年产300万平方米风电叶片用碳纤维预浸料生产项目可行性研究报告.doc

吉林经济技术开发区碳纤维产业园区
年产300万平方米风电叶片用碳纤维预浸料生产项目

项目建议书

吉林经济技术开发区

目 录
一 项目概况 1
二．项目提出的理由 3
三 市场需求和分析预测 9
四 建设规模与产品方案 15
五 场址选择 16
六 技术方案、设备方案、工程方案 19
七 原材料及辅助材料供应 30
八 节能 31
九 环境影响评价 34
十 劳动安全卫生与消防 36
十一 组织机构与人力资源配置 39
十二 项目实施进度安排 40
十三 风险分析 41
十四、经济效益和社会效益分析 43

I

一 项目概况
1.1项目名称与性质
项目名称：年产300万平方米风电叶片用碳纤维预浸料生产项目
项目性质：新建项目
1.2项目建设地点
吉林经济技术开发区碳纤维产业园区。
1.3项目建设规模与主要内容
本项目为吉林经济技术开发区碳纤维产业园区工程项目。项目拟新建年产300万平方米风电叶片用碳纤维预浸料生产线和年产100万平方米两维及三维碳纤维织物生产线，形成年产300平方米风电叶片用碳纤维预浸料的生产能力。引进国际国内先进设备。项目建成投产后，可实现年销售收入1766.67万元，销售税金及附加94.86万元，年均利润总额2387.36万元。
1.4项目建设起止年限
项目建设期为2年，即2012年3月起至2014年2月止。
1.5项目总投资及资金筹措
项目总投资9338.49万元，其中建设投资6940万元，流动资金2398.49万元。
本项目所需资金中全部自筹。
1.6主要经济指标
（1）年销售收入 17266.67万元
（2）总成本费用 13994万元
（3）产品销售税金及附加 94.86万元
（4）利润总额 2387.36万元
（5）所得税 596.84万元
（6）净利润 1790.525万元
（7）投资回收期 6.46年（税后）
（8）财务内部收益率 21%（税后）
（9）盈亏平衡点 47.57%（各年平均值）
50

