东丽扩大在墨西哥的大丝束碳纤维生产能力

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【技术干货】详细解析日本东丽最新型高模量碳纤维及热塑性颗粒

【技术干货】详细解析日本东丽最新型高模量碳纤维及热塑性颗粒近期日本东丽公司官方网站发布其在高模量碳纤维领域的最新研究进展，开发出拉伸强度4.8GPa、拉伸模量390GPa的高模量碳纤维；与东丽2018年推出的M40X型碳纤维相比（拉伸强度5.7GPa、拉伸模量377GPa）相比，该款纤维的力学性能并不出色，但其直径达到7μm，要高于M40X型纤维5μm，具有较显著的成本优势。

新闻详报5月21日，日本东丽公司宣布开发出一种最新款高模量碳纤维和热塑性颗粒，而该热塑性颗粒非常适合使用该纤维进行注塑成型加工，且通过使用这些颗粒能够有效地生产出轻量化、具有复杂结构的高刚性零件，在降低对环境影响的同时，也可以大大提高成本效益。

东丽公司将在未来三年内推进研发工作，以推进纤维和热塑性颗粒的商业化。

目前日本东丽公司的TORAYCA®T系列高强度碳纤维已经广泛应用于压力容器、汽车、其他工业应用以及航空航天市场。

2014年，东丽公司推出了TORAYCA T1100G碳纤维，该款碳纤维具有全球最高的拉伸强度7.0 GPa，而拉伸模量也达到320 GPa。

2018年，日本东丽公司通过采用专有的纳米级纤维结构控制技术来平衡高压缩强度、高拉伸强度和高拉伸模量，成功开发出拉伸强度5.7GPa、拉伸模量377GPa的TORAYCA M40X型高强高模碳纤维，该纤维由于兼具高强度和高模量，有望在高端运动器材和航空航天结构材料中实现应用。

但该型碳纤维直径为5μm，细直径会影响生产率，并导致高昂的生产成本。

而在此次宣布的最新成果中，日本东丽进一步发展适用于TORAYCA ®MX系列的纳米级结构控制技术，均匀控制直径7μm的纤维内部结构，拉伸模量达到了390GPa，与传统工业用TORAYCA 系列产品（T700）相比，模量提升了70%，并具有更高的性价比。

最新研发的高模量碳纤维通过与新研发的TOR AYCA®Pettlet热塑性粒料结合，采用注塑成形工艺加工得到的粒料拉伸模量达到41GPa，与镁合金模量（45GPa）相当，同时该粒料的比重仅为1.4，而镁合金比重为1.8。

全球磁性材料顶级企业

全球磁性材料顶级企业全球碳纤维顶尖企业东丽公司东丽公司是一家综合型化工企业，以生产合成纤维为主，是世界最大的碳纤维生产公司，在塑料、复合材料、化工、水处理事业、电子材料、医药、医疗器械等领域在全世界各地展开着广泛的业务。

创立日期 1926年1月总销售额1兆5,460亿日元（2007年3月）员工人数约36,000人（日本国内约16,500人、海外20,100人）关连公司日本国内118家、海外在20个国家和地区有124家，合计238家经营内容（1）综合化学公司：合成纤维、树脂、薄膜、碳纤维、电子材料、医药医疗设备、水处理事业等（2）世界第一的纤维公司：从原料到聚合、纺丝、织布、印染、缝制的一条龙生产业务（3）积极开展的海外事业：为各国的经济发展（技术水平提高、扩大出口、增加就业机会）做贡献 1960年以来，在东南亚3国展开合成纤维一条龙事业、薄膜事业 1980年以来，在欧美展开纤维、薄膜、碳纤维事业 1990年以来，在中国展开合成纤维的一条龙生产业务、塑料加工事业等 2000年以来，在经济增长地区设立控股管理公司，向地区本部制过渡（4）重视基础研究.基本技术（5）注重安全.防灾.环保及保护地球环境西格里集团西格里集团创建于 1992 年，由德国 SIGRI 集团与美国大湖碳素（Great Lakes Carbon）集团合并而成，总部位于德国威斯巴登。

西格里集团（SGL Group - The Carbon Company）是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一。

