國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)商發(fā)展策略
2009-7-8 來源:中國化工信息網(wǎng)
關(guān)鍵詞:碳纖維 發(fā)展策略
空中客車A380已在2007年10月投入商業(yè)服務(wù),波音787計劃在2009年進入商業(yè)運營。碳纖維復(fù)合材料約占A380飛機35噸結(jié)構(gòu)材料中的20%以上,包括中央翼盒、機尾組件以及壓艙壁;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塑料,包括主機翼和機身。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身質(zhì)量,而且還可以保證不損失強度或剛度,大大提高了燃油經(jīng)濟性。新一代的客機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A350XWB中用于主機翼和機身材料。碳纖維在中小型噴氣客機中的需求也將快速增長。例如,三菱重工計劃利用碳纖維復(fù)合材料制作新一代支線噴氣客機MRJ主機翼和尾部組件,該機型預(yù)計在2013年進入市場。歐洲空中客車公司授予赫氏復(fù)材,其遠程寬體客機A350XWB主結(jié)構(gòu)件的長期供應(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)計告一段落,在未來的幾個月里赫氏復(fù)材,和空客公司將共同對用于主結(jié)構(gòu)件的赫氏復(fù)材產(chǎn)品進行確認,并完成最終的規(guī)范和認證。此合同預(yù)計將給赫氏復(fù)材帶來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)材帶來相當可觀的收入。
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)材為擴大產(chǎn)能將明顯增加投資,以滿足日益增長的A350的訂單。確切的投資規(guī)模和時間將按照空客公司與其它供應(yīng)商的預(yù)測進行。復(fù)合材料及其部件將由赫氏復(fù)材在美國、法國、西班牙、德國及英國的工廠生產(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)計未來5年,風(fēng)能發(fā)電的市場需求將以每年15~20%的速度增長。近年來雖然風(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材料(GFRP)制造,難于滿足葉片尺寸加大對剛性的要求。CFRP材料在葉片上的應(yīng)用,無疑將促進風(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)機生產(chǎn)商維斯塔斯(Vestas)預(yù)測,到2020年全球的電力消耗量中,風(fēng)電的份額最高將達到10%。該公司在風(fēng)機葉片的載荷加強桿中使用碳纖維,目前為止已經(jīng)安裝了將近3.4萬套的風(fēng)機系統(tǒng)。西班牙Gamesa公司宣稱去年1月,在全球已收到超過8000MW的風(fēng)力發(fā)電機訂單,其中3000MW已經(jīng)安裝完畢。風(fēng)電應(yīng)用將推動大絲束(24K)碳纖維產(chǎn)量的增長。全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨筮將促進終端產(chǎn)品制造商的持續(xù)投資。碳纖維在風(fēng)機葉片中的應(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)域遠遠領(lǐng)先于美國。全球風(fēng)機裝機容量的增長速度正在加快,高碳纖維含量的長葉片制成的大容量風(fēng)機將成為主要趨勢。
2008年新的風(fēng)機裝機容量大約為19000MW。如果風(fēng)機的平均容量為2.5MW,那么就需要安裝7600臺風(fēng)機。葉片數(shù)量預(yù)計為22800片。碳纖維在汽車行業(yè)需求前景也較為樂觀。碳纖維復(fù)合材料傳動軸、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)計未來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)還包括三菱麗陽和東洋紡織,目標在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計劃,希望在全球開發(fā)環(huán)保車輛的趨勢中取得領(lǐng)先地位。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省計劃未來五年投資這項計劃20億日圓(1850萬美元)。目前碳纖維價格仍高,但隨著鋼價持續(xù)上揚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,目前全球廢棄的CFRP大約為1萬噸,2010年可達2萬噸。隨著CF生產(chǎn)能力的擴大及增強材料的大量使用,環(huán)境友好要求企業(yè)重視CF的回收利用。發(fā)達國家已開始了這項工作:德國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紡織品中獲取長度≥20mm,一般長度為30~70mm的碳纖維;西班牙INASMET運輸安全機構(gòu)經(jīng)過兩年的研究試驗,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。
日本東麗公司、帝人公司(日本東京)和三菱麗陽公司,計劃聯(lián)手大規(guī)模生產(chǎn)循環(huán)碳纖維,以促進高強輕質(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%的市場份額,他們計劃在2009年建立一個合資企業(yè),從飛機和其他設(shè)備中回收和循環(huán)利用使用過的碳纖維。新公司的資金總額和所有權(quán)比率尚未確定,他們還計劃邀請其他碳纖維制造商,如三菱塑料公司和吳羽公司來參與合作。該合資公司的風(fēng)險是將回收工作外包給三井礦業(yè)公司福岡轄區(qū)的工廠。測試操作于4月開始,大約在今年秋天將標本運到這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,這個價格比同強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下,將進一步鼓勵汽車公司采用循環(huán)碳纖維,提高他們使用的材料及零件的可回收成分。國際碳纖維市場發(fā)展迅速,需求量不斷增長給我國碳纖維行業(yè)發(fā)展提供了難得的機遇。但我國碳纖維行業(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)的要求非常嚴格。客觀地說企業(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,使我國碳纖維產(chǎn)業(yè)快速健康地發(fā)展。
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(雯雯)