盘点·近十年来国外各公司推出的碳纤维产品
本文摘要（由AI生成）：本文介绍了多种新型碳纤维产品，包括日本东丽、SGL、美国赫氏等公司的不同型号碳纤维，具有不同的强度、模量和应用领域。其中，日本东丽的新型碳纤维TORAYCA®MX系列实现了更高的拉伸强度和拉伸模量，并扩大了产品线。此外，卓尔泰克的新品PX35 KS将传统50K丝分切成为3K丝，实现了高性能和低成本的结合。这些新型碳纤维产品的推出，将促进碳纤维复合材料的应用范围扩大。为了提高竞争力以及满足更高性能复合材料对碳纤维的要求，国外各公司相继推出更高强度高模量的碳纤维，美国HEXCEL的 IM10/HM50、东丽的T1100/M40X、三菱的 MR70、东邦的 XMS32等。同时，为适应不断扩展的复合材料应用需求，针对应用细分市场，不断开发差别化产品以降低成本提高竞争力，如东丽的T720、T830等型号以及 2017年推出的 Z600型号；干湿法纺丝技术与大丝束技术也越来越受到重视，其中50K级别的大丝束高强连续碳纤维产品已实现工业应用。下面碳纤维生产技术小编盘点一下近十年来国外推出的碳纤维产品。1、美国赫氏 IM102010年4月，JEC巴黎复合材料展上，赫氏推出了中模量碳纤维产品HexTow IM10,该材料可视为中模量碳纤维的最新突破，在提供最高的抗拉强度的同时，又在所有其他性能（如剪切强度）上保持均衡，从而使设计者在强度和刚度的临界应用中达到较高的安全边际。和IM8和IM9相比，IM10的抗拉强度提升了10-15%。用IM10增强M91，其抗拉强度和IM7/M21相比，增加了20%以上，CAI和开孔拉伸强度均提高了20%左右。这些性能的提高，使得复合材料部件的设计者有更多的余地来减轻重量。以满足下一代商用飞机主结构、发动机叶片、直升机叶片、火箭、高端梯度用品、高性能汽车等的需求。来源：2015年赫氏宣传手册来源：2018年赫氏宣传手册2016-2018年期间，对IM10性能指标进行了部分修改，原强度为6964MPa；2017年修改强度为6757MPa；2018年修改后为6791MPa，其他指标不变。2、日本三菱 MR702014年1月16日，Mitsubishi Rayon Co., Ltd.官网发布：正位于日本东京都千代田区的三菱丽阳公司在以前中弹性模量碳纤维的基础上，成功开发出性能大幅度提高的中弹性模量碳纤维"パイロフイル"MR70，面向飞机和汽车的结构件，还有ハイエンド的体育运动、娱乐制品等，是材料轻量化所希望最强烈的领域，为了轻量化而提高材料的强度。与此同时，由于轻量薄壁化，改进提高刚度（弹性模量）也是不可缺少的。以前很难把碳纤维强度和弹性模量同时都提高。这次开发的MR70强度为7GPa，弹性模量为324GPa，发现这是在该公司以前中弹性模量碳纤维MR60H基础上，强度及弹性模量均提高约20％与10％，成为划时代的中弹性模量碳纤维。该高性能碳纤维通过对前驱体原丝及碳纤维的制造工艺重新评价，通过控制碳纤维微细结构 ，可实现排除缺陷达到高性能制品。该产品已经在国内生产设备中开始生产。该公司已面向飞机用途、体育运动和娱乐用途为中心，开始向有关厂商供样 。而且，该公司一边扩大供货听取用户评价，一边谋求今后加快开发更高性能的碳纤维，面向飞机、高性能产业、体育运动和娱乐用途方面。3、日本东丽 T1100G2014年3月11日，东丽宣布研制成功的T1100G碳纤维。东丽利用传统的PAN溶液纺丝技术，精细控制碳化过程，在纳米尺度上改善碳纤维的微结构，对碳化后纤维中石墨微晶取向、微晶尺寸、缺陷等进行控制，从而使强度和弹性模量都得到大幅提升。T1100G的拉伸强度6.6GPa，比T800提高12%（在日本东丽官网最新的说明书中，T1100G强度已修改为7.0GPa）；弹性模量324GPa，提高10%，正进入产业化阶段。4、美国佐治亚理工学院 凝胶纺丝技术美国佐治亚理工学院的一个研究小组已经开发出一项新技术，“通过使用凝胶纺丝技术将聚丙烯腈共聚物合成为碳纤维，我们已经开发出下一代碳纤维，与传统的溶液纺丝方法相比，表现出前所未有的强度和模量结合,”佐治亚理工学院材料科学与工程学院领导这个项目Satish Kumar教授说。此外，我们的工作表明凝胶纺丝方法提供了更大的改善途径。”在凝胶纺丝中，溶液是首先转换成凝胶，把聚合物链结合在一起，并产生稳固的增加抗拉强度的链间力。凝胶纺丝也增加纤维的定向取向，这也增加了强度。传统的溶液纺丝技术没有中间凝胶状态，将丙烯酰胺溶液直接转化为固体纤维，与凝胶纺丝方法相比制备出的材料不太稳固。Kumar团队合成制备的碳纤维拉伸强度提升至5.5-5.8GPa，拉伸弹性模量达354-375GPa。“这是截至目前所报道的最高强度和模量组合的连续纤维,”Kumar说，对于短标距长度，纤维抗拉强度被测定高达12.1 GPa，对于聚丙烯腈基碳纤维，这是有史以来报道的最高抗拉强度值。该项研究是由国防高级研究计划局(DARPA)支持的四年项目的一部分，改善碳纤维材料的强度。