拥有从碳石墨产品到碳纤维及复合材料在内的完整业务链。

凭借对原材料透彻深入的了解、精湛的生产技术以及广泛的应用和工程技能，能够为客户提供量身定做的解决方案。

通过遍布欧洲、北美和亚洲40 多个生产基地所形成的全球网络，我们与客户更加贴近。

三菱丽阳株式会社三菱丽阳株式会社创立于1933年8月31日，是日本三菱集团旗下最著名的高分子材料制造商。

碳纤维供求状况与生产成本

２
合成纤维ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＦｉｂｅｒｉｎＣｈｉｎａ
２０１３年第４２卷第２期
裹１２ｏ１１－２ｏ１３年度世界碳纤维产量与产能预测（单位：ｔｌ生产厂家
２Ｏ１ｌ
中。２０１２年，东丽集团ＰＡＮ基碳纤维（包括大丝
３０００３Ｏ０ｏ４０００１５ｏ０３５００３５ｏ０４ｏｏ２５０２ｏｏＯ２５ｏｏ２５０２Ｏ０ｏ１５ｏｏｌ５ｏ０
新的商用和军用飞机（Ａ３Ｓ０、７８７或Ａ４００Ｍ）
６４ｏ０６４ｏｏ６４００
东邦集团
三菱人造丝公司
台塑公司
中国
Ｈｅｘｃｅｌ公司
Ｃｙｔｅｃ公司ＡＫｓＡ公司Ｋｅｍｒｏｃｋ公司晓星公司泰光实业公司
欧洲Ｅ）美（ＴＴＡ）日美（Ｇｒａｔｉ］）中国台湾地区中复神鹰大连星科威海拓展吉林中钢美西班牙
小丝柬产能
６５Ｏ５Ｏ７３３０ｏ８３２５０
中，碳纤维复合材料的使用率已超过５０％～５５％，特别是航天商业化发展对碳纤维增强复合材料的性
能价格比要求ｔ３趋严格。奥迪公司Ａ８的车篷材料和福特公司１５０汽车引擎的部分零部件使用过铝材，但要达到每升汽油行驶３２ｋｍ（８０英里／／ＪＵ仑）的目标很难。碳纤维复合材料的密度是钢材的１，５，具有使汽车车体轻质化６０％的可能性，是开发新一代乘用车（ＰＮＧＶ）的现实选择。但这要求通用型碳纤维生产成本从１７．６４ＵＳ￥／ｋｇ下降到１１．０２ＵＳ￥／ｋｇ甚至更

【碳纤维】各大碳纤维厂商碳纤维型号大集合,日后用得到(典藏版)

【碳纤维】各大碳纤维厂商碳纤维型号大集合，日后用得到（典藏版）（此文来自石墨邦邦友—碳纤维研究学者赵伟博士）不可否认日本三大碳纤维厂商的全球范围市场影响力是巨大的，尤其是东丽公司。

东丽公司的产品型号似乎已经成为碳纤维的标杆了，行业内人士交流碳纤维言必称T多少多少，甚至我国生产碳纤维也要说明是T多少水平。

一个企业产品的影响力大到这种地步，逐渐演变成隐形的竞争力。

行业内交流每提及T系列碳纤维就相当于给日本东丽做了一回广告，对于不了解内情的人来讲，只有T系列或者M系列的碳纤维才能叫碳纤维，其他公司生产的碳纤维型号就给人一种山寨的感觉。

这一现象其实对其他厂商来说也是不公平的。

本文试图带领大家详细了解国际国内知名厂商的碳纤维型号，脱去型号这一名称的外衣，了解它真是的性能参数。

日本东丽说起碳纤维不得不说日本东丽公司，它最初是做合成纤维和树脂的厂商，现在是世界上生产小丝束碳纤维最大的企业。

日本东丽公司的产品有两个系列，一个是T系列，代表的是高强度，一个是M系列，代表的是高模量。

如果强度和模量还分不清，去看看我以前的文章《技术角度看中国为什么搞不好碳纤维》开篇有介绍。

T系列大家都非常熟悉，很多人也都知道T300、T400、T700、T800等，其实也就是按照拉伸强度进行划分的等级。

抛开碳纤维模量、断裂伸长率、密度等参数，但从拉伸强度上看，这一系列碳纤维某一型号的碳纤维基本都是一样的。

T300的拉伸强度为3530MPa，T400拉伸强度为4410MPa，T700拉伸强度为4900 MPa，T800碳纤维分为两种，一种解捻拉伸强度5490MPa，一种无捻拉伸强度5880MPa，二者区别也就是捻度的问题。