二．项目提出的理由
2.1项目提出的背景
碳纤维复合材料是具有结构材料和功能材料双重用途的新型材料，具有轻质、高比强度、高比模量、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质。近几年，随着国内外新材料开发力度的不断加大及国内先进设备的引入，国内碳纤维制品和应用有了质的飞跃。主要应用领域为：成熟市场有航空航天及国防领域、体育器材、建筑加固、风力发电和新型电缆；新兴市场有医疗器械、增强塑料、压力容器、摩擦材料、钻井平台、石油开采等；待开发市场有汽车、高速列车、新能源等领域。
当增强材料—碳纤维浸渍树脂后，在被成型前存储，这就是预浸料（Prepreg），是英文Preimpregnated的简写。预浸料有三种形式：预浸丝束（Tow-Preg）、单向预浸带（Undirectional Tape）和预浸布（Prepreg Fabric）。随着增强材料、树脂和制造方式的发展，预浸料正不断地从传统的航空航天和体育器材领域向汽车、造船和建筑等新兴领域转移。
目前碳纤维在国内外风能发电领域应用空间十分广阔，风力发电设备用碳纤维预浸布需求量也逐年增多，市场发展潜力达。
碳纤维织物是以碳纤维为原料机织而成。目前在国际市场上，商品化的碳纤维编织物的几何结构已从平面的一维、二维发展到了立体的三维甚至多维编织物，专业的碳纤维编织机、计算机辅助设计、制造已应用在碳纤维编织物复合材料的设计和制造方面。由于编织使纤维之间相互连接，构成了具有很强的整体性的纤维织物，因而以其为增强相的复合材料显示出很高的综合力学性能，在各行各业应用越来越广泛。
吉林市是国内最早开展碳纤维研究开发的地区，拥有一批碳纤维的专利与科研成果，吉林市碳纤维产业在国内碳纤维领域具有较好的基础优势。吉林市碳纤维基地已于2010年1月被国家科技部认定为国家级碳纤维高新技术产业化基地，基地正在建设中，未来将陆续出台相关配套政策，包括人才引进政策等。江城碳纤维有限公司的碳纤维复合材料制品项目也属于碳纤维基地的“十二五”重点建设项目。
2.2本项目建设的优势
吉林碳纤维高新技术产业化基地经技术部评审，被证实认定为国家级高新技术产业化基地。基地拥有骨干企业6家，在建羡慕11项，计划总投资40多亿元，已完成投资13亿元。区内已建成吉林碳谷碳纤维公司、中钢江城碳纤维公司、吉林市吉研高科技纤维公司、吉林市合润公司等一批碳纤维研发生产企业，形成上下游配套的碳纤维产业链。
经开区在打造新材料研发及生产基地方面，以建设高附加值的特种纤维产业基地为目标，巩固和发展碳纤维产业的原料、技术及科研优势，正在大力推进碳纤维精深加工产品开发和生产，发展聚酰亚胺纤维等特种纤维；发展竹纤维、麻纤维等纺织新材料。
经开区以龙谷物流中心为龙头，面向全市生产服务业需求，建设完成了大宗商品运输中转基地、物流集散中心、现代化仓储等现代物流服务体系。经开区内已基本形成了立足吉林、服务长吉图、辐射东北、对接东北亚的国际采购和国际配送中心。
本项目符合吉林市总体规划和吉林经济技术开发区的总体规划。通过本项目可推动碳纤维产业发展，实现区域化布局、专业化经营、市场化联动、社会化协作，使之与中心城区城市化建设步伐相衔接，发挥产业聚集效应和辐射带动作用，使之成为推进全市工业化进程的有效载体，形成区域竞争优势。
2.3项目建设的必要性
（1）国家发展战略的需要
碳纤维及其复合材料是支撑国家高科技产业发展的关键材料，是国防现代化的紧迫基础材料，也是推动国民经济诸多相关产业进步、创新发展和产业升级换代的基本要素，更是当前和今后推进节能环保、维护社会安全、构筑低碳经济和确保可持续发展的重要战略新型材料之一。正因为碳纤维及其复合材料是军民两用的战略材料，是提升国家综合竞争力的关键材料，因此是发达国家长期以来对我国实行技术封锁和涉军产品“禁运”的项目之一，也是专利技术覆盖面最广的产品，因此，只能靠企业、科研机构自主研发和国家的鼎力支持来不断壮大自己的产品，满足国民经济日益增长扩大的需求。
