我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)快速健康地發(fā)展

        當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨重重危機(jī)，但是碳纖維的需求仍在升溫。除了傳統(tǒng)的航空航天領(lǐng)域外，汽車、風(fēng)力渦輪葉片及壓力容器，等碳纖維新市場(chǎng)正在興起。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家預(yù)測(cè)，世界碳纖維需求每年將以大約13％的速度飛速增長(zhǎng)，明年聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的全球需求量將達(dá)5萬(wàn)噸，到2012年將達(dá)6萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2018年需求量將達(dá)到10萬(wàn)噸。7大碳纖維制造商(東麗、東邦、三菱麗陽(yáng)、SGL、Hexcel、Cytec和Zoltek)，已宣布計(jì)劃在未來(lái)3～5年內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)78%，總投資額為87970萬(wàn)歐元(13億美元）。短期看來(lái)碳纖維會(huì)供不應(yīng)求，但到2012年供應(yīng)可能會(huì)超過(guò)需求。瀝青基碳纖維在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的需求也在增長(zhǎng)，特別是在環(huán)境相關(guān)產(chǎn)業(yè)的開展引人注目，其市場(chǎng)規(guī)模約3000噸，預(yù)計(jì)到2012年將擴(kuò)大到4000噸。瀝青基碳纖維根據(jù)瀝青的結(jié)晶狀態(tài)，可分類為等方性和中間相2種，等方性耐熱性和耐藥品性、滑動(dòng)性優(yōu)異，中間相具有高強(qiáng)度、高模量等機(jī)械特性。除了大型的半導(dǎo)體晶片和太陽(yáng)發(fā)電系統(tǒng)用硅基板制造爐用的需求急速增長(zhǎng)以外，在PAN基碳纖維和CFRP的燒成爐，也作為必不可少的絕熱材料使用。日本東麗工業(yè)有限公司、帝人股份有限公司，和三菱有限公司計(jì)劃聯(lián)手大規(guī)模生產(chǎn)循環(huán)碳纖維，以促進(jìn)高強(qiáng)輕質(zhì)材料的回收利用。這3家企業(yè)共同掌握著全球碳纖維70%的市場(chǎng)份額。 內(nèi)容來(lái)自123456

      日本《化學(xué)經(jīng)濟(jì)》2008年3月臨時(shí)增刊報(bào)道，碳纖維生產(chǎn)廠家相繼增設(shè)生產(chǎn)能力。以PAN(聚丙烯腈)基碳纖維為例，除世界最大的東麗將在日、美、法3個(gè)基地增加生產(chǎn)線外，東邦特納克斯也在日本和德國(guó)建設(shè)新的生產(chǎn)線。另外吳羽和日本石墨纖維這2家，以煤炭瀝青和石油瀝青為原料的瀝青基碳纖維生產(chǎn)企業(yè)，也在2009年擴(kuò)大產(chǎn)能。碳纖維企業(yè)正以能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題為契機(jī)，努力擴(kuò)大市場(chǎng)需求。碳纖維與金屬相比，具有強(qiáng)度和模量、耐熱性、導(dǎo)電性、耐磨性等優(yōu)異特性，在體育休閑、一般產(chǎn)業(yè)、航空宇宙等領(lǐng)域廣泛使用。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家了解，PAN基碳纖維的世界需求估計(jì)約3萬(wàn)噸，以每年13%的速度，預(yù)計(jì)到2010年將增加到近5萬(wàn)噸。對(duì)于這種需求擴(kuò)大，日本生產(chǎn)廠家從去年就提出了擴(kuò)大產(chǎn)能計(jì)劃。東麗2008年年初在日本本土提高了生產(chǎn)能力，并在2008年年底之前增強(qiáng)了在歐美的子公司產(chǎn)能。另外東麗計(jì)劃于2009年7月，設(shè)置加工性優(yōu)異的特殊織物級(jí)的專用設(shè)備(1000噸/年)，這次擴(kuò)大產(chǎn)能的投資額約710億日元，其目的是為了應(yīng)對(duì)今后航空機(jī)和產(chǎn)業(yè)用的需求增加，使集團(tuán)的生產(chǎn)能力在2010年年末前擴(kuò)大到2.5萬(wàn)噸/年，將其市場(chǎng)占有率由現(xiàn)在的34％提高到38％。帝人集團(tuán)的東邦特納克斯投資107億日元，于2008年4月在日本本土的產(chǎn)能增加約6成，在德國(guó)的子公司TTE也將于2009年8月擴(kuò)大產(chǎn)能，其目標(biāo)是強(qiáng)化收益能力。

