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我国碳纤维及其复合材料生产存在的问题

2012-09-29 10:561090中国玻璃钢网

我国碳纤维及其复合材料生产存在的问题

  我国碳纤维及其 复合材料 业存在原丝质量差、生产规模小、质量低、价格高、应用基础研究薄弱等的几个问题。尽管碳纤维生产流程相对较短,但生产壁垒很高,其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难,具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚丙烯腈聚合工艺、丙烯腈于溶剂及引发剂的配比等。目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦tenax 集团和三菱人造丝集团,这三家企业技术严格保密,工艺难以外露,而其他碳纤维企业均是处于成长阶段,生产工艺在摸索中不断完善。且由于国内原丝质量、生产技术及设备等原因, 2009年实际年产量仅为40 多吨,无论是质量和规模与国外相比差距都很大。
  国外相比差距都很大。 碳纤维材料的发展趋势 碳纤维未来的应用将不仅仅局限于航空航天、军事等尖端领域,而是实现大规模工业化应用,因此,低成本工业级碳纤维将成为未来发展的主体,而成本问题则是制约我国碳纤维产业发展的关键因素。导致目前国产碳纤维生产成本较高的因素主要有三个方面: ①豪华工艺流程设计与产出目标产品间的错位,生产企业往往将工艺流程设置得非常全面,从而导致生产成本提高。 ②碳纤维制备过程中的配套技术不完善,国内成套装备的设计和制造技术薄弱。原材料质量、工艺设计和制造等技术问题使得我国碳纤维装备投资和后续关联性费用较高,折旧压力大,硬性维护成本非常高,受装备水平制约单线产能偏低,运行成本高。 ③受环保条件制约,辅料、助剂大量进口间接推高了产品成本。美国能源部曾提出促进低成本碳纤维发展的计划并进行研究,在碳纤维成本中原丝部分约占51%,工艺和人力成本约占49%。目前降低原丝生产成本主要通过采用丙烯腈、木质素、线性工业级低密度聚乙烯等纺织工业级的原丝; 而在溶纺技术方面,有赖于预氧化、碳化新工艺和新技术进一步降低成本。近年来,国外对碳纤维技术开发研究集中在提高性能、降低成本方面。日本东丽公司根据先进复合材料市场发展的需求,已决定逐步淘汰t300 类碳纤维,重点发展拉伸强度为4000 ~5000mpa、价格与t300 基本相当的碳纤维品种,同时由于大丝束碳纤维性价比较高,也开始发展大丝束碳纤维,如最新开发的t6005、t7005、t700g 等。
  另外,一些企业重视研发环境友好型循环碳纤维。日本东丽、帝人和三菱丽阳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。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亟待处理。随着碳纤维生产能力的扩大及增强材料的大量使用,对环境友好的趋势要求企业重视碳纤维的回收利用。
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