段直至碳化阶段中，因此要获得具有优异性能的PAN基碳纤维就必须控制好原丝的结构。原料方面，主要包括聚丙烯腈纺丝溶液、溶剂、沉淀剂、油剂等四部分。PAN原丝是PAN溶液通过纺丝得到，溶液纺丝是当今高性能PAN基碳纤维原丝制备的唯一工艺。一般而言，分子量越大，承载外力的能力越强，引发缺陷的概率越低。溶剂可分为无机和有机两类，无机溶剂有硫氰酸钠、氯化锌、硝酸等，有机溶剂有二甲基酰胺、二甲基乙酰胺及二甲基亚砜。二、 碳纤维是现代高科技领域的战略新材料碳纤维是国际认可的现代高科技领域的战略新材料，被誉为“黑色黄金”。碳纤维（CarbonFi
36、ber，CF）是一种含碳量高于90%的纤维状碳化产物，通过有机纤维原丝（先驱体）在高温（1000-3000）惰性气体保护的条件下经过热解、碳化等一系列物理化学变化而制得。从分子结构上看，碳纤维可以看成是由片状石墨微晶沿纤维轴向方向排列而成，但真正的碳纤维达不到石墨的理想状态，且石墨层平面呈波浪状，平面间距明显大于石墨的0.335nm。碳纤维具有显著的各向异性，沿其纤维轴向模量高，强度高，是一种高性能的增强纤维，具有良好的导电、导热、耐腐蚀、耐超高温等特性，同时还兼备纺织纤维的柔软可编织性。碳纤维及其复合材料同其他金属及合金类材料相比，主要具备以下优势：（1）通常高模量碳纤维复合材料的单向材料比
37、模量比铝合金大5-7倍，所制备的结构件可满足高刚度需求；（2）以高模量碳纤维为增强材料，通过合理的复合材料结构设计可获得热膨胀系数几乎为零的材料，满足高低温交变的应用场景中尺寸稳定性要求；（3）碳纤维的比重不足钢材的1/4，可满足结构件的轻量化要求。碳纤维的大力发展，对国家的国防、经济、民生都起到更加重要的作用。碳纤维既具有碳材料质轻、高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、导热、导电等优异的综合性能，同时还兼备纺织纤维的柔软可加工性，是国际认可的现代高科技领域的战略新材料，被誉为“黑色黄金”。由于人类对于生活质量的需求渐高，以及科技不断进步，尤其是在航空航天、军工制造等高尖端领域和汽车工业、
38、建筑体育等民用领域对于先进材料的需求，传统材料及其复合材料渐渐无法满足，以碳纤维为代表的新型材料的出现和发展，促进了这些行业的发展，同时，伴随着能源的日益紧缺，在新能源领域，轻量化需求中，碳纤维也占据了一席之地。PAN基碳纤维占碳纤维总量的90%以上，目前碳纤维一般指PAN基碳纤维。碳纤维可以按照状态、力学性能、丝束规格、原丝种类等不同维度进行分类。碳纤维按照状态可分为长丝、短纤维、短切纤维，按力学性能可分为通用型和高性能型，按照丝束规格可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，按照原丝类型可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维。由于碳纤维的产业链长，关键控制点多
39、，生产过程中的每一个步骤带来的缺陷均将传递到下一步并影响最终碳纤维的性能。因此，各工序精确调控及之间的精密配合是制备出稳定的高性能碳纤维的关键，了解并熟悉碳纤维的制备工艺显得尤其重要。1.2PAN基碳纤维：应用最为广泛的一类碳纤维PAN基碳纤维是以丙烯腈为前驱体，经聚合、纺丝、氧化稳定、碳化和石墨化等一系列复杂工艺制得，每个过程均涉及流体力学、传热、传质、结构和聚集态等多个单元过程同时进行，又相互联系的过程，影响因素较为复杂。18世纪中，英国人斯旺和美国人爱迪生利用竹子和纤维素等经过一系列后处理制成了最早的碳纤维，将其用作灯丝并申请了专利。20世纪50年代，美国开始研究粘胶基碳纤维，1959年
40、生产出品名“Thormei-25”的粘胶基碳纤维。同年日本进藤昭男首先发明了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维。1962年日本东丽公司开始研制生产碳纤维的优质原丝，在1967年成功开发出T300聚丙烯腈基碳纤维。1966年，英国皇家航空研究所的Watt等人改进技术，开创了生产高强度、高模量PAN基碳纤维的新途径。1969年，日本东丽公司成功研究出用特殊单体共聚而成的聚丙烯腈制备碳纤维的原丝，结合美国联合碳化物公司的碳化技术，生产出高强高模碳纤维。此后，美、法、德也都引进技术或自主研发生产PAN基原丝及碳纤维，但日本东丽公司的碳纤维研发与生产技术一直保持世界领先水平。根据碳纤维及其复合材料技术微信公众号