       在碳纖維成形隔熱材料領(lǐng)域市場(chǎng)占有率達(dá)50％的吳羽公司宣布，在2012年以前分階段增加在中國(guó)的隔熱材料設(shè)備，達(dá)產(chǎn)后將比現(xiàn)在產(chǎn)能擴(kuò)大3倍左右，并將銷售額增加1倍，約達(dá)到120億日元。最近幾年尤其在亞洲和歐洲，飛機(jī)乘客數(shù)量的增加促進(jìn)了新飛機(jī)的需求增長(zhǎng)。《空客全球市場(chǎng)預(yù)測(cè)》估計(jì)，2006～2025年間飛機(jī)運(yùn)營(yíng)商，將需要22700架客機(jī)和貨機(jī)。這些OEM正引領(lǐng)著結(jié)構(gòu)性復(fù)合材料用量的巨大增長(zhǎng)，其中包括碳纖維，其最新的應(yīng)用就是B787和A380飛機(jī)。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家了解，航空航天領(lǐng)域是世界碳纖維的傳統(tǒng)市場(chǎng)，根據(jù)世界第二大碳纖維生產(chǎn)商———日本東邦公司的預(yù)測(cè)，航空器中碳纖維復(fù)合材料的使用量未來(lái)幾年將以年均12％的速度繼續(xù)增長(zhǎng)，估計(jì)將從2007年的6820噸增加至2010年是的10000噸以上，2012年可達(dá)13000噸。截至2007年12月，空客A380收到了189個(gè)訂單。A380為大型噴氣式客機(jī)，其結(jié)構(gòu)(包括主要結(jié)構(gòu))使用了22%的碳纖維復(fù)合材料。截至2008年1月中旬，波音公司宣布B787訂單達(dá)到857架。B787中碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸料的唯一供應(yīng)商是東京的東麗公司(Toray），兩家公司已經(jīng)就Torayca預(yù)浸料簽訂了長(zhǎng)達(dá)18年的供應(yīng)合同，一直到2021年。據(jù)報(bào)道787主要結(jié)構(gòu)的合同價(jià)值，高達(dá)20.3億歐元(30億美元)。新型超大型客機(jī)———空中客車A380和波音787，均大量使用環(huán)氧樹脂浸漬碳纖維或碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)作為主要的結(jié)構(gòu)材料。

        空中客車A380已在2007年10月投入商業(yè)服務(wù)，波音787計(jì)劃在2009年進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。碳纖維復(fù)合材料約占A380飛機(jī)35噸結(jié)構(gòu)材料中的20％以上，包括中央翼盒、機(jī)尾組件以及壓艙壁；波音787中結(jié)構(gòu)材料有近50%需要使用碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維增強(qiáng)塑料，包括主機(jī)翼和機(jī)身。金屬結(jié)構(gòu)材料采用碳纖維復(fù)合材料后不僅可以減輕機(jī)身質(zhì)量，而且還可以保證不損失強(qiáng)度或剛度，大大提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。新一代的客機(jī)將使用更高比例的碳纖維復(fù)合材料?？罩锌蛙嚬救涨靶迹祭w維復(fù)合材料將在新一代噴氣式客機(jī)A350XWB中用于主機(jī)翼和機(jī)身材料。碳纖維在中小型噴氣客機(jī)中的需求也將快速增長(zhǎng)。例如，三菱重工計(jì)劃利用碳纖維復(fù)合材料制作新一代支線噴氣客機(jī)MRJ主機(jī)翼和尾部組件，該機(jī)型預(yù)計(jì)在2013年進(jìn)入市場(chǎng)。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹，歐洲空中客車公司授予赫氏復(fù)材，其遠(yuǎn)程寬體客機(jī)A350XWB主結(jié)構(gòu)件的長(zhǎng)期供應(yīng)合同，此合同要求赫氏復(fù)材供應(yīng)碳纖維復(fù)合材料直至2025年。隨著A350XWB設(shè)計(jì)告一段落，在未來(lái)的幾個(gè)月里赫氏復(fù)材，和空客公司將共同對(duì)用于主結(jié)構(gòu)件的赫氏復(fù)材產(chǎn)品進(jìn)行確認(rèn)，并完成最終的規(guī)范和認(rèn)證。此合同預(yù)計(jì)將給赫氏復(fù)材帶來(lái)40～50億美元的收入。另外除用于主結(jié)構(gòu)件外，赫氏復(fù)材的復(fù)合材料還將用于A350的次結(jié)構(gòu)件和內(nèi)裝飾部件，產(chǎn)品包括織物、樹脂、預(yù)浸料、膠膜、蜂窩、HexMC模壓件等，這些與A350相關(guān)的材料也將為赫氏復(fù)材帶來(lái)相當(dāng)可觀的收入。 copyright 123456