强度最高的是T1000，拉伸强度高达6370MPa。

这一系列碳纤维模量相差并不是很大，最低位T300的230GPa,最高位T1000的294GPa，模量均不是太大。

东丽公司的M系列碳纤维主打高模量，起初有种产品是M30，模量为294GPa，其实与T800、T1000的模量相当，只能算上是个中间品，在T800和T1000的参数中模量已经高于其他型号碳纤维，属于中模量的范围，这里的M30或许是一种产品属于高强度系列和高模量系列的一个过渡。

碳纤维系列报告1—大丝束原丝：竞争要素看成本，成本看大腈纶体系、耗量管控、单线产能

证券研究报告作者：行业评级：行业报告| 强于大市维持2022年03月26日（评级）分析师孙潇雅SAC 执业证书编号：S1110520080009行业深度研究核心观点：1、碳纤维下游需要多而分散，但展望未来，增速快、占比提升高、有前景的三个细分赛道分别系风电、碳碳复材和压力容器。

以2020年为例，全球需求10.7万吨，其中风电3.1万吨，占比29%；碳碳复材0.5万吨，占比5%；压力容器0.88万吨，占比8%。

但这三个市场对产品参数和性能要求不同，其中风电对成本较为敏感，主流产品为T300-25K/50K（代表词，也可能是24k/49k），一方面产品技术壁垒不算高成本要求高，另一方面由于风电在碳纤维占比之高，几乎成为各家碳纤维企业必争之地。

针对风电市场的碳纤维产能快速扩张，而短期产能增量上，原丝小于碳丝，原丝供不应求。

因此，需求端，在风电碳纤维全产业链，我们更加关注原丝的投资机会。

2、而供给端，原丝竞争要素-技术/工艺和成本：其中技术和工艺上，复盘海外大丝束龙头的成长路径，腈纶生产经验较为重要，欧洲蒙特、土耳其阿克萨以及美国卓尔泰克，均有一定的腈纶经验积淀。

腈纶生产工艺与大丝束原丝较为接近，能够缩短技术突破时间，降低投产难度。

成本上，同样复盘海外巨头，既有腈纶产能的溶剂回收体系可以提升原丝的溶剂回收效率，降低溶剂回收成本。

此外，原料耗量管控、单线产能优势以及设备国产化和自产的差距都构成了较强的成本壁垒。

需求端从总量角度看，预计到2025年全球碳纤维需求量22.7万吨，CAGR16.2%。

分下游看，风电的占比最高，增速最快。

2020年全球风电碳纤维需求量3.1万吨，预计到2025达到9.3万吨，CAGR25%。

2020年全球风电碳纤维需求占比29%（第二名航空航天15%），到2025年预计风电需求占比40%以上（第二名航空航天12%）。

风电需求高增的原因：1、风机大型化趋势明显，近期招标，陆上最大单机容量6MW，海上最大单机容量11MW。

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料及其在大飞机上的应用

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维复合材料及其在大飞机上的应用徐志鹏北京化工研究院摘要自2007年国务院公布国产大飞机战略以来，这一领域的发展获得了持续的关注。

然而当今的国际大飞机市场被波音和空客两大公司所垄断，国产大飞机想要赢得市场面临多方面的挑战，其中之一就是高性能复合材料的应用。

聚丙烯腈基碳纤维复合材料诞生五十多年以来，发展迅猛，已经从传统的航空航天领域逐渐向汽车、风电等领域拓展市场，未来市场潜力巨大。

而目前中国仅能生产相当于T300,T700性能的碳纤维，不仅无法满足国产大飞机的材料需求，而且该领域的技术短板也限制了很多行业的发展。

本文在综合了前人研究成果的基础上，介绍了碳纤维的发展历程，PAN基碳纤维的关键技术和碳纤维复合材料在商用大飞机上的应用情况。

笔者认为，有市场竞争力的国产大飞机必须大量使用高质量的碳纤维复合材料，而突破PAN基碳纤维复合材料技术壁垒的关键在于生产高质量的碳原丝，其技术突破点在于干喷湿纺和凝胶纺丝生产技术的掌握与改进。

