国内碳纤维生产商发展策略
2009-7-8 来源:中国化工信息网
关键词:碳纤维 发展策略
空中客车A380已在2007年10月投入商业服务,波音787计划在2009年进入商业运营。碳纤维复合材料约占A380飞机35吨结构材料中的20%以上,包括中央翼盒、机尾组件以及压舱壁;波音787中结构材料有近50%需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料,包括主机翼和机身。金属结构材料采用碳纤维复合材料后不仅可以减轻机身质量,而且还可以保证不损失强度或刚度,大大提高了燃油经济性。新一代的客机将使用更高比例的碳纤维复合材料。空中客车公司日前宣布,碳纤维复合材料将在新一代喷气式客机A350XWB中用于主机翼和机身材料。碳纤维在中小型喷气客机中的需求也将快速增长。例如,三菱重工计划利用碳纤维复合材料制作新一代支线喷气客机MRJ主机翼和尾部组件,该机型预计在2013年进入市场。欧洲空中客车公司授予赫氏复材,其远程宽体客机A350XWB主结构件的长期供应合同,此合同要求赫氏复材供应碳纤维复合材料直至2025年。随着A350XWB设计告一段落,在未来的几个月里赫氏复材,和空客公司将共同对用于主结构件的赫氏复材产品进行确认,并完成最终的规范和认证。此合同预计将给赫氏复材带来40~50亿美元的收入。另外除用于主结构件外,赫氏复材的复合材料还将用于A350的次结构件和内装饰部件,产品包括织物、树脂、预浸料、胶膜、蜂窝、HexMC模压件等,这些与A350相关的材料也将为赫氏复材带来相当可观的收入。
根据该合同赫氏复材将主要提供,用新一代高韧性环氧树脂浸渍HexTow茁中模量碳纤维的HexPly茁预浸料。赫氏复材为扩大产能将明显增加投资,以满足日益增长的A350的订单。确切的投资规模和时间将按照空客公司与其它供应商的预测进行。复合材料及其部件将由赫氏复材在美国、法国、西班牙、德国及英国的工厂生产。风能发电成本低廉,已成为人类开发新能源的重要领域。预计未来5年,风能发电的市场需求将以每年15~20%的速度增长。近年来虽然风力发电产业发展很快,但风力发电装备的关键部件(叶片),多使用玻璃纤维增强材料(GFRP)制造,难于满足叶片尺寸加大对刚性的要求。CFRP材料在叶片上的应用,无疑将促进风能发电产业的发展。就风能系统而言,丹麦风机生产商维斯塔斯(Vestas)预测,到2020年全球的电力消耗量中,风电的份额最高将达到10%。该公司在风机叶片的载荷加强杆中使用碳纤维,目前为止已经安装了将近3.4万套的风机系统。西班牙Gamesa公司宣称去年1月,在全球已收到超过8000MW的风力发电机订单,其中3000MW已经安装完毕。风电应用将推动大丝束(24K)碳纤维产量的增长。全球对清洁能源的需求还将促进终端产品制造商的持续投资。碳纤维在风机叶片中的应用到2010年,将成为继航空航天后的第二大应用。欧洲和亚洲在这一领域远远领先于美国。全球风机装机容量的增长速度正在加快,高碳纤维含量的长叶片制成的大容量风机将成为主要趋势。
2008年新的风机装机容量大约为19000MW。如果风机的平均容量为2.5MW,那么就需要安装7600台风机。叶片数量预计为22800片。碳纤维在汽车行业需求前景也较为乐观。碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用,虽然现在主要是用在豪华车型,但预计未来将在大众车型中推广。日产汽车、本田汽车和东丽公司将联手开发汽车车体用的新型碳纤维材料。合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织,目标在2010年代中期以前开始量产,使车体较使用钢材者轻40%。日本政府亦支持该项计划,希望在全球开发环保车辆的趋势中取得领先地位。日本经济产业省计划未来五年投资这项计划20亿日圆(1850万美元)。目前碳纤维价格仍高,但随着钢价持续上扬将可缩小两者间的差距。而采用碳纤维材质将可改善车辆的燃料效能,并使二氧化碳排放减少30%。碳纤维制品多用于特殊领域,其使用寿命和更新周期均有严格要求,大量废弃的碳纤维产品急待处理。据日本三菱人造丝公司估计,目前全球废弃的CFRP大约为1万吨,2010年可达2万吨。随着CF生产能力的扩大及增强材料的大量使用,环境友好要求企业重视CF的回收利用。发达国家已开始了这项工作:德国Thuringian(TITK)研究所开发的新工艺,不采用撕切处理就能从废弃CF纺织品中获取长度≥20mm,一般长度为30~70mm的碳纤维;西班牙INASMET运输安全机构经过两年的研究试验,采用化学和热解处理技术开发了CF-环氧树酯复合材料回收再利用的新途径,其回收产品可用于一般的CFRP。
日本东丽公司、帝人公司(日本东京)和三菱丽阳公司,计划联手大规模生产循环碳纤维,以促进高强轻质材料的回收利用。这3家企业共同掌握着全球碳纤维70%的市场份额,他们计划在2009年建立一个合资企业,从飞机和其他设备中回收和循环利用使用过的碳纤维。新公司的资金总额和所有权比率尚未确定,他们还计划邀请其他碳纤维制造商,如三菱塑料公司和吴羽公司来参与合作。该合资公司的风险是将回收工作外包给三井矿业公司福冈辖区的工厂。测试操作于4月开始,大约在今年秋天将标本运到这3家公司。循环碳纤维的年产量将从开始的几百吨增加到目前世界最大产量1000吨。东丽和其他公司将各自从合资公司购买碳纤维,然后将其与塑料混合,并将其制造成每千克约2000日元的材料,这个价格比同强度的不可回收材料低30%多。最初寻求的销售渠道是将这种材料出售给笔记本电脑制造商。汽车制造者将碳纤维视为能够帮助他们制造轻质汽车的材料,在东丽及一些其他公司的带动下,将进一步鼓励汽车公司采用循环碳纤维,提高他们使用的材料及零件的可回收成分。国际碳纤维市场发展迅速,需求量不断增长给我国碳纤维行业发展提供了难得的机遇。但我国碳纤维行业基础薄弱,产业发展需要技术、人才和资金的持续投入,而且其应用领域对产品品质的要求非常严格。客观地说企业应量力而行,行业也应发出明确的信息、引导企业正确投资,使我国碳纤维产业快速健康地发展。
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(雯雯)