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臺灣地區碳纖維及其復合材料產業現狀
2010-10-28 來源:中國聚合物網
關鍵詞:碳纖維 復合材料 臺灣

    一、臺塑聚丙烯腈碳纖維(PAN-CF)產業

  目前臺塑PAN-CF產能(約6150噸/年)已居世界第四位,僅次于日本東麗(18900噸/年)、東邦Tenax(13500噸/年)和三菱麗陽(8100噸/年),超過美國Hexcel(5100噸/年)和Cytec(2000噸/年),雖然在產品的高檔、品種方面與美國尚有差距,與日本差距更大,但好于內地同類產品,而且近兩年在產品品質和高檔產品方面邁上了新臺階,先后開發了比東麗T700CF模量還高的TC-36S,以及強度(5170MPa)和模量(290GPa)均高于T700的高強中模新品種TC-42S,還順應市場的需求開發了TC-35的48k大絲束CF,更可喜的是目前研制的碳纖維(CF)已接近于T800水準,預期今年年底有望取得突破性進展。2010年年底將增設一條1300噸/年的生產線,而到2011年年底視市場恢復情況將再增設一條1300噸/年生產線,屆時碳纖維(CF)的總產能將達到8750噸/年,超過美國Hexcel(7000噸/年)居全球第四位。

  二、臺灣地區碳纖維復合材料(CFRP)產業

  臺灣地區的CFRP體育用品一直引領世界同類產品發展先鋒,國外許多名牌產品都是由臺企生產而貼國外的知名商標出售。
  森湖公司從1974年便開始生產木制網球拍,目前已發展成為年產碳纖維復合材料(CFRP)網球拍60萬支、高爾夫球桿30萬支、棒球棒30多萬支(世界最大)等多品種運動器材的生產廠家,年消耗碳纖維(CF)約100多噸,自己擁有預浸料生產線。其產品遠銷歐、美、越南、馬來西亞、印尼等地。
  拓凱公司從事FRP制品生產也有30多年的歷史,目前在內地、臺灣、香港及美國有5家生產廠,從業人員多達6000余人,擁有較為齊全的CFRP、GFRP(玻璃纖維增強塑料)和AFRP(對位芳綸纖維復合材料)的各種成型設備和方法,包括預浸設備、長絲纏繞機、拉擠成型機、SMC、噴布法、樹脂注入法、預混法等,產品呈現多樣化的趨勢,其中醫療床板、網球拍和自行車(20萬輛/年)產品居世界首位,5種國際名牌網球拍的50%產品由該公司生產。此外,還有防護產品(各種頭盔)、消音產品、電子產品(筆記本電腦外殼、印刷線路基板)、飛機部件(MD-11排氣管、內裝材料)、汽車部件(傳動軸、油箱、外殼)等,未來計劃與漢翔合作生產CFRP飛機部件,并希望有機會參與大陸的大飛機項目。
  為應對世界經濟不景氣給碳纖維(CF)產業帶來的不利影響,促進傳統產業的升級轉型,由臺灣經濟部技術處組織相關廠家建立“碳纖維復合材料產業聯盟”,同時為配合風災的重建計劃,同步啟動碳纖維(CF)的“健橋安家”計劃。臺灣中科院利用自身的研發基礎和優勢,及時跟進提出今后CFRP生產技術、非破壞性檢測技術、主要應用領域及有關精密機械的研發方向。此外,漢翔公司經過兩年的籌劃,正加速推進“先進復合材料中心”的建設,同時邀請產業界、高校和工業研究單位參與。相信這些舉措對臺塑迅速擺脫CF市場供過于求的陰影、重振臺灣地區CF及CFRP產業的雄風,將發揮重要作用。

  三、碳纖維產業創新方向

  碳纖維(CF)是高耗能和高碳排放的產業,每生產1噸CF會排放約20噸CO2。為順應全球節能減排的大趨勢,增強國際競爭力,建議臺塑改進原絲生產中的聚合技術和工藝,選擇更為高效的丙烯腈溶液聚合引發劑,以提高生產效率和設備利用率。在紡絲方面除探索和不斷改進噴涂濕紡和高壓蒸汽拉伸的設備和工藝,以改進和穩定原絲品質外,建議與有關高校或科研院所合作探索在PAN原絲中加入某種納米微粒而簡便制備“超碳纖維(極高性能CF)”途徑,并重視原絲綜合化參數與預氧化和碳化工藝參數的進一步匹配,以最大限度實現全套生產工藝的最佳化、高效化和節能化,降低生產成本。
  近年來,國內外不少廠家都在改進預氧化爐的內部結構,使熱空氣的流向和爐內溫度的均勻性更為合理,且取得了較明顯成效,建議臺塑或臺灣預氧化爐生產廠家能夠借鑒。
  在此基礎上,為滿足海峽兩岸CF及CFRP廠家希望介入大型民航機一次結構材料的研發,應花大力氣開發相當于T800S水準的CF新品種,并大幅度降低其離散系數,CF規格以3k為主,同時開發適應飛機需求的能耐濕熱老化性的CF上漿劑(sizingagent),以提高與樹脂的粘合性、抗層間剪切強度和CFRP部件的壽命。
  改進臺塑卷繞CF的紙管芯管,確保其在濕熱環境下不變形,滿足各種形式CFRP制程工藝的要求,提高臺塑CF的商品性和實用性。
  海峽兩岸簽署“經濟合作框架協定”,這將在關稅上有利于增強臺灣地區的CF和CFRP與國外產品的競爭力。希望今后兩岸業界加強交流和合作,在節能減排的低碳經濟時代,大力發展CF及其CFRP高科技產業。

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