奢华碳纤维

　　自古以来，人类都在追求一种既坚如磐石，又韧如发丝的材料，直到碳纤维的出现，完美契合了人类对于这种新材料的幻想。然与碳纤维的高性能一起出现的同时还有它的高成本。随着科学技术的发展，经过一次次的研究实验，碳纤维被不停地进行改进，奢华材料也将变得不再奢华。

　　①中英公司合作回收碳纤维用于汽车领域

　　基于ELG再生碳纤维材料，研究奇瑞新能源汽车科技有限公司在奇瑞eQ1电动汽车上的应用，ELG碳纤维有限公司（Coseley，英国）和艾达索高新材料芜湖有限公司（中国芜湖）签署了一份谅解备忘录，合作开发汽车工业轻量复合材料。

　　在ELG的产品中有Carbiso M和Carbiso TM各向同性垫。这些易于加工的可悬垂垫子与大多数热固性和热塑性聚合物兼容，并拥有优良的机械性能。其中Carbiso M垫由100％回收碳纤维制作而成，可通过常规复合技术加工制造结构和半结构部件。Carbiso TM产品是由再生纤维制成的混合垫，并与热塑性基体一起用于压制成型应用。

　　此次合作，短期目标是通过选择性使用碳纤维复合材料，进一步减轻已经广泛使用铝技术的eQ1的重量。长期目标则是将从这个项目中获取的技术成功应用于奇瑞的其他常规车辆。

　　据悉，奇瑞公司在中国机械科学技术研究院先进制造技术中心（CAMTC）的范光红教授团队初步评估了ELG材料后，提出了初步的应用调查，如果实现了技术和商业目标，ELG，Adesso和Chery计划达成明确的协议，开始在芜湖全面生产这些部件。从这个协议中不难看出，ELG相当于在中国建立了一个碳纤维回收组，在需要碳纤维时可以提供足量的再生碳纤维材料。

　　ELG总经理Frazer Barnes说道：“eQ1通过大量使用铝材，已经为中国汽车行业的轻量化迈出了巨大的一步。我们很高兴能与Adesso和Chery的创新工程团队合作，帮助他们向前迈进，并将碳纤维复合材料应用于他们的车辆。”

　　Adesso总裁，董事长兼首席执行官博亮博士说：“在这个项目中，通过与经验丰富的伙伴合作，使用回收材料，合理设计与生产，我们能够解决目前阻碍碳纤维复合材料大规模应用于汽车的障碍——高成本。我们的愿景是通过这次合作建立芜湖汽车复合材料中心。这也是贯彻了中国复合材料行业可持续发展的愿景。

　　奇瑞新能源汽车科技有限公司表示：“汽车轻量化已经成为了汽车行业向前发展的必然趋势，不仅节能降耗，在性能上也更显优势。因此，减少新能源和奇瑞常规车辆的重量，是必行之事。我们相信碳纤维复合材料在汽车轻量化上能发挥重要作用，也相信通过与ELG和Adesso在eQ1项目上的合作，我们将获得一个显著的学习曲线优势，然后可以应用于我们的常规车辆。”

　　②碳纤维优势明显全球市场每年持续增长

　　IHS Markit的一项新研究显示，碳纤维的全球市场每年持续增长，直到2020年将达到8%以上。

　　市场分析员表示，这种增长是由于工业应用，如制造飞机、汽车、高压容器、风力涡轮机和体育用品等的需求量增多。HIS Markit还预计全球碳纤维消耗量将从2015年的60多千公吨（TMT）增加到2020年的90MTM左右。

　　今年3月，开启全球飞行之旅、由瑞士制造的零耗油“阳光动力2号”太阳能飞机，整体结构的80%都采用了蜂窝状碳纤维材料做“保暖外衣”，使这个体型庞大、翼展达到72米、比波音747客机还要宽的大飞机，重量仅为2300公斤，与一辆家用汽车相当，由此在飞行过程中节约了更多的动力。与此同时，能够在飞行高度达8500米时，抵御零下30℃的严寒。

　　在军用上的高强度碳纤维原丝及其生产技术，是西方国家严格禁运的最重要技术。由于其可用于国防军工制造武器，一定强度以上的碳纤维需要获得批准才能出口，达到与核武器技术相提并论的禁运等级。

