臺(tái)灣碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)淺談

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羅益峰 申屠年

應(yīng)臺(tái)灣強(qiáng)化塑膠協(xié)進(jìn)會(huì)趙玨秘書長的推舉和塑膠工業(yè)技術(shù)發(fā)展中心的盛情邀請(qǐng)，使我們有機(jī)會(huì)與臺(tái)灣地區(qū)碳纖維（CF）及其復(fù)合材料（CFRP）同行進(jìn)行有益的交流，但由于時(shí)間短暫，只能與臺(tái)塑、森湖、拓凱與環(huán)航復(fù)合材料公司進(jìn)行有限的互動(dòng)，因此不足以對(duì)臺(tái)灣的CF和CFRP產(chǎn)業(yè)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，只能談些膚淺的感受。
一、臺(tái)塑聚丙烯腈碳纖維（PAN-CF）產(chǎn)業(yè)。目前臺(tái)塑PAN-CF產(chǎn)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），而超過美國Hexcel（5100噸/年）和Cytec（2000噸/年），雖然在產(chǎn)品的高檔品種方面與美國尚有差距，與日本差距更大，但比中國大陸要強(qiáng)得多，而且近兩年在產(chǎn)品品質(zhì)和高檔產(chǎn)品方面邁上了新臺(tái)階，先后開發(fā)了比東麗T700CF模量還高的TC-36S，以及強(qiáng)度（5170Mpa）和模量（290Gpa）均高于T700的高強(qiáng)中模新品種TC-42S，同時(shí)還順應(yīng)市場的需求開發(fā)了TC-35的48k大絲束CF，更可喜的是目前研制的CF已接近于T800水準(zhǔn)，預(yù)期今年底有望突破性進(jìn)展。同時(shí)2010年底將增設(shè)一條1300t/a的生產(chǎn)線，而到2011年底視市場恢復(fù)情況將再增設(shè)一條1300t/a生產(chǎn)線，屆時(shí)CF的總產(chǎn)能將達(dá)到8750t/a，仍超過美國Hexcel（7000t/a）居全球第四位。這些成績的取得，是海峽兩岸中國人的驕傲，也是值得大陸同行學(xué)習(xí)的。
二、臺(tái)灣地區(qū)的CFRP產(chǎn)業(yè)。臺(tái)灣的CFRP體育用品一直是引領(lǐng)世界同類產(chǎn)品發(fā)展的先鋒，國外許多名牌產(chǎn)品都是由臺(tái)企生產(chǎn)而貼國外的知名商標(biāo)出售。
森湖公司從1974年便開始生產(chǎn)木制網(wǎng)球拍，目前已發(fā)展成為年產(chǎn)CFRP網(wǎng)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(yùn)動(dòng)器材的生產(chǎn)廠家，年消耗CF約100多噸，自己擁有預(yù)浸料生產(chǎn)線。產(chǎn)品遠(yuǎn)銷歐、美、中國大陸、越南、馬來西亞、印尼等地區(qū)。
拓凱公司從事FRP制品生產(chǎn)也有30多年的歷史，目前在臺(tái)、港、大陸和美國有5家生產(chǎn)廠，從業(yè)人員多達(dá)6000余人，擁有較為齊全的CFRP、GFRP和AFRP（對(duì)位芳綸纖維復(fù)合材料）的各種成型設(shè)備和方法，包括預(yù)浸設(shè)備、長絲纏繞機(jī)、拉擠成型機(jī)、SMC、噴布法、樹脂注入法、預(yù)混法等，因此產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)，其中醫(yī)療床板、網(wǎng)球拍和自行車（20萬輛/年）產(chǎn)品居世界首位，有5種國際名牌網(wǎng)球拍的50%是由該公司生產(chǎn)。此外，還有防護(hù)產(chǎn)品（各種頭盔）、消音產(chǎn)品、電子產(chǎn)品（筆記本電腦外殼、印刷線路基板）、飛機(jī)部件（MD-11排氣管、內(nèi)裝材料等）、汽車部件（傳動(dòng)軸、油箱、外殼）等，今后打算與漢翔合作生產(chǎn)CFRP飛機(jī)部件，并希望有機(jī)會(huì)參與大陸的大飛機(jī)項(xiàng)目。
環(huán)航公司的蔡科然先生是臺(tái)灣第一位CFRP執(zhí)業(yè)工程師，也是臺(tái)灣尖端材料科技協(xié)會(huì)（SAMPE）的始創(chuàng)者，憑借他深厚的文化底蘊(yùn)和禪境、執(zhí)著的敬業(yè)精神、幾十年涉足CFRP產(chǎn)業(yè)追求打拼的情結(jié)和功底，在其各種創(chuàng)新的CFRP自行車零部件和傳輸熱玻璃滾筒（不銹鋼管夾CFRP內(nèi)襯）等產(chǎn)品上得到充分詮釋。