关键字：PAN基碳纤维，大飞机，碳原丝，干喷湿纺, 凝胶纺丝ABSTRACTLarge Plane Project has been fascinating Chinese public for years since its first announcement by State Council in 2007. China-made large plane is now facing varieties of challenge, while Boeing and Airbus are on the monopoly of market, one of the main challenge is the application of carbon fiber composite material. PAN based carbon fiber composite has witnessed a boost since it’s born in the past 50years, and now is expanding its application from space project to automobile and wind power generation projects. Carbon fiber industry in China cannot satisfy the demand of large plane project and many other industrial demands, because we can only made carbon fiber as well as T300 and T700 by our self. This article introduced the history of carbon fiber, key technology of PAN based carbon fiber and how PAN based carbon fiber is used in commercial large aircrafts. The author of this article believes the China-made large plane must use plenty of carbon fiber based composite to win the market and the key technology we need to break through is dry-wet spinning and gel spinning technique to make high performance PAN-based carbon fiber precursor.Key words: PAN based carbon fiber, large plane, carbon fiber precursor前言国产大飞机战略自发布以来，引发了广泛的关注。

碳纤维复合材料应用的最新动向

截至２０１２
制造商
年上半年
备注
生产能力／ｔ聚丙烯腈基碳纤维常规丝束东丽（日本）到２０１５年计划增加
８ｏｏ０ｌ０００ｔ
乐删ＣＦＥ（法国）
５２ｏｏ
集团ＣＦＡ：美国）ＴＡＫ（韩国）
５２ｌｌ５７８８６４４０ｌＯＯ２２６３３０７７８６９５７７２ｌ９２Ｏ
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帝人东邦Ｔｅｎａｘ集团Ｔ０ｈ０ＴｅｎｅｘＥｕｒｏｐｅ蝈）
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三菱Ｒａｙｏｎ三菱Ｒａｙｏｎ集团Ｇｒａｆｉｌ（美国）ＳＧＬ委托小计
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合计
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随着碳纤维复合材料在飞机中使用部位的增加，碳纤维的需求量预测将继续扩大。对碳纤维需求增加最多的是产业用途，预计年增长率近２０％。产业用途中，风力发电机用风轮翼、压力容器及汽
表１碳纤维的需求预测ｆ单位：ｔｊ用途・２００９燕２０１０焦２０１Ｉ生２０１５年２０２０年预测运动、运动４１１０４１９２４２７６４６２９５Ｉ１０

