世界碳纖維的發(fā)展現(xiàn)狀

一、 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
1、國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)碳纖維的研究始于二十世紀(jì)60年代，進(jìn)展緩慢，碳纖維產(chǎn)業(yè)整體上還處于一個(gè)較低的發(fā)展水平，原絲品質(zhì)低下，僅能生產(chǎn)低性能碳纖維，指標(biāo)尚達(dá)不到國(guó)際T300（拉伸強(qiáng)度大于3000MPa）水平，與國(guó)外差距較大。

近年來，由于航空航天技術(shù)等相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了高性能碳纖維及其復(fù)合材料需求的快速增長(zhǎng)。碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域由航空航天、國(guó)防領(lǐng)域和體育休閑用品，擴(kuò)展到增強(qiáng)塑料、壓力容器、建筑加固、風(fēng)力發(fā)電、鉆井平臺(tái)等新興應(yīng)用領(lǐng)域。截至2009年底，國(guó)內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有23家，主要有中復(fù)神鷹年產(chǎn)2500t
原絲和1000t碳纖維生產(chǎn)線、威海拓展纖維有限公司千噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)線、吉林石化碳纖維廠百噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)基地等，總產(chǎn)能達(dá)4000t/a。此外，陜西航天四院投資4.6億元建設(shè)4000t/a碳纖維產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2010年底建成投產(chǎn)。 內(nèi)容來自123456
目前，國(guó)內(nèi)碳纖維的市場(chǎng)需求量以每年11%～15%的速度增長(zhǎng)。截至2009年底，國(guó)內(nèi)碳纖維的需求總量已超過8000t，預(yù)計(jì)2010年將達(dá)1萬t。
2、國(guó)外現(xiàn)狀

目前，世界碳纖維生產(chǎn)企業(yè)主要有日本的東麗、東邦和三菱公司，美國(guó)的赫氏，德國(guó)的西格里集團(tuán)，韓國(guó)泰光產(chǎn)業(yè)，以及臺(tái)塑集團(tuán)等，以生產(chǎn)T700（拉伸強(qiáng)度大于4500MPa）以上的高性能碳纖維為主。東麗是世界上最大的生產(chǎn)商，已經(jīng)開發(fā)出高強(qiáng)型T1000（拉伸強(qiáng)度大于7000MPa）系列碳纖維，其抗拉模量為295GPa，拉伸強(qiáng)度達(dá)7.05GPa。

隨著碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，碳纖維的市場(chǎng)需求日趨增加，碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。據(jù)相關(guān)部門預(yù)測(cè)，世界碳纖維需求將以每年大約13%的速度飛速增長(zhǎng)，碳纖維的全球需求量2010年將達(dá)到5萬t，2012年將達(dá)到6萬t，2018年將達(dá)到10萬t。

二、 未來將快速增長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域

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2008年，體育器材、一般工業(yè)產(chǎn)業(yè)、航空航天三大領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求呈現(xiàn)強(qiáng)勁態(tài)勢(shì)，其中需求量最大的包括清潔能源中的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、航空航天及汽車等領(lǐng)域。 copyright 123456

航空航天

在飛機(jī)制造業(yè)，B787、A380一架就需要碳纖維30t，預(yù)計(jì)到2012年僅在航空航天方面就需要12.1kt.。瑞士UAV公司研制了各種未取名的小型飛行器，形若直升機(jī)，機(jī)身由碳纖維三明治結(jié)構(gòu)構(gòu)成，3
個(gè)葉片各長(zhǎng)300 cm，飛機(jī)質(zhì)量25kg，有效載重20kg。德國(guó)飛機(jī)零部件制造商Premium
Aerotec公司開發(fā)了大型CFRP飛機(jī)貨艙門“A400M”并獲得2009年JEC創(chuàng)新獎(jiǎng)。Quantum復(fù)合材料公司開發(fā)出碳纖維增強(qiáng)酚醛樹脂，用于飛機(jī)內(nèi)裝三維部件及公共交通部件。