       根據(jù)該合同赫氏復(fù)材將主要提供，用新一代高韌性環(huán)氧樹脂浸漬HexTow茁中模量碳纖維的HexPly茁預(yù)浸料。赫氏復(fù)材為擴(kuò)大產(chǎn)能將明顯增加投資，以滿足日益增長(zhǎng)的A350的訂單。確切的投資規(guī)模和時(shí)間將按照空客公司與其它供應(yīng)商的預(yù)測(cè)進(jìn)行。復(fù)合材料及其部件將由赫氏復(fù)材在美國(guó)、法國(guó)、西班牙、德國(guó)及英國(guó)的工廠生產(chǎn)。風(fēng)能發(fā)電成本低廉，已成為人類開發(fā)新能源的重要領(lǐng)域。預(yù)計(jì)未來(lái)5年，風(fēng)能發(fā)電的市場(chǎng)需求將以每年15～20%的速度增長(zhǎng)。近年來(lái)雖然風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，但風(fēng)力發(fā)電裝備的關(guān)鍵部件(葉片)，多使用玻璃纖維增強(qiáng)材料(GFRP)制造，難于滿足葉片尺寸加大對(duì)剛性的要求。CFRP材料在葉片上的應(yīng)用，無(wú)疑將促進(jìn)風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。就風(fēng)能系統(tǒng)而言，丹麥風(fēng)機(jī)生產(chǎn)商維斯塔斯(Vestas)預(yù)測(cè)，到2020年全球的電力消耗量中，風(fēng)電的份額最高將達(dá)到10%。該公司在風(fēng)機(jī)葉片的載荷加強(qiáng)桿中使用碳纖維，目前為止已經(jīng)安裝了將近3.4萬(wàn)套的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。西班牙Gamesa公司宣稱去年1月，在全球已收到超過(guò)8000MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)訂單，其中3000MW已經(jīng)安裝完畢。風(fēng)電應(yīng)用將推動(dòng)大絲束(24K)碳纖維產(chǎn)量的增長(zhǎng)。全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨筮€將促進(jìn)終端產(chǎn)品制造商的持續(xù)投資。碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片中的應(yīng)用到2010年，將成為繼航空航天后的第二大應(yīng)用。歐洲和亞洲在這一領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于美國(guó)。全球風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的增長(zhǎng)速度正在加快，高碳纖維含量的長(zhǎng)葉片制成的大容量風(fēng)機(jī)將成為主要趨勢(shì)。 123456