大丝束碳纤维展宽关键技术

大丝束碳纤维展宽关键技术碳纤维作为一种先进的复合材料，在航空、航天、汽车、体育器材等多个领域都有广泛应用。

而大丝束碳纤维更是在保证碳纤维优良性能的基础上，实现了更高的生产效率和更低的成本，因此备受关注。

在大丝束碳纤维的生产过程中，展宽技术是一个关键环节，下面将对其进行详细的技术分析。

一、技术原理大丝束碳纤维展宽技术，顾名思义，是将大丝束碳纤维在宽度方向上进行扩展的技术。

这一技术的原理主要基于碳纤维的柔韧性和可拉伸性。

通过特定的机械装置和工艺参数，将碳纤维束在宽度上均匀拉伸，使其达到所需的宽度。

这一过程需要确保碳纤维的均匀受力，避免出现断裂或变形等缺陷。

二、实现过程大丝束碳纤维展宽的实现过程主要包括以下几个步骤：准备阶段：选择适当的大丝束碳纤维原料，检查其质量和规格是否符合要求。

预处理阶段：对碳纤维进行必要的预处理，如清洁、干燥等，以去除表面的杂质和水分。

展宽阶段：将碳纤维束送入展宽装置，通过调整装置中的拉伸速度和温度等参数，使碳纤维在宽度方向上均匀拉伸。

后处理阶段：对展宽后的碳纤维进行必要的后处理，如冷却、定型等，以确保其尺寸和形状的稳定性。

三、技术难点在大丝束碳纤维展宽过程中，存在以下几个技术难点：拉伸均匀性：确保碳纤维在拉伸过程中受力均匀，避免出现局部过度拉伸或未拉伸到位的情况。

温度控制：拉伸过程中的温度控制对于碳纤维的性能有很大影响，需要找到最佳的温度范围。

装置设计：展宽装置的设计需要考虑到碳纤维的柔韧性和可拉伸性，以及生产效率和成本等因素。

四、应用场景与潜在优势大丝束碳纤维展宽技术可广泛应用于各种需要碳纤维增强复合材料的领域。

例如，在航空航天领域，可用于制造飞机和航天器的结构件；在汽车领域，可用于制造轻量化车身和零部件；在体育器材领域，可用于制造高性能的自行车车架和球拍等。

该技术的潜在优势包括：提高生产效率：通过展宽技术，可以一次性生产出更宽的碳纤维布，从而提高生产效率。

降低成本：大丝束碳纤维的生产成本相对较低，展宽技术进一步提高了其利用率，有助于降低成本。

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［２］西鹏，高晶，李文刚．高技术纤维［Ｍ］．北京：化学工业出版
社，２００４：２４０—２５４．
［３］ＧＢ／Ｔ１６３２．３—２０１０，聚合物稀溶液粘数和特性粘数测定［ｓ］．ｃ４］周淑平，郑刚，李秀华．用一点法测ＵＨＭＷＰＥ的特性粘度
ｕｓｅｄａｓｔｈｅｓｏｌｖｅｎｔｗａｓｓｕｐｐｏｓｅｄｔｏｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｐｕｉｆｒｉｃａｔｉｏｎｂｅｆｏｒｅｕｓａｇｅ；ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄＵＨＭＷＰＥｓｏｌｕｔｉｏｎＷａＳ１００—６００ｍｇ／Ｌｗｈｉｌｅ０．２％ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ１０１０ｂｙｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｗａｓａｄｄｅｄａｎｄｄｉｓｓｏｌｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｒｅｅｓｔｅｐｓｏｆｐｒｅ — ｓｗｅｌｌｉｎｇ．
第３期
张
琦等．超高相对分子质量聚乙烯特性黏数的测试方法
７３
３结论
参
考
文
献
ａ．通过压片切碎解决了ＵＨＭＷＰＥ粉体静电吸附飞扬漂浮的现状，使得溶质质量精确可靠；通
［１］王曙中，王庆瑞，刘兆峰．高科技纤维概论［Ｍ］．上海：中国
纺织大学出版社，１９９９：３７７— ３９６．
过溶质溶解后，在待测温度状态下补齐溶剂体积数量的方式，使溶剂体积的测定更准确地反映了所测温度下的真实值。
ｂ．试样的溶解采用预溶胀、溶胀、溶解过程。
ｃａｐｉｌｌａｒｙｖｉｓｃｏｍｅｔａｌｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆ［ｒ／］ｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｄｅｃａｌｉｎ
此方法操作简便，试样经充分溶胀，高温下快速溶
解，大大降低了氧化降解和机械降解的可能。此溶解方法能够获得溶解完全、均匀一致的试样
溶液。
［Ｊ］．齐鲁石油化工，２０００，２８（４）：３３３ — ３３４．
ｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｓｓｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅＺｈａｎｇＱｉ，ＺａｎｇＳｈｅｎｇｙｅ
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏｂａｓｅｄＦｉｂｅｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎａＴｅｘｔｉｌｅＡｃａｄｅｍｙ，ｎｇ１０００２５；２．ＴｈｅＨｉｇｈＳｃｈｏｏｌＡｆｉｌｆｉａｔｅｄｔｏＲｅａｔｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０）
［５］窦强，钱翼清，郑昌仁．修正的Ｍａｒｋ — Ｈｏｕｗｉｎｋ方程及其应用［Ｊ］，功能高分子学报，１９９４，７（４）：４６５— ４７４．［６］ＡＳＴＭＩＭ０２０—２０１１，Ｓｔａｎｄａｒｄｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｕｌｔｒａ — ｈｉｓｈ — ｍｏ —
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｙ（［叼］）ｏｆｕｌｔｒａｈｉｇｈ・ｒｅｌａｔｉｖｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｍａｓｓｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＵＨＭＷＰＥ）ｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙ
好地指导ＵＨＭＷＰＥ工业化生产。
［ｓ］．
［７］郭峰，魏金花，李传峰．黏度法测定ＵＨＭＷＰＥ特性黏度的
影响因素［Ｊ］．现代塑料加工应用，２００９，２１（１）：５７— ５９．
Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｔｒｉｎｓｉｃｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆｕｌｔｒａｈｉｇｈ— ｒｅｌａｔｉｖｅ
ｌｅｃｕｌａｒ — ｗｅｉｇｈｔｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍｏｌｄｉｎｇａｎｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ
Ｃ．应用此黏度测试方法，能够使测试过程更加快速、高效，所测数据平行性、重现性好，能够更