汽車輕量化

目前美國(guó)、日本都在研究用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造的碳纖維汽車車身，據(jù)國(guó)外預(yù)測(cè)到2015年，各大汽車公司將陸續(xù)將碳纖維汽車投入市場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化、節(jié)能與環(huán)保。目前CFRP的概念車越來越多展現(xiàn)在國(guó)際車展上，其中奧迪車已開始上市。

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大型風(fēng)機(jī)葉片

世界氣候大會(huì)后，在新能源中成本最低的就是風(fēng)力發(fā)電，未來的風(fēng)機(jī)葉片將會(huì)變得更長(zhǎng)，長(zhǎng)度將普遍到60m以上，而碳纖維將是大型風(fēng)機(jī)葉片的首選材料，需求量勢(shì)必?cái)U(kuò)大。此外，大型太陽(yáng)能電池板、氫氣瓶、燃料電池等都需要CFRP。

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三、碳纖維生產(chǎn)商加速擴(kuò)張產(chǎn)能 本文來自123

東麗首先完成在石川廠580萬m2/a的碳纖維預(yù)浸料（CFPP）新裝置的投產(chǎn)，自2008年6月起在名古屋投入25
億日元推進(jìn)東麗汽車中心的先進(jìn)材料和技術(shù)的開發(fā)，2009年4月再投入約40億日元開設(shè)“先進(jìn)復(fù)合材料中心”，開展CFRP制品的技術(shù)開發(fā)，并進(jìn)一步構(gòu)筑“樹脂應(yīng)用開發(fā)中心”及“汽車、飛機(jī)（A&A)中心”，以加速CFRP在這些領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化。目前豐田汽車的全CFRP車身汽車已開始上市，但大量用于汽車工業(yè)約在2015年前后，其中用ACM法制成的熱塑性CFRP將成為主流材料。此外，該公司還開發(fā)了短切碳纖維增強(qiáng)水泥的耐火外裝建材，由東麗在德國(guó)的新復(fù)合材料工程（ACE）公司生產(chǎn)，目標(biāo)是5萬m2/a。
東邦Tenax繼導(dǎo)入碳纖維新產(chǎn)品Tenax-E IM65 24K后，又研發(fā)出超高強(qiáng)度型Tenax-E UTS 55
24K新產(chǎn)品，目標(biāo)是用于深海油田管道、壓力容器和新一代飛機(jī)。此外，還有用于一般高溫用途（耐500℃）的短切碳纖維 Tenax-A UT C723 6mm，用于增強(qiáng)PPS和PEEK。同時(shí)開發(fā)了超薄的碳纖維織物，用12k碳纖維可制成59g/m2的織物預(yù)浸料，3k絲的織物只有其1/3。目前正與其母公司帝人集團(tuán)聯(lián)手重點(diǎn)開發(fā)CFRP在環(huán)境和能源、汽車、飛機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用，包括壓縮天然氣瓶（CNG）、消防員用空氣呼吸器（SCNA）、高壓氫氣瓶（CHG）、風(fēng)力發(fā)電葉片、燃料電池用電極氣體擴(kuò)散層、納硫電池電極等。 copyright 123456
三菱麗陽(yáng)首先推出了“Pyrofil P330”大絲束碳纖維新產(chǎn)品，50k和60k碳纖維的綜合性能與TR50S/TRH50高強(qiáng)小絲束碳纖維相同（T700水平），并與寶馬公司共同設(shè)立新公司計(jì)劃用于汽車上，在中國(guó)鹽城則將與德國(guó)CFRP風(fēng)電葉片廠家一起開發(fā)沿海風(fēng)電市場(chǎng)。另外，為了扭轉(zhuǎn)2009年度其碳纖維及CFRP事業(yè)虧損70億日元的局面，一方面擴(kuò)大原絲的外銷，與西格里公司合作成立大絲束原絲廠、并委托西格里生產(chǎn)750t大絲束碳纖維，與美國(guó)CEM公司合作開發(fā)飛機(jī)用CFRP材料，希望以此來擴(kuò)大應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)2011年扭虧為盈。