（2）国家经济发展的需要
随着国民经济的快速发展，国内对高性能碳纤维复合材料制品的需求日益旺盛，而且随着国内碳纤维供应量的提升以及新兴领域的需求快速增长，其消费量将会稳步增长，据国家最权威机构调查表明：中国对碳纤维及其复合材料制品的需求在2015年左右将保持持续增长的趋势，预计达到2万吨左右。中国将成为世界最大的复合材料制造商和终端用户。
由于高性能碳纤维及其复合材料制品是发展航空航天等尖端技术必不可少的材料，因此我国长期受到西方国家的禁运封锁。鉴于此，我国化学纤维工业“十一•五”发展规划中特别指出把事关国家产业安全的高新技术纤维材料作为重中之重，碳纤维复合材料制品成为国家迫切需要短期内突破的高新技术品种。中钢江城应抓住这一历史机遇，努力创新，发展具有自主知识产权的碳纤维复合材料制品，尽快实现高性能碳纤维制品的产业化，以满足不断增长的市场需求。
（3）企业自身生存和可持续发展的需要
企业的经营目标是赢得经济效益并能够不断发展壮大，因此，江城碳纤维仅仅停留在中间制品的制造，无以达到效益最大化，所以，该项目的实施，是丰富产业链，占领行业制高点，为企业赢得最大效益和生存发展空间的需要。随着经济的快速发展，我国对高性能碳纤维复合材料的需求日益增加。作为我国最早从事碳纤维和碳纤维复合材料研究生产的企业、作为目前国内军用碳纤维定点生产单位，中钢江城理应承接国家发展战略和国家经济发展需要碳纤维复合材料制品历史重任。同时中钢江城在保持碳纤维生产的优势基础上，未来将通过不断的自主研发和技术引进，做到生产、研发、储备并举，届时，企业将保持碳纤维复合材料的国内领先优势，核心竞争能力增强，拥有良好的可持续发展空间。
（4）促进国家高技术产业发展，加快我国产业结构调整
本项目的建设，符合国家《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《高技术产业发展“十二五”规划》的要求。
通过本项目的建设，可有效扩大我国碳纤维及其复合材料等高技术产业的总体规模，提高创新能力，提升我国高技术产业在国际分工中的地位，加快我国高技术产业群体强势的形成。对实现我国碳纤维生产的国产化，促进我国风力发电、汽车制造、航空航天等产业的健康快速发展，提升高技术产业国际竞争力，都具有重要的战略意义。
综上所述，本项目的建设有利于推动吉林市产业结构的进一步优化升级；发挥吉林经济技术开发区碳纤维产业园区已有碳纤维产业条件，实现资源优化配置，利用资源的协同效应，早日实现碳纤维及其材料的工业化生产。高起点规划、高标准建设、高效能管理，将使企业成为地区经济的重要增长点，提升吉林市高技术产业在国际分工中的地位。
2.4可行性研究编制依据
（1）编制依据
◆国家计委《投资项目可行性研究指南》计办投资〔2002〕15号文件。
◆国家发改委《建设项目经济评价方法与参数》发改投资〔2006〕1325号。
◆国家发改委《国家高薪技术产业发展项目管理暂行办法》发改投资〔2006〕43号。
◆国家发改委《关于组织申报高性能复合材料高技术产业专项的通知》发改投资〔2007〕3177号。
◆吉林经济技术开发区碳纤维产业园区“关于年产300万平方米风电叶片用碳纤维预浸料生产项目设计委托书”。
◆项目建设单位委托吉林省纺织工业设计研究院编制项目建议书的合同书。
（2）编制原则
以市场为导向，以提高经济效益为中心,发扬求实创新精神,采用先进、适用、成熟、可靠的新技术，节能降耗,降低成本,提高市场竞争能力。
总图合理布局,有效利用土地资源。充分考虑土地现状和装置布局特点，设备布置紧凑、合理、美观，有利于生产和检修。
充分利用开发区的公用设施等已有条件，使本项目公用工程和辅助工程与之合理配套。
在保证装置先进水平和长周期生产的前提下，优化建设投资,做到投资省、见效快,早日发挥效益。
认真执行国家、行业政策法规及标准规范。主体工程与环境保护、消防安全、工业卫生、节能节水等统筹兼顾,减少污染,消除生产对环境和职工健康的危害。

