pan基碳纤维市场调研

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1、PAN基碳纤维市场调研一、国外CF原丝生产、技术现状与趋势（1）掌握原絲生產技术的要害，就拥有碳纤维生产的优势PAN纤维被作为CF原料的制造技术，是日本大阪工业试验所的进藤昭男1959年发明的。因为这一原料拥有的潜力被不断开发，由其为原丝的碳纤维质量不断上升，PAN基CF已经成为三大CF品种中的主流产品，力学性能最高、应用面最广。图1国外碳纤维碳纤维生产成本组成碳纤維生产成本中，原絲占50%～60%。原丝部分的投资占碳纤维生产投资的80％。而且原丝质量对成品碳纤维的好坏绝对具有举足轻重的作用。日本東丽集团早在上世纪50年代就掌握了碳素纤維的生产方法，但由于采用的原絲基

2、本为民用腈纶，严重影响了成品的水平发挥。1962年起該公司暂停碳纤維生產，花了5年的时間专心致力于碳纤维专用原絲制造技术的研究，之后才成为全球碳纤維生产的霸主。这足以说明市场中只有掌握高性能的原絲生產技術，才能处于优势。俄国碳纤维界权威人士甚至有“碳纤维质量90％在原丝”的说法，形象、简要地概括了原丝的重要性。（2）国外CF原丝的生产状况正因为原丝的重要性，所以有关原丝生产技术、产量、销售方面的信息均被生产商严格保密。报道很少。目前世界上从原丝到碳丝一条龙生产的制造商为日本东丽（Toray）、东邦(Toho)、三菱人造丝(MitsubishiRayon)、美国阿莫科(

3、Amoco)及我国台塑等五家。英国Acrodis公司、美国BASF公司等公司单独生产原丝。日本旭化成公司、1爱克斯纶公司也曾经生产过PAN原丝。因为知识产权以及各家传统生产工艺所限，这些公司的溶剂及生产路线均有所不同。详细生产环节也各不相同。表1把国外原丝主要制造商及其工艺路线、溶剂及纺丝方法作一简要报道。表1国外原丝制造公司及其生产路线情况简介原丝制造公司工艺路线溶剂路线纺丝方法东丽公司（TorayIndustries）一步法DMSO湿法、干湿法东邦公司(TohoTenax)一步法ZnCl2-H2O湿法一步法DMF湿法三菱人造丝（MitsubishiRayon）两步

4、法DMA湿法阿莫科公司（B.P.Amoco）一步法DMSO湿法、干湿法阿科迪斯公司（Acrodis）一步法NaSCN-H2O湿法巴斯夫公司（BASF）－－熔融法一步法HNO3湿法旭化成公司两步法DMSO干湿法两步法NaSCN-H2O湿法爱克斯纶公司两步法DMA湿法原丝生产的规模基本没有直接报道。只能根据通常原碳丝生产的消耗定额来估算，四家一条龙生产公司的原丝规模基本如表2所示：表2国外主要一条龙生产公司原丝产量（吨/年）原丝产量原丝制造公司小丝束大丝束东丽公司（TorayIndustries）17660750东邦公司(TohoTenax)13775三菱人造丝（Mits

5、ubishiRayon）11742阿莫科公司（B.P.Amoco）4500（3）国外原丝的技术现状2原丝高强化、原丝高纯化、原丝细纤度化、原丝均质化、原丝少缺陷化是当前国外原丝技术的核心。PAN原丝强度(g/d)图2PAN原丝强度与碳纤维强度之间的关系虽然碳丝强度与原丝强度不存在直接对应的关系，但是在一定范围内，因为高强度的原丝，说明其分子取向较高、表面、内部缺陷少，因此碳纤维抗拉强度随着原丝强力的提高而提高，图2表征了两者之间的关系。近年来国外对凝胶粒子、不溶物杂质以及分子级有机、无机杂质的影响，做了许多工作，发现其大大影响了碳纤维强度的发挥，于是在原料提纯、原液精

6、密过滤以及操作环境空气净化上进行严格控制，为碳纤维强度的提高作出了贡献。下图为杂质的过滤对碳纤维强度的影响。a.过滤与清洁室;b.过滤与普通室;c.未过滤与清洁室;d.未过滤与普通室图3杂质过滤对碳纤维强度的影响原丝细纤度化是提高碳纤维抗拉强度的有效技术途径之一。纤维直径越细，包含大缺陷的几率越小，所制碳纤维的强度越高；纤维直径越小，越有利于氧的3扩散，可减缓或消除原丝、预氧丝和碳纤维的皮芯结构，而制得均质纤维，因而可得到高强碳纤维。日本东丽公司在细纤化上进行了大量研究工作，T1000的直径比T300细了24%左右，也是其强度大幅度提高的主要原因之一。直径细化对碳纤维

7、强度提高的作用可从下图看出。图4单丝直径与碳纤维强度的关系原丝均质化的实质是原丝横截面的径向结构均匀，没有或无明显的皮芯结构，这就要求在纺丝的凝固过程中优化凝固条件，严格控制双扩散反应。PAN原丝结构对碳纤维有“遗传”性，PAN原丝的均质性是制造均质碳纤维的前提，而均质碳纤维是制备高性能碳纤维的必备条件之一。所以，均质PAN原丝显得格外重要。国外对于原丝截面形状（圆形）、直径不匀率（＜3％）、原丝皮芯结构、预氧化丝的鞘芯结构的消除和减小都十分重视。这些方向在具体工艺中的体现如下:1、聚合部分1.1引发剂由于一步法制得聚合体的纯度较高、分子量分布较均匀