41、2021年8月11日一文可以看出，东丽2021年碳纤维产品已推出了三十余款型号，覆盖领域已从航空航天延伸至了交通轨道、海洋、压力容器、医疗、土木、电子电力等领域。PAN基碳纤维生产过程比较繁琐并涉及诸多复杂的化学反应过程，要经历聚合、纺丝、预氧化、碳化、石墨化、表面处理等多个步骤，其中，每个步骤又包含多个工艺，每个工艺参数都会对最终碳纤维的结构与性能产生一定的影响。生产过程则涉及了高分子化学、高分子物理、物理化学、无机化学、高分子加工、自动化控制等不同的学科、技术交叉和融合，是一个复杂的系统工程，最终所得到的PAN基碳纤维结构和性能强烈依赖于每一个过程中的工艺控制和结构调控。1.2.1聚丙烯腈
42、共聚物制备：聚合反应中参与物及设备是核心聚合是指丙烯腈（AN）单体通过自由基链式聚合反应得到长链PAN的过程。聚合过程按照工艺流程先后顺序大致分为原料准备、聚合反应等。原料准备过程，制备PAN共聚物的原料包括单体、共聚单体、引发剂、链转移剂和溶剂等。单体方面，丙烯腈（AN）是制备PAN共聚物的主要单体。由丙烯腈制得聚丙烯腈纤维即腈纶，其性能极似羊毛，因此也叫合成羊毛。丙烯腈与丁二烯共聚可制得丁腈橡胶，具有良好的耐油性，耐寒性，耐磨性，和电绝缘性能，并且在大多数化学溶剂，阳光和热作用下，性能比较稳定。共聚单体方面，由于PAN均聚物在预氧化初始阶段温度较高，且会集中放热，从而导致预氧化过程工艺难于
43、控制。此外，集中放热会导致原丝中PAN分子链的断裂，并形成大孔缺陷结构，影响生产工艺稳定性和碳纤维质量。在实际生产中，通常将丙烯腈与共聚单体进行共聚，以有效控制预氧化过程中放热反应，共聚单体的总含量一般在5%左右。对于制备PAN基碳纤维而言，所采用的共聚单体大多为丙烯酸甲酯（MA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸（MAA）和衣康酸（IA）。引发剂及链转移剂方面，国内外碳纤维生产厂商多采用偶氮类型的引发剂，其中偶氮二异丁腈（AIBN）为常用的引发剂，其主要作用是提供自由基与AN分子作用生成单体自由基进而完成链增长。根据聚丙烯腈基碳纤维一书数据显示，使用AIBN引发剂时，聚合温度一般控制在5
44、5-65内，引发剂用量相对单体的质量浓度不超过0.5%，最好在0.3%以下。链转移剂又称分子量调节剂，是一种能够调节和控制聚合物分子量、分子量分布和减少链支化度的物质。在AN聚合时，采用醇类或者硫醇类作为链转移剂，且加入量相对单体AN的质量浓度控制在0.1%-0.2%之间时，可显著调控聚合物PAN的分子量、支化度及提高可纺性。三、 沥青基碳纤维沥青基碳纤维以石油沥青或煤焦油沥青为原料，经沥青精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化等工艺过程，生产出具有弹性模量高、优异的导热率、遇热不易膨胀等性能的沥青基碳纤维。一般地，沥青基碳纤维分为通用型和高性能型沥青基碳纤维，然而通用型沥青基碳纤维对原料的预处理要
45、求不高，所以主要应用于体育、吸附剂等民用方面。高性能型沥青基碳纤维的原料不同，主要为中间相沥青，石墨晶体有序度高，因此具有十分突出的热导率和模量，是性能优异的热管理材料被应用于航天、卫星、雷达等军用领域。市面上PAN基碳纤维的最高抗拉强度为6500MPa，拉伸模量范围从230到300GPa为标准类型，高模量型最高可以到600GPa。对于沥青基碳纤维，模量可以从50GPa到900Gpa以上。以中间相沥青为起始材料制备的碳纤维具有定向石墨层纤维轴，石墨晶体通过位于石墨层内方向(称为“a”方向)的碳碳双键具有极高的强度和刚性，这种晶体结构反映在最终碳纤维的强度和刚性上，此外极低的热膨胀系数和极高的导
46、热系数，也是体现在“a”方向上的特性。相反，各向同性的沥青，在“a”方向上，没有足够的结晶度，所以只能表现出低模量和低导热性能。沥青基碳纤维的这些特性，与传统的PAN基碳纤维有很大的区别。可以通过控制沥青原料特性以及纺丝工艺条件，来控制最终沥青纤维的性能，来制备规格多样化的沥青纤维。由于沥青基碳纤维的热膨胀系数为负，通过与其他基质的结合，可以很容易地实现零热膨胀系数的材料。沥青基碳纤维作为利用其高导热性和负热膨胀系数的新应用领域，被广泛应用于卫星的天线反射器和太阳能电池板等部件。其高导热性在电子设备领域也有广泛的应用，如热接口、高导热性线路板等。通用级碳纤维是由各向同性沥青制备而成，高性能碳纤维则是由中间相沥青制备而成。其制备工艺与PAN基纤维略有不同，主要包括原料调制、熔融纺丝、预氧化、碳化、石墨化及表面处理。在制备流程与PAN基碳纤维不同的工艺过程为沥青的调制过程。沥青化学成分相对复杂，因此需要经过一系列的净化及纯化处理，改善其流变性能及调控分子量以满足纺丝要求。其中，供氢溶剂加氢法存在加氢程度不深、无法有效