三 市场需求和分析预测
3.1碳纤维复合材料需求现状及未来趋势预测
近几年，碳纤维复合材料在能源、工业应用领域的消耗持续增长，逐渐从航空航天、体育用品向能源、工业应用领域转移，特别是随着大丝束碳纤维的大规模生产，价格不断降低，能源、工业领域用量持续保持大幅度增加的趋势。我国碳纤维的需求趋势与国际碳纤维的发展趋势基本相同。过去10年我国碳纤维复合材料制品的消耗年均增长率为12.4%。此外，考虑到我国碳纤维复合材料的应用还在不断发展，许多用途还有待开发，如碳纤维复合材料飞机和新能源汽车、新型电缆、油田开采、土木工程、高速有轨交通和其他机械零部件的应用以及电子设备套壳、集装箱、医疗器械、深海勘探和新能源的开发等方面都将是我国碳纤维复合材料未来的潜在消费市场，对碳纤维复合材料的需求量将更大。因此，未来我国碳纤维复合材料的市场需求前景广阔，潜力极大。
3.2风电叶片用碳纤维复合材料的市场需求
叶片是风力机的关键部件之一，涉及气动、复合材料结构、工艺等领域。叶片的长度和风机的功率成正比，风机功率越大，叶片越长。目前商业化风力发电所用的电机容量一般为1.5～2.0MW，与之配套的复合材料叶片长度大约32～40米，重6～8t。现今世界上最大5MW的风力发电机的叶片长61.5米，单片叶片的重量接近18t，旋转直径可达126.3米。根据国外有关资料报道，当风力机超过3MW、叶片长度超过40米时，在叶片制造时采用碳纤维复合材料已成为必须的选择。事实上，当叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片的成本反而比玻纤叶片便宜，因为材料用量、劳动力、运输和安装等成本都大大降低了。
据统计，2008～2010年世界风能发电领域共使用了约1.7万吨碳纤维复合材料。2009年全球新增了15万MW风力发电机组，预计到2020年，全球风力发电机组将增长10倍，使用碳纤维复合材料叶片的超大功率的发电机组将是未来发展的主流，这将极大的带动碳纤维复合材料产业的发展。
国家发改委制定的风电发展目标是：2010年建成500万千瓦的装机容量，2020年建成3000万千瓦的装机容量。完成2020年的发展目标，需新增大量的大功率风力发电机，对碳纤维复合材料的需求将大幅增加。
3.3同业竞争状况分析
随着近年来我国对碳纤维及其复合材料的需求量日益增长，碳纤维及其复合材料已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，成为国内新材料行业研发的热点。
3.4碳纤维生产企业情况
国内实力较强、碳纤维产业化的企业主要有中油吉林石化公司、山东拓展碳纤维有限公司、中复神鹰碳纤维有限公司、中国蓝星化工集团。
中国石油吉林石化分公司是炼油、烯烃、合成树脂、合成橡胶、合成氨、合成气于一体的特大型综合性石油化工生产企业，同时也是国内最早从事碳纤维研制和生产的单位之一，是国内碳纤维领域最具优势的企业之一。目前该公司新建300吨原丝生产线和一条百吨碳纤维生产线，主要生产小丝束碳纤维，3000吨原丝生产线和千吨级碳纤维生产线正在筹划当中。由于与石油开采的密切关系，吉林石化主要的碳纤维复合材料市场定位为碳纤维复合材料抽油杆。
山东光威集团是国内最大的钓具生产企业，其年碳纤维需要量为500吨以上，该公司正在实施2500吨/年原丝及1200吨/年碳纤维项目。该公司碳纤维生产能力较大，自给自足生产钓鱼竿等体育休闲用品
中复神鹰碳纤维有限公司目前拥有原丝生产能力500吨/年，碳化生产能力200吨。计划新建10000吨/年原丝，碳丝3000吨/年生产线。该企业碳纤维复合材料市场定位基本是低端的体育休闲用品领域。
中国蓝星化工集团收购了英国考陶尔碳纤维原丝生产厂，在国内原丝最具竞争力。目前蓝星集团正在建设碳纤维生产线。复合材料制品尚未实施。
3.5碳纤维复合材料制品企业情况
（1）碳纤维预浸料生产企业
世界著名的碳纤维生产企业几乎都从事了以预浸料为主的复合材料中间品的制造，一些公司还有各种树脂的生产。这样集成了纤维增强体，树脂和预浸技术的制造商，成为了市场的主流力量。具备相当的竞争优势。
世界上比较有规模的预浸料工厂大约有20多家，其中碳纤维巨头如日本三家（东丽、东邦及三菱），美国的Cytec、Zoltek、Hexcel、欧洲的SGL、中国台湾的台塑等是其中的代表。除此之外，还有一些传统做航空预浸料的公司，如Advanced Composites Group、Gurit、Den Cate 等公司，另外就是一些著名的体育器材公司的复合材料厂，如高尔夫球杆领域的巨头Aldila materials。
国内的预浸料生产企业主要有4类：
第一类是国外著名碳纤维预浸料公司在华投资的外资厂，比如美国Hexcel在天津投资的预浸料厂，瑞士Gurit公司在天津的预浸料工厂等。
第二类是台资厂，大约有近20家企业，主要分布在广东、福建、山东，主要使用日本或台塑的碳纤维生产预浸料，主要用于生产体育休闲用品（包括自行车零件）。这类企业主要为国际著名体育器材和休闲产品的品牌做代工，基本垄断了一部分市场，比如网球拍，曲棍球杆等。
第三类是航空航天工业总公司下属预浸料厂，主要是北京材料研究所、航天703所、哈尔滨飞机制造公司等。他们主要生产航空航天类预浸料。
第四类是以威海光威、嘉兴中宝为代表生产销售预浸料，并同时做复合材料成品的公司。
