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由中间相沥青制备的高性能沥青基碳纤维，因其超高模量以及超高导热的特性，一直是沥青基碳材料领域研究的热点。上世纪70年代，美国联邦碳化物公司（现被比利时索尔维收购，但人们仍然习惯称为氰特）成功开发了油基中间相沥青的规模化生产技术，1976年建设完成了一条 230t/a的中间相沥青碳纤维生产线，从公开资料来看，该规模产能持续至今。1981年新日铁公司开发了煤基中间相沥青碳纤维的制备工艺技术，1995年新日铁与新日本石油共同成立了日本石墨纤维公司（NGF），目前产能为180t/a。1991年日本三菱开发了煤基中间相沥青碳纤维的规模化生产技术，目前产能为1000t/a。这三巨头是目前国际上公认的可以大规模、稳定化生产高性能沥青基碳纤维产品的公司。我称之为美日三巨头-三菱、NGF、美国氰特。 虽然在一段时间内，国际上出现了一股沥青基碳纤维热潮，包括杜邦、康菲石油在内的巨头都曾涉足这个领域，但都因种种原因放弃了该领域。国内科研单位山西煤化所、北京化工大学、天津大学、湖南大学、东华大学等都对该领域进行了十分深入的研究。目前为止国内至少有超过5家企业致力于该产品的研发和制造，都取得了不错的成就。虽然近些年，我们进步很大，但是我们的产品无论从性能、规模、多样性、成本等方面，都仍不能对美日三巨头产品产生竞争力。今天我们单单从美日三巨头的产品性能分析，看看美日两国技术差异性。 差异性分析从公开资料看，日本三菱产能1200吨，氰特产能230吨，NGF为180吨，三家合计产能超过1600吨。其中三菱的产能远超氰特和石墨纤维公司。虽然三菱产能超过1000吨，但相对PAN基动则上万吨的规模看，也是小巫见大巫了。这最主要的还是因为高性能沥青基碳纤维是一个非常小众的产品，主要应用在航天方向，昂贵的生产成本限制了其民用方向，目前三家的产能，可以完全供应全球的航天应用需求。这是几家公司一直没有扩大产能的主要原因。 原料产能是限制纤维产能最主要的环节。因纺丝、热处理都相对容易复制扩大规模，而中间相沥青一般是间歇式釜式反应，因为热效应关系，单一装置产能很难做到很大，这是限制产能的主要因素之一。三菱集团是这三家企业中综合实力最强的，具有针状焦生产装置、PAN基碳纤维生产技术、萘系中间相沥青合成技术，无论从原料还是到后续纺丝、热处理其技术都是国际领先，这可能是它产能领先的一个原因。 氰特中间相沥青基碳纤维业务，从成立之初到现在，已经几经转手，但无论是以前的阿莫科、美国联合碳化物公司还是后来的氰特、索尔维，该部门都是其庞大业务中的一个小版块。特别是氰特卖给索尔维之后，从官方网站上，连续纤维也只能查到P25系列产品。有消息分析，高导沥青基碳纤维品种，涉嫌军工板块，索尔维并没有得到授权。仅仅靠低端沥青基碳纤维业务，估计其产能最近不会有太大的释放。 在索尔维官网以THORNEL 为关键词，仅能查到P25低端沥青基碳纤维介绍日本石墨纤维公司是这三家唯一一家只有沥青基碳纤维产品的公司，公司不大，专业性很强。该公司靠着强大的专业力，丰富的产品规格，一直在高性能碳材料领域占有一席之地。公司产能一直维持在180吨，规格涵盖长纤、短纤、磨碎纤维等多种规格。因其产品竞争力高，产品价格一直处于高位，目前产能足以具有较高的盈利水平。通过提高产能，相反降低了产品竞争力。该公司提高产能的愿望也不迫切。 从产品规格上看，日本公司的产品丝束大小选择性更大，NGF主要涵盖1-12K的产品，三菱主要生产2k-16k的产品，而美国只提供2K、4K产品。这也许与纺丝技术有关，丝束越大，纺丝难度越大，产品质量控制要求更高。日本纺丝技术全球领先，对沥青纺丝性能研究的更加透彻，对纤维收丝、并丝技术更加成熟，具有能力生产更高丝束的纤维。