这项研究在期刊《Carbon，93（2015）81-87》发表（2015年2月接收）。5、日本帝人 XMS322015年7月13日 日本帝人集团宣布，旗下经营碳纤维及复合材料业务的东邦特耐克丝株式会社开发了飞机和汽车用途方面所要求的兼具高强度和高弹性模量的新型碳纤维“TENAX XMS32”。要求具有最高强度特性的飞机和汽车用途、以及高端运动休闲用途除了对强度有要求之外，同时还要求提高因薄壁化而降低的刚性（模量）。但是，一般情况下，PAN（聚丙烯腈）类碳纤维存在将弹性模量提高到一定程度以上后强度就会降低的趋势。因此，兼具高强度和高模量被认为是件非常困难的事情。在这样的背景下，本公司通过优化碳纤维原料——原丝的结构设计和碳纤维的制造工艺，成功开发出了具有均一结构的高强度、高模量的碳纤维。这种新型碳纤维“TENAX XMS32”与以前主要用于飞机用途的“TENAX IMS65（强度为6.0GPa、模量约为290GPa）”相比，强度和模量均实现了10%以上的提高（强度大于为6.6GPa、模量约为320GPa）。而且，由于我们开发出了以纳米级来控制碳纤维表面的化学特性和平滑性的表面改性技术，因此，与树脂的含浸性也有了飞跃式的提高。6、日本东丽 Z6002017年11月2日，日本东丽公布一个新的产品系列Torayca®GT，利用Toray和Zoltek技术。Z600-24K是Torayca®GT系列的全新碳纤维，价格实惠，纤维质量优越。Z600-24K碳纤维详细情况如下：7、SGL SIGRAFIL® C T50-4.8/280SGL于2018年2月23日在其官方网站公布西格里集团开发并开始了创新型碳纤维的连续生产，从而扩大了其材料组合。名为SIGRAFIL® C T50-4.8/280的纤维具有很高的模量，非常适合航空航天应用。规格：50K；强度：4.80GPa；模量：280GPa；用途：（1）基于汽车项目批量生产的50k开发，这是西格里集团内部知识转移的一个很好的例子，这得益于各行业的活动。新型纤维在加工过程中提高了效率，有助于扩大碳纤维复合材料的应用范围。（2）“凭借新型Sigrafil 50k碳纤维，我们现在可以向航空航天业客户提供各种组件类别的有吸引力的材料解决方案。8、日本东丽 M40X2018年11月19日，官网公布日本东丽已开发出新的碳纤维，实现更高的拉伸强度和拉伸模量，TORAYCA®MX系列，将扩大其产品线。该公司还将使用MX系列碳纤维引入预浸胶（高性能树脂浸渍织物），以促进各种应用。一般来说，模量350GPa或更高称为高模量碳纤维。与以往产品相比，新型碳纤维在保持不易变形（弹性模量）的同时成功提高强度。碳纤维难以兼顾强度和弹性模量，这成为开发的焦点之一。有分析认为，这是世界范围内首次以这一水平量产兼顾2个功能的碳纤维。报道称：新型碳纤维的弹性模量为377GPa，加工为束状时的拉伸强度为5.7 GPa。从上面东丽碳纤维性能指标表上可以看出，其实这个新型碳纤维是在M40JB基础上，强度提成30%（拉伸强度提高到了T800级碳纤维的水平），模量保持不变。9、韩国晓星 24K高强中模碳纤维高强中模碳纤维性能指标如下： （1）24K碳纤维，拉伸强度6120 MPa，弹性模量293GPa。 产品强度介于日本东丽T800SC-24K与T1000GB-12K之间（T800SC强度5880MPa、模量294GPa；T1000GB强度6370MPa、模量294GPa）。 （2）该产品有无上浆剂（适合热塑性树脂）和标准环氧树脂上浆剂两种规格。10、美国赫氏 HM502019年3月在巴黎复合材料展览会上赫氏（Hexcel）公布一种新型的高模量、高抗拉伸强度碳纤维牌号HexTow®HM50，其主要性能指标为12K、强度5860MPa、模量345GPa、线密度0.39g/m。11、卓尔泰克 PX35 KS日本东丽公司旗下专营大丝束碳纤维业务的子公司-卓尔泰克近日传出消息，其新开发的专利产品PX35 KS碳纤维实现了商业化生产。这款新品将传统50K丝分切成为3K丝，收卷成为多头丝束，而后进行短切，并将之均匀散布在SMC树脂糊中。非官方消息称，PX35 KS中的KS来自于日语单词“Kassen”，翻译成英文就是”split”，也就是分切的意思。“这意味着企业能够以较低的成本实现通常状况下小丝束才能达到的高性能。”卓尔泰克汽车事业部美洲地区经理Christopher Thomas表示说。“相当于用汽车级50K丝的价格，买到了航空级3K丝才具备的性能。”卓尔泰克汽车事业部欧洲地区经理Tobias Potyra补充说道。此次开发出的新品，解决了在以SMC片材为代表的触变性聚合物系统中纤维束无法得到高质量分散的难题。“将大丝束转化为小丝束能够大大提升纤维分散的均匀性。”该新品既可以用于生产结构件，又可以用于生产装饰件。这款新品率先登陆汽车市场，但并未局限于此。12、日本东丽 T620/T720/T830本文由碳纤维生产技术整理发布，如需转载请注明出处！来源：碳纤维生产技术