        2008年新的風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量大約為19000MW。如果風(fēng)機(jī)的平均容量為2.5MW，那么就需要安裝7600臺(tái)風(fēng)機(jī)。葉片數(shù)量預(yù)計(jì)為22800片。碳纖維在汽車行業(yè)需求前景也較為樂(lè)觀。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹，碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸、尾翼和引擎蓋已經(jīng)在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用，雖然現(xiàn)在主要是用在豪華車型，但預(yù)計(jì)未來(lái)將在大眾車型中推廣。日產(chǎn)汽車、本田汽車和東麗公司將聯(lián)手開發(fā)汽車車體用的新型碳纖維材料。合作企業(yè)還包括三菱麗陽(yáng)和東洋紡織，目標(biāo)在2010年代中期以前開始量產(chǎn)，使車體較使用鋼材者輕40%。日本政府亦支持該項(xiàng)計(jì)劃，希望在全球開發(fā)環(huán)保車輛的趨勢(shì)中取得領(lǐng)先地位。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省計(jì)劃未來(lái)五年投資這項(xiàng)計(jì)劃20億日?qǐng)A(1850萬(wàn)美元)。目前碳纖維價(jià)格仍高，但隨著鋼價(jià)持續(xù)上揚(yáng)將可縮小兩者間的差距。而采用碳纖維材質(zhì)將可改善車輛的燃料效能，并使二氧化碳排放減少30%。碳纖維制品多用于特殊領(lǐng)域，其使用壽命和更新周期均有嚴(yán)格要求，大量廢棄的碳纖維產(chǎn)品急待處理。據(jù)日本三菱人造絲公司估計(jì)，目前全球廢棄的CFRP大約為1萬(wàn)噸，2010年可達(dá)2萬(wàn)噸。隨著CF生產(chǎn)能力的擴(kuò)大及增強(qiáng)材料的大量使用，環(huán)境友好要求企業(yè)重視CF的回收利用。發(fā)達(dá)國(guó)家已開始了這項(xiàng)工作：德國(guó)Thuringian(TITK)研究所開發(fā)的新工藝，不采用撕切處理就能從廢棄CF紡織品中獲取長(zhǎng)度≥20mm，一般長(zhǎng)度為30～70mm的碳纖維；西班牙INASMET運(yùn)輸安全機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)兩年的研究試驗(yàn)，采用化學(xué)和熱解處理技術(shù)開發(fā)了CF-環(huán)氧樹酯復(fù)合材料回收再利用的新途徑，其回收產(chǎn)品可用于一般的CFRP。 123456

       日本東麗公司、帝人公司(日本東京)和三菱麗陽(yáng)公司，計(jì)劃聯(lián)手大規(guī)模生產(chǎn)循環(huán)碳纖維，以促進(jìn)高強(qiáng)輕質(zhì)材料的回收利用。這3家企業(yè)共同掌握著全球碳纖維70%的市場(chǎng)份額，他們計(jì)劃在2009年建立一個(gè)合資企業(yè)，從飛機(jī)和其他設(shè)備中回收和循環(huán)利用使用過(guò)的碳纖維。新公司的資金總額和所有權(quán)比率尚未確定，他們還計(jì)劃邀請(qǐng)其他碳纖維制造商，如三菱塑料公司和吳羽公司來(lái)參與合作。據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家了解，該合資公司的風(fēng)險(xiǎn)是將回收工作外包給三井礦業(yè)公司福岡轄區(qū)的工廠。測(cè)試操作于4月開始，大約在今年秋天將標(biāo)本運(yùn)到這3家公司。循環(huán)碳纖維的年產(chǎn)量將從開始的幾百噸增加到目前世界最大產(chǎn)量1000噸。東麗和其他公司將各自從合資公司購(gòu)買碳纖維，然后將其與塑料混合，并將其制造成每千克約2000日元的材料，這個(gè)價(jià)格比同強(qiáng)度的不可回收材料低30%多。最初尋求的銷售渠道是將這種材料出售給筆記本電腦制造商。汽車制造者將碳纖維視為能夠幫助他們制造輕質(zhì)汽車的材料，在東麗及一些其他公司的帶動(dòng)下，將進(jìn)一步鼓勵(lì)汽車公司采用循環(huán)碳纖維，提高他們使用的材料及零件的可回收成分。國(guó)際碳纖維市場(chǎng)發(fā)展迅速，需求量不斷增長(zhǎng)給我國(guó)碳纖維行業(yè)發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。但我國(guó)碳纖維行業(yè)基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要技術(shù)、人才和資金的持續(xù)投入，而且其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品品質(zhì)的要求非常嚴(yán)格?？陀^地說(shuō)企業(yè)應(yīng)量力而行，行業(yè)也應(yīng)發(fā)出明確的信息、引導(dǎo)企業(yè)正確投資，使我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)快速健康地發(fā)展。 123456