碳纤维企业——加紧完善产业链 产品趋向高性能


来源:中国建材报

[导读]  碳纤维作为新兴材料正从成长期进入快速应用期,航空航天、风力发电、交通等成为最重要的突破口,其中在工业应用领域占70%,休闲娱乐领域占15%~30%。我国碳纤维发展已经进入爆发期,国内市场对T700、T800及以上级别的碳纤维需求将急剧上升。加紧完善产业链势在必行。

中国粉体网讯  碳纤维作为新兴材料正从成长期进入快速应用期,航空航天、风力发电、交通等成为最重要的突破口,其中在工业应用领域占70%,休闲娱乐领域占15%~30%。我国碳纤维发展已经进入爆发期,国内市场对T700、T800及以上级别的碳纤维需求将急剧上升。有相关机构预计,未来几年碳纤维材料的复合增长率将超过10%,产品趋向高性能化。国内碳纤维市场发展的重点是新兴工业应用领域,国产大飞机研制项目的启动,以燃料电池、风力发电为代表的新型能源产业发展,将对碳纤维产品产生极大的需求。其中,风力发电叶片、土木建筑材料、汽车、压力容器、医疗设备和高压输电线等节能环保相关的产业增长潜力很大,将成为今后高性能碳纤维复合材料的主要应用领域。

碳纤维从原丝种类的不同可分为PAN基碳纤维、黏胶基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维。从展会现场看,PAN基碳纤维仍是碳纤维市场的主流,主要用于汽车、飞机、风力发电等领域,特别是单价较高的飞机用碳纤维增强树脂基复合材料CFRP材料占市场份额的一半以上。  

目前,世界主要碳纤维生产厂家有美国赫氏、CYTEC,德国SGL,中国台湾台塑,土耳其AKSA,以及中国大陆的中复神鹰、江苏恒神、威海拓展等。日本东丽和美国赫氏都有预浸料、织物、短纤、夹层材料等中间成型物,直接为客户提供复合材料解决方案,同时也解决了纤维产品与客户树脂不匹配的问题。目前,国外已形成设计、制造、分析及验证立体化系统的复合材料结构技术体系。我国没有完整产业链的碳纤维企业,纤维、树脂、预浸料的开发、生产脱节,缺乏一体化的解决方案,上游碳纤维产能分散、生产线规模小、开车率低、品种单一,生产成本高;中游复合材料产业薄弱,先进的设备和高端碳纤维预浸料主要靠进口;下游市场需求疲软。  

在全球市场份额中独占鳌头的日本东丽,碳纤维业务遍及全球,有日本、美国、欧洲3个生产基地,在航空领域占有很高的市场份额,其在工业方面应用范围较广,如能源领域的压力舱、风力发电机专用风扇,运输机械方面的汽车传动轴和汽车尾翼,土木工程及建筑领域中,用于桥墩和甲板的修补和加固。此届展会,东丽主推的是其开发的可减少涂装工序的汽车外板用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)成型技术,采用树脂传递模塑(RTM)法,先对碳纤维织物实施预成型,制造产品形状的预成型件,再将预成型装入模具,含浸环氧树脂,再硬化,通过改进织物、成型条件及环氧树脂,提高表面品质。只需用模具实施成型,即可获得表面品质优秀的CFRP成型品,省去了涂装工序中的底漆和里漆工序,用于车顶及发动机罩。  

东丽开发的多孔CFRP,比玻纤增强材料(GFRP)重量轻约60%,且具有同等的弯曲弹性模量,通过采用类似发泡树脂的多孔构造,实现了轻量化和高刚性,可使用普通的GFRP用冲压成型机制造汽车地板等部件。  

东丽还展出了碳纤维和树脂制成的条带放入模具嵌入成型的“热可塑UD条带及射出混合成型技术”,目标是用树脂替换金属部件,以实现轻量化,与利用普通玻纤强化树脂的成型品相比,将弯曲强度提高了1倍,弯曲弹性模量提高了2倍;与整体采用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)制造相比,成本更低。  

基于风力发电、车用碳纤维强劲的市场需求,三菱丽阳将碳纤维年产从2700吨提高至3900吨,加之其美国碳纤维工厂正进行增产,三菱丽阳碳纤维年产能将扩充30%,达1.33万吨。  

