【原】材料委天津院碳纤维材料领域五大动态

碳纤维是一种含碳量高于90%的无机高分子纤维，具有低密度、高强度、耐高温、高化学稳定性、抗疲劳、耐磨擦等优异的基本物理及化学性能，并有高振动衰减性、良好的导电导热性能、电磁屏蔽性能以及较低的热膨胀系数等。这些优异的性能使得碳纤维被广泛应用于航空航天、轨道交通、车辆制造、武器装备、工程机械、基础设施建设、海洋工程、石油工程、风力能源、体育用品等领域。

2016年，碳纤维不仅在制备技术及应用领域获得了不小的进步，相关循环回收技术也取得了重大突破。

一

可循环回收碳纤维增强树脂基复合材料的新方法

2016年7月26日，以美国佐治亚理工学院机械工程学院可再生生物制品研究所为主导，联合中国西安交通大学航空学院机械结构强度和震动实验室，研发出了一种回收CFRP的新方法，这种方法对某些种类的CFRP的回收再利用效率近乎100%。

▲左-研究员于凯和他的实验样品；右-碳纤维和环氧树脂在溶剂中的完全分离

研究团队通过将复合材料浸没在乙二醇溶剂中，并提高体系温度，使得树脂体系被溶解，使复合材料的树脂与其中的碳纤维增强体有效分离。在该研究中，复合材料体系中的环氧树脂基质在其高分子共价网络中同乙二醇发生换键反应，环氧树脂的长链分子被有效断链，形成短分子。这时候复合材料中的碳纤维就可以在保有其形态和力学性能的前提下被有效回收；而已溶解的树脂也可以通过溶液分离以及加温再固化而被重复使用。这种方法不仅能使得复合材料的循环回收利用率达到将近100%，还可以用于对复合材料的外观修复。

二

碳纤维工业生产氧化时间缩短35%

2016年8月9日，美国Despatch公司Split-ZoneTM分区式氧化技术问世。

Despatch工业是一家热处理专业公司，从事热处理行业已经有百年的历史，拥有针对包括热能、太阳能和碳纤维的三大块相关技术团队，为行业提供尖端技术和设备支持。Despatch公司搭载NovarianceTM专利技术的Split-ZoneTM氧化炉于2015年底投入建设，并在近期完成了对其生产产品的初步测评。在测评过程中，客户采用了优级纤维材料，在单个氧化炉中模拟了多温区的氧化环境。对比传统技术，Split-ZoneTM完成合格线密度产品所需的氧化炉数量从5台减少到2台，纤维停留时间从在5个温区中停留67.3分钟，降到仅需在2个温区中停留44分钟，氧化时间缩短了将近35%。Despatch碳纤维事业部的项目主管Mark Stiyer称：“在最初设计时，我们的预期氧化时间可以缩短25%，但是评估结果却轻易地超出了我们预期，甚至可以达到50%。”

▲Despatch公司Split-ZoneTM分区式氧化炉

三

工业化锻造碳纤维复合材料车轮毂

2016年8月9日，劳斯莱斯引入锻造碳纤维复合材料的概念，与美国一家定制碳纤维公司Vitesse AuDessus、以及欧洲设计公司Bengala Automotive合作，在推出定制车身的同时，首次推出了对材料性能要求较高的工业应用锻造碳纤维车轮毂。

锻造复合材料由微观的碳纤维束复合在树脂基中制成。采用极高的纤维密度（约每平方英寸50万），代替传统的编制碳纤维片层材料的树脂浸渍工艺，制备形成具有延展性的碳纤维和树脂的糊状物。这其中的碳纤维被形容成“乱层”，碳原子层以及纤维之间的相互缠绕为材料提供了力学强度，其比强度超过现有汽车、运动等行业所使用的合金，在弯曲强度上的表现尤其突出。

▲碳纤维复合材料车体劳斯莱斯

这种糊状复合体比碳纤维层状预浸料更易于改变形状，可以像“锻造”一样得到不同的“铸件”。而碳纤维“乱层”所需的浸渍时间、糊状复合体所需要的固化时间都比传统工艺大为减少，在一定程度上解决了碳纤维复合材料交付期过长的工业难题。

四

索尔维在美新建碳纤维生产线：产能加倍，主攻航空

2016年8月24日，索尔维公司在美国南卡罗来纳州为其碳纤维生产新工厂举行开幕仪式。这家工厂主要生产碳纤维复合材料的核心原料，其产能为原先产能的一倍。这次的生产线扩充包括从丙烯腈类单体转换聚合成标准模量碳纤维的全套设备设施。这种类型的纤维主要用于制造商用或军用飞机零部件的复合材料预浸料。新的生产线已经获得了波音公司的二级结构件生产资格，比如发动机舱、翼动瓣和内饰件等。

索尔维公司的首席执行官Jean-Pierre Clamadieu表示：“通过这一战略资本扩张，我们将为我们的客户提供更大的产能以满足客户对增强复合材料日益增长的需求，帮助客户达到轻量化、降能耗的目的并通过提供集成件减少安装成本。对索尔维来说，这次扩产带来了更大的灵活性，促使了我们在新兴复合材料领域的成长，并保持了我们在该领域的领先地位。”

五

美国赫氏投资碳纤维回收领先者Carbon Conversions 公司

2016年12月5日，美国赫氏公司宣布其已经对Carbon Conversions 公司（Carbon Conversions Incorporated，CCI）进行了战略投资。赫氏是全球先进复合材料和碳纤维制造商的领头军，CCI公司则为碳纤维回收和再利用领域受到认可的业界领先者，这项投资确立了两者之间的合作伙伴关系。

▲左，赫氏公司董事长、首席执行官兼总裁Nick Stanage；右，CCI公司的首席执行官、总裁Mark Mauhar

赫氏将与CCI携手合作，进一步推进再生碳纤维在航空航天领域和工业领域的应用，实现高性能再生碳纤维增强产品的广泛商业应用，延长碳纤维材料的生命周期。