威海光威的大致情况是：预浸料生产设备：树脂混合设备二套（其中进口美国设备一套）；涂膜设备二套（其中进口日本设备一套）；复合机三套（其中进口日本设备一套）。检验、测试设备配备齐全，有：流变仪、动态力学等先进检测设备20台。年生产预浸料（有效宽幅为1000mm）能力为1000多万平方米。
嘉兴中宝碳纤维公司有一套瑞士引进的热熔涂膜设备和复合机各一套，年生产预浸料的能力为300万平方米。
3.6 江城碳纤维复合材料的市场竞争力
（1）核心技术优势
江城碳纤维继承了中钢吉炭碳纤维核心技术，具有核心团队、成熟市场及碳纤维上下游产业链的良好合作；500吨碳纤维生产线关键设备由德国引进，并将吉炭自身的碳化核心技术融入到进口设备之中，克服了目前国内引进设备的缺陷，在国内处于领先水平；高品质低成本碳纤维的充足供应保障了碳纤维复合材料制品的低成本；为加快本项目实施进度，充分发挥中钢江城碳纤维在碳纤维产业化方面优势，中钢江城与哈尔滨工业大学、山东大学、长春工业大学签署了战略合作协议，共同致力于碳纤维复合材料的技术开发和产业化。核心的碳化工艺技术、先进成熟的碳纤维及复合材料制品生产设备、廉价高品质的碳纤维供应及研究院所强有力的技术支持将为中钢江城碳纤维复合材料制品的发展打下坚实的基础。
（2）承接上下游产业链的优势
中钢集团江城碳纤维有限公司在2000吨碳纤维项目一期500吨项目建设期间，通过对碳纤维复合材料市场的充分调研，准确的掌握了下游产业的发展方向、发展定位及用量。其中：电缆芯与远东电缆、河北硅谷化工、重庆电缆等企业；抽油杆与中石油、中海油的相关企业；预浸布及编织布与风能制造企业、北航等科研单位；碳纤维粉和碳纤维短切与国内生产增强塑料等企业均达成合作意向，为将来的合作奠定了良好的基础。吉林市政府也相当关注江城碳纤维项目的实施开展情况，通过市政府牵桥搭线，国网公司在碳纤维复合导线的应用方面，将提供大力支持。
（3）未来发展方向和潜力
项目完成后将进一步提升产品档次，研发耐高温树脂体系，为在航天领域应用做好准备；完善产品系列，增加树脂品种，满足不同用户使用要求。降低产品成本，攻克大丝束预浸料生产难题，提供产品竞争力。
进一步加大研发投入，继续开发其他碳纤维复合材料汽车零部件项目与产品，扩大碳纤维复合材料在汽车上的应用范围。利用国家发展大飞机制造业的契机，寻求与飞机制造企业进行联合研发应用的合作。
继续探索碳纤维下游产品新的应用领域。研发现有各产品的升级替代产品。加大市场开发力度，加快碳纤维下游制品的产业化进程。
利用江城碳纤维有限公司所在开发区被国家科技部定为国家碳纤维基地的优势，积极与上下游相关产业、高校及科研机构的强强联合，突破高端碳纤维及制品的瓶颈，使产品逐步达到T700-T800的高端体系标准，延伸产业链，提高企业抗风险能力，提高产品附加值，使江城碳纤维有限公司成为在国内能够代表国际先进水平的国家级碳纤维及其制品的生产基地。
四 建设规模与产品方案
4.1 建设规模
项目拟以风力发电叶片用碳纤维预浸布为主要产品，建设年产300万平方米预浸料生产线和年产100万平方米两维及三维碳纤维织物生产线，形成年产300万平方米风电叶片用碳纤维预浸料的生产能力。
4.2 产品方案
根据生产建设规模，本项目确定产品生产方案为：
产品方案表
产品名称
年产量
预浸料
150克/平方米系列
100万平米
175克/平方米系列
200万平米
合计
300万平米
碳纤维编织布
200克/平方米系列
50万平米
400克/平方米系列
50万平米
合计
100万平米
说明：
1.碳纤维复合材料在成型之前存在过渡性质的中间产品，这就是碳纤维预浸布。将碳纤维经过预浸渍，制成预浸料和预浸布是碳纤维复合材料的主要形式。
2.碳纤维编织布是应一些特殊制品的需要而发展起来的。为适应市场需求对生产品种进行细化分级，发展高品级、多规格品种产品。
五 场址选择
5.1 厂址概况
本项目建设在吉林省吉林市吉林经济开发区碳纤维产业园区
5.2自然概况
（1）厂址自然条件
项目所在地理位置坐标为东经126°30′，北纬43°58′。经开区位于吉林市区西北方向约20公里，距长春市88公里。经开区通过吉长北线及松花江路与吉林市中心城区相通，通过长—吉高速、长—图、沈—吉、舒—棋铁路与外部联系。
区域内主要交通干线有两条，一条为九站至吉林机场的公路，另一条为九站至现有厂址的道路，其它道路网正在形成。国家干线铁路吉—长线、九江线从开发区通过。
（2）工程地质、水文地质和地震烈度
厂址区域内地势平坦，西部为二级阶地，南部为台地丘陵，东部和北部为平原。土质类型为中硬，建筑场地类型为Ⅱ类。厂区土地主要以松花江一级阶地和二级阶地为主。阶地由第四纪冲击物组成，厚度为15—40m，下伏地层为第三纪砂岩、粉砂岩。台地丘陵呈微起伏状，相对高差一般小于70m，其表层由黄土状亚黏土覆盖，厚9—15m，下部基岩为新生代第三纪花岗岩。
该地区地表水为松花江，发源地为吉林省长白山主峰白头山，厂址区域供水水源为松花江吉林段，长112.11km，河道坡度为0.341﹪，多年平均流量为410.63立方米/秒，根据《吉林市吉林经济技术开发区总体规划》，规划开发区的防洪标准为百年一遇。本工程位于开发区内，由开发区统一规划设置。
厂址位于经开区沈阳—舒兰、吉林—扶余两个潜在震源内，依据《吉林市地震小区划分》等资料，厂址地震烈度为7度。
（3）自然气象条件
本工程建设地点的自然和气象条件详见下表：
自然、气象条件表
序号
自然、气象要素
单 位
数 值
备 注
1
海拔
m
184.0～185.0