另外，應(yīng)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)不景氣對(duì)CF產(chǎn)業(yè)帶來的不利影響，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，由經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處組織相關(guān)廠家成立“碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，同時(shí)為配合風(fēng)災(zāi)的重建計(jì)劃，同步啟動(dòng)CF的“健橋安家”計(jì)劃，中科院利用自身的研發(fā)基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)，及時(shí)跟緊提出今后CFRP生產(chǎn)技術(shù)、非破壞性檢測(cè)技術(shù)、主要應(yīng)用領(lǐng)域及有關(guān)精密機(jī)械的研發(fā)方向，足見政府部門的應(yīng)變能力較強(qiáng)。此外，漢翔公司經(jīng)兩年的籌劃，正加速推進(jìn)“先進(jìn)復(fù)合材料中心”的建設(shè)，同時(shí)邀請(qǐng)產(chǎn)業(yè)界、高校和工業(yè)研究單位參與，并得到他們的支持。相信這些舉措對(duì)臺(tái)塑迅速擺脫CF市場供過于求的陰影、重振臺(tái)灣CF及CFRP產(chǎn)業(yè)的雄風(fēng)，將發(fā)揮重要作用。
三、幾點(diǎn)看法和建議。1、CF是高耗能和高碳排放的產(chǎn)業(yè)，每生產(chǎn)1噸CF會(huì)排放約20噸CO2。為順應(yīng)全球節(jié)能減排的大趨勢(shì)和增強(qiáng)國際競爭力，建議臺(tái)塑改進(jìn)原絲生產(chǎn)中的聚合技術(shù)和工藝，選擇更為高效的丙烯腈溶液聚合引發(fā)劑，以提高生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率，在紡絲方面除探索和不斷改進(jìn)噴涂濕紡（Dry-jet wet spinning）和高壓蒸汽拉伸的設(shè)備和工藝，以改進(jìn)和穩(wěn)定原絲（precusor）品質(zhì)外，建議與有關(guān)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(shù)與預(yù)氧化和碳化工藝參數(shù)的進(jìn)一步匹配，以最大限度實(shí)現(xiàn)全套生產(chǎn)工藝的最佳化、高效化和節(jié)能化，降低生產(chǎn)成本。
2、近年來，國內(nèi)外不少廠家都在改進(jìn)預(yù)氧化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使熱空氣的流向和爐內(nèi)溫度的均勻性更為合理，且取得了較明顯成效，建議臺(tái)塑或臺(tái)灣預(yù)氧化爐生產(chǎn)廠家能夠借鑒。
3、在此基礎(chǔ)上，為滿足海峽兩岸CF及CFRP廠家想介入大型民航機(jī)一次結(jié)構(gòu)材料的研發(fā)，應(yīng)花大力氣開發(fā)相當(dāng)于T800S水準(zhǔn)的CF新品種，并大幅度降低其離散系數(shù)，CF規(guī)格以3k為主，同時(shí)開發(fā)適應(yīng)飛機(jī)需求的能耐濕熱老化性的CF上漿劑（sizing agent），以提高與樹脂的粘合性、抗層間剪切強(qiáng)度和CFRP部件的壽命。
4、改進(jìn)臺(tái)塑卷繞CF的紙管芯管，確保其在濕熱環(huán)境下不變形，滿足各種形式CFRP制程工藝的要求，提高臺(tái)塑CF的商品性和實(shí)用性。
5、海峽兩岸2010年5-6月份可望簽署“經(jīng)濟(jì)合作協(xié)定（ACFA）”，這將對(duì)臺(tái)灣的CF和CFRP產(chǎn)品進(jìn)入大陸市場時(shí)，在關(guān)稅上有利于增強(qiáng)與國外產(chǎn)品的競爭力。并寄希望于今后兩岸業(yè)界加強(qiáng)交流和合作，在節(jié)能減排的低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，大力發(fā)展CF及其CFRP高科技產(chǎn)業(yè)。（摘自臺(tái)灣強(qiáng)化塑膠通訊）
鏈接：羅益峰是國內(nèi)資深高新材料專家，也是本刊好朋友。應(yīng)臺(tái)灣方面的邀請(qǐng)，他與浙江省復(fù)合材料學(xué)會(huì)副理事長、浙江富陽公司申屠年總經(jīng)理一起到臺(tái)灣進(jìn)行了考察。需要進(jìn)一步了解兩岸碳纖維動(dòng)態(tài)和技術(shù)進(jìn)展，本刊與羅教授、申屠先生保持長期熱線，可提供聯(lián)絡(luò)方式。

放牛山娃子

受教！挺有壓力！有壓力就有動(dòng)力。

放牛山娃子

搬個(gè)板凳坐著看。

danshweihan

大陸碳纖維還得加把勁啊