另外，日本原料为煤焦油或萘系，而美国为石油系，兴许是原料的差异性，造成的纺丝性能的差异性。有资料显示，美国石油系沥青纺丝温度超过360℃，而日本煤系或萘系的纺丝温度可以控制在330℃以下。温度越高，纺丝越困难。总之美国的高性能沥青产品，丝束规格选择性不如日本公司的丰富。 高性能沥青基碳纤维的主要特性是高模量，高导热。从单一指标上看，三家公司都可以生产模量超过900GPa、导热超过600W/mK的产品。但综合比较来看，三家产品的差异性还是很大的。 日本两家公司的产品，机械性能更加突出。在高性能纤维中,模量超过500GPa的产品，其拉伸强度都超过了3400MPa。而美国公司产品，最高强度仅为3100MPa，且仅有K1100一种系列，其余强度全部在3100MPa以下。在模量900GPa水平上看，美国公司产品强度为2900MPa（K-800））,而日本两家公司的强度分别为为3530MPa（日本石墨纤维的YS-95A）、3800MPa（三菱K13C6U）。 美国产品更突出导热数据，最高热导率达到了1000W/mK，三菱导热率最高的产品规格为800W/mK（三菱K13D2U），NGF的长纤最高导热率仅为600W/mK，这还是与美国产品有一定的差距的。虽然美国产品的热导率可以做到最高，但超高模量纤维的产品丰富度还不及日本。人们普遍将模量超过700GPa的沥青基碳纤维称为超高模量碳纤维，因为PAN基碳纤维很难达到这个级别。从模量超过700GPa这一个单一指标来看，日本石墨纤维的产品有6种，三菱的产品有7种，美国产品有5种，几家的差别不是很大。但从导热上看，其实几家的产品控制还是有一定差别。美国氰特的所有超高模量的纤维，都可以称得上是高导热纤维（超过铜的导热400W/mK），模量的最低的P-100S纤维，导热率达到了520W/mK。日本石墨纤维公司的xn-80 差不多的情况下，导热只有320W/mK，三菱的K1392U模量同样是760GPa，导热只有210W/mK。三菱更是可以在模量同为900GPa水平上，导热分别做到580W/mK、620W/mK、800W/mK，同时强度几乎不变，这种以导热为差别化的纤维产品，技术难度极高。这种导热率的细分化，可以将纤维的价格分层，有利于市场推广，扩大市场占有率。 总之，美国产品更倾向于“高模高导型”，而日本的可以分为“高模低导型”（相对的）和“高模高导型”，产品线更丰富一些。可以根据应用场所，制定不同的产品类型。 
从官方给的数据看，美国氰特（P-30有7um选择）和三菱纤维产品都在10um左右，而日本石墨纤维，有7um纤维产YS系列和10um的XN系列。相对PAN基的湿法纺丝，沥青的熔融纺丝对沥青的流变性能要求较高，纤维越细，难度越大，但纤维越细，机械性能越高。可以看出YS系列的纤维比XN系列的纤维机械性能是高一些。从导热数据看，直径对导热的影响规律并不明显，YS系列和XN系列在模量相近时，导热数据并没有太大差别。需要注意的是，因为纤维模量很高，对后期加工性能操作具有很高的要求，当纤维直径越细，可加工性能越好，有利于复合材料的制备。 原料以及工艺的差异性导致了三家产品的规格、性能具有一定的差异。美国的产品规格相对较少，且更多的是高导热产品。日本的产品在机械性能相似的情况下，能做出导热细分的产品，产品选择性更多。产品的多样性可以开拓更多的应用场所，对降低成本具有推动作用。我们不清楚是不是石油系的沥青更容易制备导热更高的石墨纤维，而煤系更容易控制结构，从而控制热导率。这个只能由我们的工作者，深入研究，加快探究其中的缘由，尽快拉进我们与他们的距离。
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