2
气温（干球温度）

2.1
年平均温度
℃
4.5

2.2
极端最高温度
℃
36.6

2.3
极端最低温度
℃
-40.2

2.4
最热月（七月）平均温度
℃
22.9

2.5
最冷月（一月）平均温度
℃
-17.9

2.6
最热月（七月）平均最高温度
℃
27.9

2.7
最冷月（一月）平均最低温度
℃
-28.9

3
相对湿度

3.1
年平均相对湿度
%
70

3.2
最热月平均相对湿度
%
80

3.3
最冷月平均相对湿度
%
72

3.4
年平均水气压
kPa
0.87

4
大气压

4.1
年平均
kPa
99.342

4.2
夏季平均
kPa
98.452

4.3
冬季平均
kPa
100.125

5
风向、风速

5.1
年最多风向及频率
%
14
主导风向：SW
5.2
夏季最多风向及频率
%
13
风向：SE
5.3
冬季最多风向及频率
%
11.8
风向：SW
5.4
年平均风速
m/s
3.4

5.5
最大风速
m/s
27.0
离地面10米处
5.6
基本风压
kN/m2
0.50
离地面10米处
6
降雨量

6.1
年平均年降雨量
mm
668.4

6.2
日最大降雨量
mm
119.3

6.3
小时最大降雨量
mm
59.9

7
雪

7.1
最大积雪厚度
m
0.469

7.2
基本雪压
kN/m2
0.45

8
其它

8.1
最大冻土深度
m
-1.90

8.2
冻结日期

—
11月22日
8.3
解冻日期

—
3月31日
8.4
年平均日照
小时
2457.7

8.5
年雷暴日
d
41

8.6
年均蒸发量
mm
135.6

8.7
年平均雾凇日数
d
32.4

六 技术方案、设备方案、工程方案
6.1 技术方案
目前碳纤维在国内外风能发电领域应用空间十分广阔，风力发电设备用碳纤维预浸布需求量也逐年增多，市场发展潜力大。技术来源;哈尔滨工业大学化工学院、山东大学材料科学与工程学院的风电叶片用碳纤维预浸料生产技术。碳纤维从技术研发到产业化是一个漫长的过程。本项目以引进进口设备为主，实现从原丝到碳化碳纤维复合材料生产的目标。
（1）主要工艺技术路线及特点
● 预浸料工艺技术
目前热固性树脂基体碳纤维预浸料的生产主要为两种工艺：溶液浸渍法和热熔法。这两种工艺方法各有利弊，互为补充，未来这两种生产工艺将会同时存在，以适应不同需求，但热熔法工艺应用的愈来愈普及。国外对热熔法生产实现了工艺过程的自动监控，在制模阶段使用计算机控制胶膜厚度，从而确保了树脂含量的均匀度。
a溶液浸渍法
溶液浸渍法是把树脂基体各组分按规定的比例，溶解于低沸点溶剂中，使其成为具有一定浓度的溶液，然后将纤维束或织物以规定的速度通过树脂基体溶液，使其浸上定量的树脂基体，该法必须有除去溶剂的工序。
溶液浸渍法还可区分为辊筒缠绕法和多束纤维或织物连续浸渍法。辊筒缠绕法是将纤维束通过树脂基体溶液的胶槽，经过几组导向辊、除去多余的树脂，随后平行缠绕在辊筒上，待绕满辊筒后停机，沿辊筒纵向切开，即可得到一张单向预浸料。其宽度与辊筒长度有关，而长度取决于辊筒的直径。
这种工艺效率较低，适于新产品研究和开发，可做为教学工具。以一束纤维、少量树脂即可制备预浸料，并能够评价树脂基体和纤维乃至复合材料的性能 。
多丝束或织物连续浸渍法工艺过程为：从纱架引出纤维束，调节每束纤维张力使之基本相等，经过整径、分散和展平、进入浸胶槽、通过挤胶除去多余的树脂，随后进入烘干炉，使溶剂挥发，再经检测装置检查树脂含量和预浸料质量，最后用离型纸或压花聚乙烯薄膜覆盖并收卷。多丝束连续浸渍工艺可以采用卧式预浸机也可采用立式预浸机，前者由于占地面积大，加之预浸料要通过长距离的加热通道，工艺困难、质量难以保证，目前广泛采用的是立式工艺和设备。下图为溶液法卧式预浸工艺示意图和溶液法立式预浸工艺的示意图。

溶液浸渍法预浸料的树脂含量取决于胶槽中树脂基体溶液的浓度、增强材料的线速度和挤胶辊的间距。前者随预浸工艺的进行，溶剂不断挥发，树脂基体溶液浓度一直在增大，预浸料树脂含量相应增加，为此，设备应包括一个具有足够容积的树脂基体溶液贮罐，使胶槽和贮罐的树脂基体溶液不断循环。同时，贮罐中有补充溶剂和测定溶液浓度系统，从而保证胶槽中溶液浓度基本不变。工艺过程的线速度和挤胶辊间距可直接调节，通过上述措施，预浸料树脂含量一般可以控制在±3%以内，严格控制还可达到±2%。
溶液浸渍法的优点是增强材料容易被树脂基体浸透；可以制造薄型预浸料，也可制造厚型预浸料；设备造价相对较低。缺点是需要干燥炉除去溶剂或进行溶剂回收。处理不当会引起燃烧或引起环境污染；预浸料往往残留一定量的溶剂，成型时易形成空隙，影响复合材料性能。
b热溶法
热熔法是在溶液浸渍法的基础上发展起来的，以免去溶液浸渍法因溶剂带来的诸多不便。这一方法是预浸料制备工艺的一大进步，正迅速得到推广和应用。目前发达国家的专业化预浸料公司大都采用热熔法制备预浸料，特别是主承力结构用的预浸料。
热熔法因其工艺步骤不同，又可分为直接热熔法（也称一步法） 和膜胶压延法（也称两步法）。前者是将树脂基体置于胶槽中，加热到一定温度、使树脂熔融，然后将纤维束依次通过展开机构、胶槽、几组挤胶辊、重排机构最后收卷，典型工艺过程见直接热熔法工艺示意图。
该工艺要求树脂基体有良好流动性，在不高的温度下呈流动态，有利于浸润纤维。该法主要用于制备粗纱或窄带预浸料，作缠绕构件用。通常预浸料树脂含量低、控制精度高。如直升机桨壳系统夹板用单向粗纱预浸带，树脂含量23%，控制精度±1%。

