國外碳纖維復合材料產業開發方向實談（一）

2008年—2009年，世界PAN基碳纖維（PAN-CF）的需求受世界金融危機的影響較大，截止2008年9月底其需求量比2007年同期增長5%～10%，然而到10～12月特別是2008年底，需求量下降較大，造成全年與2007年比形成負增長。由于需求下降，CF的價格明顯下降，這對用戶來說是有利，因此總體上對市場的影響較小。東麗2008年10～12月將CF的預算減少一成，而2009年1～3月計劃減少兩成，其它公司也大體相同。東麗原定于2009年7月在愛媛廠投產的1×103t/a的新線，現已暫緩建設，待到中期經濟情況好轉且需求量恢復至15%的增長速率后，將導入4×103t/a的大型設備，以進一步提高成本的競爭力，保持在業界的領先地位。

另外，根據日本野村證券金融經濟研究所材料產業調查室主任西村修一先生的看法，日本許多從事多種產業的化學公司，其電子材料和多功能纖維受金融危機的影響，效益急速惡化，而液晶材料、半導體材料及CF制品的效益也減半，其中CF主要是受世界航空業界低迷和歐美經濟不景氣的影響所致，造成這些公司的總體營業不斷下降。以帝人、東麗和三菱人造絲為例，2007年、2008年、2009年和2012年的效益（億日元），預計各為652、320、230、575，1034、550、350、785和396、100、70、290，可見到2012年預期尚難恢復到2007年的水平。但不管經濟形勢如何變化，今后CF的主要用途，將依然是汽車、飛機、風力發電、壓力容器等與節能環保相關的產業，其中面向汽車方面，開發復合材料所需的熱塑性樹脂和與之相匹配的CF用上漿劑，是今后的重要課題。東麗計劃2015年實現CFRP汽車的實用化，東邦Tenax的CFRP產業規模10 年后將翻10 倍。以下按主要用途分別介紹最新的開發動向。

1、 飛機 本文來自123

2009年，名古屋大學設立了復合材料工學研究中心，目的是與日本宇航研究所、三菱重工及東麗等材料供應商合作，共同推進中斷了近40年的國產YS-11客機的開發，這種機型可乘坐70～90人，其主翼和尾翼都選用CFRP，以達到世界最高水平的航運經濟性和客艙的舒適性，以期與俄、中等正在開發的區域性飛機在國際競爭中處于優勢地位。今后的重要課題是如何降低成本，盡快開發可確實檢測因CF預浸料的內部發生層間剝離而導致強度下降的無損檢測技術、修復技術及高精度打孔及快速切削加工技術等。 copyright 123456

住友貝克萊特公司則推進其長絲增強熱固性樹脂復合物的應用開發，其樹脂基體有酚醛樹脂、環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂，而長絲選用玻璃纖維、對位芳酰胺纖維和CF的最佳組合，這種長絲復合物的抗沖擊強度相當于以往短纖維增強熱固性樹脂的10倍，強度、耐熱性、耐藥品性和耐蠕變特性也高，可采用壓縮成型、壓入成型法進行加工，成型周期只有以往品的1/3，生產效率高，容易制成三維形狀的制品。應用開發的目標是取代金屬應用于飛機的噴氣發動機部件和內裝部件、汽車的齒輪箱等，可實現輕量化。在歐洲已開始應用于飛機的發動機部件等，雖然這種材料的強度與CF預浸料制品略差些，但在成型性和成本方面卻具有競爭優勢，因此也開始用于產業機械部件、車輛結構部件等。

今后的發展動向是最大限度地發揮CF的特性，實現與之相匹配的樹脂高性能化，使纖維和樹脂的粘合界面最佳化，這些都是今后研究開發的重要方向，目的是滿足不斷高速化和大型化飛機的主翼、尾翼等材料的需求。例如東邦Tenax公司生產的Tenax IM600系列（抗拉強度5880MPa）與高強韌性的樹脂相組合形成的預浸料，已用于空客A-380的飛機部件、直升飛機和噴氣式戰斗機的材料。今后將設計開發面向新一代飛機的CF。

2、汽車 本文來自123

為了應對燃油費的不斷上漲和溫室效益，靠運輸工具的輕量化顯然是有效的，但CFRP制的超輕量結構材料，從目前的價格、信賴性、生產效率（包括制造速率和二次加工性）、再生性等觀點看，基本上不可能用于通用的運輸工具，然而從全球今后的人口增長和經濟發展來看，節能減排問題又是當務之急。東京大學的高橋淳教授最近從有效利用CFRP的觀點發表了關于“汽車的輕量化和樹脂材料的展望”的論文，從各類運輸工具特別是汽車的壽命周期評估及宏觀分析的角度，較全面分析了汽車的輕量化和CFRP今后的技術開發方向。

圖1示出日本運輸部門提供的各種運輸工具的能耗情況，可見家用乘用車和卡車的能耗最大；

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圖2和圖3分別示出各種能源汽車及不同能源電動汽車的能耗和CO₂排放量情況； copyright 123456

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圖4示出采用不同量CFRP的家用乘用車的輕量化情況；

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圖5示出再生使用前后制造每1kg汽車部件時不同材料的能耗情況； 123456

圖6示出采用不同CFRP而達到比鋼制品減重30%時，乘用車壽命周期內的能耗情況。 內容來自123456

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來源：復材在線 123456