　　在冷战时期，碳纤维生产技术属于技术密集型和政治敏感材料，以美国为首的巴黎统筹委员会对当时的社会主义阵营实行禁运。战争结束后，由于碳纤维的高技术含量、高利润回报，西方国家仍然对发展中国家实施禁运，尤其是在聚丙烯腈（PAN）原丝生产技术进口方面，即使有的国家已加入了世界贸易组织，也没有多少改变。

　　Malveda说：“正面临着环境和监管压力——要求减少重量，提高能源效率以及减少碳排放——的飞机和汽车制造商，推动了碳纤维的需求增长。根据IHS Markit的研究，目前汽车和工业领域对碳纤维的需求量超过了全球的60%，并且碳纤维在汽车行业的需求年均增长率将在2015年到2020年达到近9%。2011年到2012年，飞机和航天领域的全球需求量已超越体育用品/娱乐成为第二大的碳纤维市场。”

　　然而，尽管碳纤维的使用正强劲增长，但仍存在局限性。例如，用于批量生产的汽车将需要克服更高的生产成本和加工技术，另外，碳纤维供应的质量和连续性也非常重要。Malveda说：“汽车制造商正与碳纤维生产商合作，以解决生产成本和质量标准的问题。更低的成本将有利于制造商增加这些材料在更多模型中的使用，体育和特种车市场除外。”

　　IHS Markit表示，目前有一种趋势正使碳纤维从前体原材料完全集成为成品。例如，西欧的生产商对后向一体化进行投资，如聚丙烯腈(PAN)前体设施，或在下游建设复合制造工厂。

　　同样，日本东丽——世界上最大的碳纤维生产商，具备世界水平的从前体——碳纤维到碳纤维增强塑料(CFRP)——垂直生产的渠道。2015年底，东丽与波音公司签署了一项长期协议——为新波音777X飞机提供碳纤维Torayca(tm)半固化片。

　　Malveda说：“近年来一些大型汽车制造商和碳纤维生产商结成伙伴关系，可能会导致该材料将来更多地被用在主流行业中。例如，2015年，福特和DowAksa达成了一个联合开发协议，进一步研究车用碳纤维的大批量生产。2009年，宝马集团和西格里碳素集团成立了合资企业西格里碳素集团车用碳纤维公司，其为宝马集团用于宝马i系列电动/混合动力汽车碳纤维材料的独家供应商。近年来，西格里碳素集团汽车已经扩大了碳纤维生产能力以满足日益增长的汽车需求。

　　③AKRO-PLASTIC开发碳纤维增强新产品 看他如何减重？

　　AKRO-PLASTIC公司德国莱茵兰-普法尔茨州下齐森，已开发基于PA6、PA6.6、PPA和半芳香族PA6.6(AKROLOY®)的碳纤维增强产品。此系列增强复合材料中碳纤维含量达10%～40%。如AKROMID® B3ICF40，以PA6为基料碳纤维增强，拉伸模量可达30000MPa，弯曲强度为320 MPa，断裂伸长率为1.8%。而以PA6.6为基料碳纤维增强的AKROMID® A3 ICF 40，拉伸模量高达33000 MPa，弯曲强度为370 MPa。

　　此类碳纤维增强型产品旨在显著降低高强度部件的重量，使得综合成本首次降至玻璃纤维增强型复合物级别。如无阻碍替代的负面商业因素，此类产品势必成功推进。

　　在伯明翰国际塑料贸易展上，AKRO-PLASTIC公司携手合作伙伴PME Fluidtec公司及注塑机械制造商Engel，展示了离合器踏板生产。此离合器踏板采用AKROMID® B3 ICF 15材料，并以水辅成形工艺生产。通过离合器踏板的几何横截面图，可见其壁厚分布非常均匀。与使用30%玻璃纤维增强PA6注塑成形相比，碳纤维增强成形部件的重量减轻了约10%，而刚性则提高了25%。这一显著优势完全契合汽车行业的最新需求，亦是确保符合2020年汽车油耗监管法规的重要因素。

　　由灵敏的水辅工艺成形的离合器踏板是此创新产品具有卓越品质的力证。

　　复合材料制造商看好此系列产品的巨大需求。AKRO-PLASTIC公司销售与创新部门负责人Thilo Stier先生解释道：“除了踏板和踏板支架外，对于目前采用玻璃纤维增强聚酰胺(PA)成形的各种大的部件，我们可以快速、便捷地减轻其重量，且注意到控制成本。”中心控制台、活性炭过滤器和控制模块支架等部件，更将得益于碳纤维带来的额外优势，如电磁屏蔽、导热性优异、热膨胀系数低等。

[时间：2017-03-21  来源：塑商汇]