膜胶压延法（也称两步法）是目前广泛采用的方法，是生产预浸料的第一选择。该法一般包括制膜和预浸两个步骤。

上图是制膜工艺的示意图。即先将树脂基体置于混合器中充分混合，待加热到最佳涂膜温度后，用电机驱动的计量泵或通过压力将树脂基体输送到涂胶辊，调节涂胶辊的间距和离型纸的运行线速度，可以制得不同厚度的胶膜。用β射线仪检测胶膜的厚度或胶膜的面密度，通过冷却板降低胶膜的温度，尽量减少其固化程度，随后收卷、包装，存放于冷库待用。

上图是预浸过程的示意图。从纱架引出纤维，调节张力后，通过蓖子集束、展平到规定的宽度、从上、下胶膜辊引出预先制好的胶膜，并和纤维形成夹夹芯结构，依次通过几组热压辊，使树脂基体熔融，纤维嵌入树脂基体中。经过冷却段、降低预浸料温度和覆盖聚乙烯薄膜后，切边、收卷，制得预浸料。
热熔浸渍法的优点是工艺过程线速度大、效率高；树脂含量容易控制；没有溶剂，预浸料挥发分含量低，工艺安全；不需要干燥炉、减少了环境污染；制膜和浸渍过程可以分步进行，减少了材料特别是昂贵增强材料的损失；且这种工艺预浸料的外观质量也较好。缺点是厚度大的预浸料特别是织物难于浸透，高粘度的树脂难于浸渍、离型纸和薄膜用量较大。
c热熔法环氧树脂体系的选择
热熔法环氧树脂预浸料研制的技术关键是选择合理的树脂体系组合、有较长潜伏期的固化剂和促进剂的匹配及合适的催化剂，并在保证各项性能指标的前提下改善热熔成型的工艺性。如能进一步提高热熔预浸料的贮存期，预浸料在日常生活领域及航空航天工业中的应用前景将更加广阔。
树脂体系的选择
选择合适的树脂体系是决定预浸料质量和最终复合材料性能的关键所在。热熔环氧树脂预浸料的基本要求是夏天不粘手，冬天不发脆。这需要调整不同组分配比，使树脂体系的软化点满足夏天36～37℃，冬天为30～32℃，同时限制环氧树脂的固化温度，最佳温度一般为120～130℃，固化时间不超过90分钟。另一方面，通过控制树脂体系的粘度来调整预浸料的粘接性能。研究结果表明，预浸料用环氧树脂大多为酚醛型和双酚A型环氧树脂,而且至少含有平均两个以上的环氧基团。酚醛型环氧树脂可提高树脂体系的反应活性和耐热性，双酚A型环氧树脂可调节树脂体系的粘度。
固化系统选择
根据热熔预浸料的使用要求，固化体系通常采用潜伏性固化剂。该类固化剂通常为分散型固化剂，常温下为固态，无法溶解于环氧树脂中，所以温度低时反应活性较低，但加热到其熔点附近时能与环氧树脂相混溶，开始快速发生固化反应。改性脂肪族胺、芳香族二胺、双氰胺等胺类固化剂都可作为环氧树脂的潜伏性固化剂使用。其中，双氰胺由于价格低及加工性好，是环氧树脂热熔预浸料最为常用的一种潜伏性固化剂。此外在固化体系中还需加入促进剂。典型的促进剂有脲类化合物、咪唑化合物及具有类似结构的化合物，这些促进剂可使双氰胺的固化温度明显降低，理想的固化温度可降至120℃左右预浸技术。
● 碳纤维织物编织工艺
编织是一种基本的纺织工艺，能够使两条以上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂形状的预成形体，但其尺寸受设备和纱线尺寸的限制。该工艺技术一般分为两类，一类的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。
传统的二维编织工艺能用于制造复杂的管状、凹陷或平面零件的预成形体，它与其它纺织技术相比成本相对较低。它的研究主要集中在研发自动化编织机来减少生产成本和扩大应用范围。它的关键技术包括质量控制、纤维方向和分布、芯轴设计等。
6.2工艺流程设计
★碳纤维预浸布工艺流程
碳纤维准备—→涂胶—→热熔—→热轧—→冷却—→收卷
★碳纤维编织布生产工艺流程
碳纤维编织物工艺流程如下图所示，碳纤维按编织经纱排列顺序放到整经架上，再把经纱由整经架上的瓷船、瓷梳引出，穿过分经钢筘，张力辊、导辊后，根据碳纤维织物组织上机图穿综、穿筘；最后整理固定在卷布轴进行上编织碳纤维织物。
碳纤维编织设备按织造的引纬方法分类可分为有梭织机和无梭织机两大类。有梭织机是采用传统的梭子（木梭或塑料梭）引纬的织机。梭子的体积大、份量重，被往来反复投射，机器振动大、噪音高、车速慢、效率低。无梭织机的引纬方式是多种多样的，有剑杆、喷射（喷气、喷水）、片梭、多梭口（多相）和编织等方式

