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【专家观点】严兵:应用端的突破,是近三十年来碳纤维产业发展的主要推动力
发布时间:2021-02-23   浏览次数:


作者简介

严兵  江苏澳盛复合材料科技有限公司 市场总监,教授级高工

长期专注于高分子材料及复合材料的研发、生产等技术工作,曾获江苏省创新争先奖状和科学技术奖、中纺联科技进步奖等及碳纤维行业十大知名人物称号。现任教育部工程教育认证专家,中国塑协专家委员会成员,江苏复合材料学会理事,中国复合材料学会会员等

在2020年碳纤维产业发展中,最后我引用了贺福老先生书中的一段话,贺老师的书在行业内非常具有代表性。据中复神鹰的张国良张董介绍,他们刚开始决定上马碳纤维,对于碳纤维行业几乎一无所知。他几乎查遍了有关碳纤维的所有信息,记下3000多个主要工艺数据,每天读书十几个小时,中科院山西煤炭化学研究所的贺福教授编著的专业书籍成为最初攻关路上的指路明灯。据张董介绍,这本书他曾经买过几百本书,他们技术人员几乎人手一本!

这也从一方面反映了该书的权威性。 在2020年碳纤维产业发展中,我引用的这段话是关于东丽的,但也非常具有代表性,因为国际上东丽的碳纤维是发展的标杆,其他厂家的产品分类,也是参考东丽的!

当时我在文章中请大家思考。  

  

现在我们重温一下这段话,仔细读下来我们就会发现,其实到上个世纪80年代结束,东丽公司已经开发出绝大部分现有的碳纤维型号!换句话来说,就碳纤维本身来说,在30多年前,其发展就基本上定型了!但是不是说,这三十年,碳纤维行业就没发展呢?

错!

应用端的突破,是近三十年来碳纤维产业发展的主要推动力!

碳纤维的出场,自带光环,开始就着力应用于航空航天上,这是来源于碳纤维的优异性能!当初英美的碳纤维技术领先,但正是应用端,没有打开突破,导致了两国碳纤维研究的没落(双罗的CFRP叶片的失败和UCC的破产)!这也从侧面反映出出场就起点高,目标宏大,不一定走的远!

东丽最初也想进入航空航天,毕竟美国航空业和军工市场,看起来那是一个巨大的市场,但奈何起初产品质量一般,而且渠道上人家也排斥!那时候,美国人开始尝试利用碳纤维开发体育用品,东丽把目光瞄准体育休闲领域,并重点研究,他们第一个产业化应用碳纤维产品就是碳纤维的鱼竿!随后又在多个项目上延伸...

此时的东丽碳纤维也就是个百吨级别的,1971年建成一个实验工厂,1973年在爱媛县建造一个月产5吨的碳纤维工厂,但依靠体育用品东丽的碳纤维产业总算活了下来!

随后的石油危机,给了东丽更多的机会!航空巨头波音和空客开始寻找重量轻的增强材料,来减少油耗。1975年,东丽的碳纤维成功地应用在波音737的次承力部件,标志着东丽与波音这两家公司超长合作期的开始。1987年,东丽的T300获准在空客A320主承力部件中应用。1990年,一种新的高强高模碳纤维预浸料在波音777飞机的主承力部件上获得应用。碳纤维在民用航空中的应用,使东丽的碳纤维业务快速增长!波音和空客相继推出787和A350,碳纤维复合材料用量达到50%,对碳纤维的需求大幅度增加。东丽的碳纤维持续扩产,并相继在法国、美国、韩国建厂,2015年东丽碳纤维产能达到27000吨!

在这个过程中,日本的三菱、东邦(后改为帝人),德国的西格里,美国的卓尔泰克等碳纤维生产企业也逐渐发展壮大。而国内的碳纤维的产业化之路从2000年后也逐步开始艰难起步!

在这个过程中,除了航空航天,碳纤维应用也逐步广泛起来,有人就总结了导弹、空间平台和运载火箭,航空器,先进舰船,轨道交通车辆,电动汽车,卡车,风电叶片,燃料电池,电力电缆,压力容器,铀浓缩超高速离心机,特种管筒,公共基础设施,医疗和工业设备,体育休闲产品,以及时尚生活用具等碳纤维的十六个主要应用领域的进展。林刚总在其年度碳纤维报告中,也总结了碳纤维的应用:

当然对于产业来说,需要瞄准大应用。汽车就成为下一个重点发展的领域,碳纤维企业非常重视,如西格里+宝马、帝人+通用、东丽+奔驰等建立合作关系。

而碳纤维在风电中的应用是异军突起,维斯塔斯从2000年后研究碳纤维在风电叶片中的应用,2007年他们和大丝束碳纤维生产商卓尔泰克合作,使用低成本大丝束碳纤维,并开发出了利用碳纤维拉挤板生产叶片大梁技术。但开始并不顺利,一方面卓尔泰克当年的碳纤维质量很差、一方面风电经济周期的影响,2012年维斯塔斯巨额亏损,濒临破产,一度到中国寻求收购。但是当他们利用碳纤维拉挤板生产叶片大梁技术成功后,迅速回到世界第一的位置。2016年碳纤维在风电上的应用首次超过航空航天成为应用最多的领域并保持至今!而风电中的崛起,改变了中国碳纤维版图,在这过程中也涌现出像澳盛科技、光威复材这样用量大的公司。同时使中国的碳纤维自身产量首次超过万吨,首次出现了碳纤维用量超万吨的企业,并预计2021年将首次发现碳纤维产销量超万吨的企业。而且国内的多家碳纤维生产商,也都实现了盈利!而东丽作为世界碳纤维龙头老大,其小丝束碳纤维独步天下,而为了面对这一新状况,采取的方法就是直接收购卓尔泰克,收购后碳纤维产能超过4万吨!

碳纤维在汽车上的应用,期望值非常高,但是发展一直不尽人意,笔者做了碳纤维在风电和汽车上应用分析和比较,详细分析了原因。为什么风电成了碳纤维应用的突破口?那就是创新设计,让碳纤维在风电领域应用爆发,因此我们也期待并努力,突破碳纤维在汽车中规模化的瓶颈!

正是在这个基础上,我们才可以说,应用端的突破,是近三十年来碳纤维产业发展的主要推动力!同时我们也在努力探索和发现碳纤维新的应用,并推进碳纤维行业新的进步!

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来源:玻纤情报网
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