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四、 高效和節(jié)能減排的新生產(chǎn)技術(shù)

美國(guó)卓爾泰克（ZOLTEK）公司是世界最大的大絲束碳纖維廠家之一，為了應(yīng)對(duì)金融危機(jī)和航空業(yè)不景氣的影響，一方面收購(gòu)了墨西哥的一家腈綸廠，用不到一年的時(shí)間改造成大絲束原絲生產(chǎn)廠，并改進(jìn)該原絲的生產(chǎn)效率，以期降低生產(chǎn)成本，同時(shí)開發(fā)了易于浸漬樹脂的單向（UD）和多向（MD）織物，如同浸漬玻纖織物一樣便捷，而其成本較低。這樣既可滿足風(fēng)力發(fā)電葉片愈來愈長(zhǎng)并將持續(xù)以20%～25%的年需求量增長(zhǎng)的需求。

東邦Tenax公司正推進(jìn)擴(kuò)大CFRP產(chǎn)業(yè)和碳纖維生產(chǎn)過程的革新，目標(biāo)是開發(fā)生產(chǎn)效率為現(xiàn)有工藝的10倍乃至100倍的碳纖維碳化技術(shù)，并使10年后的CFRP產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過目前的10倍。三菱麗陽(yáng)則革新從原絲至碳化的工藝，以降低成本和提高競(jìng)爭(zhēng)力。

日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）為落實(shí)“2007～2020年纖維領(lǐng)域的技術(shù)路線圖”，向全社會(huì)募集“節(jié)能減排的技術(shù)項(xiàng)目”，其中“超碳纖維的研究開發(fā)”等8項(xiàng)課題被選中，該項(xiàng)目完成后，只需在碳纖維中分散一種納米尺寸的填加物，就可大幅度提高碳纖維的強(qiáng)度和模量。這項(xiàng)成果將有利于進(jìn)一步減輕汽車、飛機(jī)等運(yùn)輸工具的質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的中、小企業(yè)廳也向社會(huì)募集相關(guān)的課題，共選中了1657件（采納率為22.4%），每項(xiàng)課題的補(bǔ)助金上限為1億日元，其中32件為復(fù)合材料方面的課題，而近半數(shù)的15件是有關(guān)CFRP研發(fā)的：埼玉縣的C/C復(fù)合材料大型部件的研制與開發(fā)；東京都的超高精度、零膨脹的CFRP/陶瓷復(fù)合化輕量薄板平臺(tái)的開發(fā)；山梨縣的金屬板材與CFRP一體化的輕量、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)；靜岡縣的CFRP成型用高壓容器的試制；CFRP廉價(jià)成型技術(shù)的開發(fā)和輕量化汽車部件的研制；CFRP等難加工材料的高檔加工機(jī)平臺(tái)的開發(fā)；愛知縣的飛機(jī)用CFRP機(jī)體部件接合用填隙片的高效生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)；岐阜縣的CFRP材料鉆孔加工用鉆頭的高精度研磨盤的開發(fā)；CFRP用大型成型模具制造技術(shù)的開發(fā)；開纖NCF材料及新VaR 123456
TM法飛機(jī)用CFRP成型的開發(fā)；富山縣的飛機(jī)用大型CFRP成型品5軸加工技術(shù)的開發(fā)；石川縣的CF織物高效制造技術(shù)的開發(fā)；德島縣的CFRP加工技術(shù)及新鉆模的開發(fā)；愛媛縣的“為實(shí)現(xiàn)汽車車體和產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的輕量化而確立‘預(yù)浸料等’新碳纖維壓制成型模具及成型技術(shù)”。這些課題都是有利于在日本實(shí)現(xiàn)CFRP制品的全面實(shí)用化，達(dá)到節(jié)能減排的目的。 內(nèi)容來自123456