张力辊

导经 按顺序 上架 经瓷船 整经分经钢筘 分经

穿综、穿筘 上机图 绘制 张力
原料
整经

编织 取样 检测 合格证 包装入库
导纬
6.3 主要工艺设备
●设备选型原则
生产碳纤维的关键设备属于国外对华禁运物资，因此本项目设备本着立足先进化思路选型。
（1）满足生产需要的原则。根据生产工艺要求，结合企业实际情况以满足产品和技术升级后的生产需要为目的选择设备。
（2）比质、比价、比先进的原则。本着高起点、高水平、高质最大限度地保证产品质量的需要，比质比价配套优选所需设备。
（3）均衡配套原则。根据产品工艺路线和工艺要求，均衡配套设备。
（4）设备交货、设备安装及时可靠，培训人员提供备品备件。
● 主要设备
预浸料的工艺主要设备选型
本项目预浸料工艺采用热溶法工艺路线。其优点是：不使用溶剂，有利于环保和生产人员的身体健康；预浸料挥发份含量低，有利于高质量预浸料制件的成形；树脂含量控制准确；生产速度快，效率高。
热溶法工艺路线如下：
步骤1：热熔工艺（HOT MELT PROCESS）：
工艺过程：树脂装盘→烤箱软化→树脂置入涂胶机→均匀涂布→收卷冷藏。
环氧树脂通过树脂涂膜机精确地涂抹到运动的经过硅涂层处理的纸上。树脂薄膜厚度的控制非常准确，并且可预先计算产生最后预浸树脂含量（按每平方厘米重量，GSM）。
步骤2：浸渍工艺（PREPREG PROCESS）：
工艺过程为：纤维置入纱架→牵引入导纱孔→展纱系统→五组热压辊轮→风循环冷却系统→牵引系统→上离型纸回收→置入PE保护膜→切边系统→成品收卷台。
步骤2发生在浸渍机上，上下两片涂有树脂的纸与单向喂入的碳纤维丝面复合到一起，碳纤维丝面在复合前已经展开到计算的丝面密度。如果是织物也需要事先确定单位密度。在受控的压力和温度条件下，带树脂纸将环氧树脂转移到碳纤维丝面上。通常情况下，碳纤维上方的纸张会被除去，而下方的纸将与碳纤维预浸料一起收卷。
本项目计划拟采用美国CDI公司的预浸料设备。
碳纤维织物工艺的主要设备选型
本项目织物工艺主要采用一维和二维编织工艺，织物规格主要为单向布、平纹、斜纹、缎纹碳布。
碳纤维编织机则为剑杆织机。箭杆织机为用刚性或挠性的剑杆头、带来夹持、导引纬纱。箭杆织机的基本特点是将纬纱卷装从梭子中分离出来，或是仅携带少量的纬纱以小而轻的引纬器代替大而重的梭子，为高速引纬提供了有利的条件。在纬纱的供给上，又直接采用筒子卷装，通过储纬装置进入引纬机构，使织机摆脱了频繁的补纬动作。因此，采用无梭织机对于增加织物品种、调整织物结构、减少纤维的磨损、减少织物疵点、提高织物质量、降低噪音、改善劳动条件具有重要意义。箭杆织机车速高，通常比有梭织机效率高4～8倍。本项目拟选用德国多尼尔织机。
6.4 工程方案
●设计原则
根据国土资源部“关于发布和实施《工业项目建设用地控制指标(试行)》的通知”国土资发[2004]232号文件,工业项目的建筑系数应不得低于30%。
经验表明,在工程项目规模扩大后应对公用工程、辅助工程和生活服务设施占地面积比例做适当调整。
●建设内容
本项目总占地面积为6250M2，项目建筑物总占地面积5000M2。
七 原材料及辅助材料供应
7.1 主要原材料来源
本项目950吨碳丝来源：中钢集团江城碳纤维有限公司供应,T300级12K碳纤维。
7.2 原料