全球领先的碳素相关产品制造商之一——西格里集团,此次携创新纤维及复合材料亮相展会,展出了SIGRAFIF50K碳纤维和SIGRAFIL24K碳纤维产品及其相关应用,展品阵容中有采用SIGRAFIF碳纤维预浸纱缠绕增强的压力容器,有用于超级跑车的碳纤维增强塑料制作的B柱。  

国内产销量最大的碳纤维生产商中复神鹰碳纤维公司携最新开发的SYM30高强中模碳纤维参展。该产品在技术上的最大创新之处在于采用大纤度原丝制备,与同等模量碳纤维相比成本显著降低,拥有较高拉伸模量的同时,还具有优异的拉伸强度,断裂伸长率高,复合材料工艺性能好,具有较高的性价比。据了解,SYM30高性能碳纤维已经在中复神鹰批量生产,并已正式推向市场,获得用户的一致好评。中复神鹰董事长张国良向记者介绍,中复神鹰将逐步扩大碳纤维,尤其是高端碳纤维生产规模,扩大汽车、能源和航空航天的应用。  

此次展会,北京纳盛通新材料科技公司再次推出新产品——“工业级3D打印碳纤维增强热塑性纳米复合材料预浸带”。该产品是由连续碳纤维与化学接枝改性后的碳纳米管石墨烯,以及特殊加工助剂、热塑性树脂熔融共混制备的具有高强度、高刚性的3D打印碳纤维纳米复合热塑性预浸带,可以用来制造高强度、高耐磨、轻量化的3D打印全塑齿轮、轮毂等航空航天、电动汽车、铁道、汽车、机械、电子、体育运动器材和医疗器材等行业用功能化、轻量化零部件。  

致力于宇航级高模量碳纤维材料工业化研发与应用的北京特米纳科技公司,研制成功的沥青基高模量碳纤维,初始模量平均值达到587.17GPa,可比肩国际先进水平。其高性能中间相沥青已实现小规模量产,并已开始向中国碳纤维制造企业供应原料。高性能中间相沥青为生产高模量高导热碳纤维的核心,其基础性能直接决定成品品质及性能。以往该类原料及纤维成品均只能依赖进口,且被实施严格的技术封锁和进口限制。特米纳特工作人员表示,公司面向社会提供的高性能中间相沥青,能够帮助中国碳纤维生产企业摆脱只能生产通用级别碳纤维的困局,甚至于进军国际高性能碳纤维竞争。目前,特米纳特旗下宁波工厂正式投建,推进了国产宇航级高模量碳纤维量产化进程。  

首次参展的香港OCSiAl公司是第一家获得产业化生产高质量单壁碳纳米管核心技术的企业。2014年OCSiAl的通用型添加剂TUBALLTM产品正式进入市场,其单壁碳纳米管含量达75%。OCSiAl致力于开发基于单壁碳纳米管的多领域应用,如锂离子电池、蓄铅酸电池、弹性体、透明导电膜、涂层、热塑性塑料和热固性材料。目前,该公司已在俄罗斯、中国、中国香港、韩国、印度、卢森堡和以色列等国家和地区开展了业务。基于OCSiAl生产的TUBALLTM单壁碳纳米管,该公司推出了TUBALLTM MATRIX浓缩物产品系列,能够显著提高树脂体系的导电性,并同时提升机械性能。  

涉足碳纤维市场近十年的金发科技,今年上半年净利润同比增长6.8%,贡献利润的一大亮点是车用热塑复合材料和碳纤维复合材料产品,两者销售额均取得超过300%的增长。金发科技将其碳纤维业务发展重心逐渐偏向于下游复合材料制品,近年来积极开拓车用改性塑料市场,与各大整车企业建立合作关系,其碳纤维复合材料制品有望进入整车企业供应链中。  

首次参展的康得复合材料有限责任公司隶属于知名的康得集团,成立于2014年,公司投资30亿元,从意大利Cannon复材公司购买技术设备,拥有全球规模最大、技术最先进、国内第一条工业4.0版智能化生产线,年产150万件碳纤维部件,所采用的新一代HP-RTM、surface-RTM工艺成熟、可靠,成型周期可缩短至2~5分钟,达到国际先进水平。  

拥有碳纤维全产业链的威海光威公司,展出了建筑用复材筋材、风电用拉挤碳板、碳纤滚筒及导辊、碳纤轮毂,以及医疗器械、体育文化类产品。


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