日本帝人公司碳纖維的主體性能指標(2023版)及最新發展動態

 帝人碳纖維產品最新性能指標

日本帝人集團(包括帝人有限公司、帝人歐洲以及帝人美國公司)2023版Tenax®碳纖維的最新產品目錄和性能指標,與此前2022版產品目錄相比,主要變化在于“一增、兩減”,新增了1款碳纖維,減少了兩款產品。
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在新版產品目錄中,高模量碳纖維依舊僅為兩款分別是UMS 40(拉伸強度4700MPa、拉伸模量390GPa)和UMS45(拉伸強度4600MPa、拉伸模量425GPa),在公司2020版產品目錄調整中,本公眾號就提到由于帝人碳纖維產品最高模量僅為425GPa,不再提供UMS 55(模量540GPa,與東麗M55J相同),從而使得日本東麗公司成為全球僅有的一家可提供模量540GPa以上PAN基碳纖維產品的企業。

另外通過對比以下2022和2023版產品目錄可以發現,2023版新目錄中不再顯示產品生產地址信息,比如2022版產品目錄最左側數列Tenax™-J代表日本工廠產品,Tenax™-E代表歐洲工廠產品,而新版目錄則未顯示生產商信息。

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日本帝人碳纖維產品目錄及性能指標
(2023年新版,綠色標注為新增碳纖維產品)
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日本帝人碳纖維產品目錄及性能指標
(2022舊版,黃色標注為在2023版刪除的碳纖維產品)

帝人新舊版本碳纖維產品詳細對比
 

為了方便新老版本的產品對比,在上表新版目錄中將增減纖維進行了標注,主要存在以下改變:

刪減產品:公司2023版產品目錄中刪除了兩款碳纖維,分別是標準模量級HTS45 P12 12K 800tex(拉伸強度4500MPa、拉伸模量240GPa)和中模量級IMS65 P12 24K 830tex(拉伸強度6000MPa、拉伸模量290GPa)。這兩款碳纖維除了力學性能不同以外,其相同點在于均是使用了P12型上漿劑。

P12型上漿劑是一種熱塑性上漿劑,它可以與幾種熱塑性樹脂基體兼容,特別是與高端熱塑性樹脂(如PEEK或PEI)以及與中等性能熱塑性樹脂(如PA6、PA6-6或PA12)兼容。該上漿劑的主要優點是其耐高溫性可達400℃,并且具有良好的加工性能。

與未上漿的碳纖維相比,HTS45 12K 800tex的加工工藝優越,因為纖維斷裂較少。這種纖維可以很容易地加工成各種各樣的紡織品,如機織物、多軸織物、混合紗線和3D織物。此外,它還可用于拉擠和預浸工藝。在基于連續纖維增強的應用過程中,它也適用于長纖維增強熱塑性塑料(LFT)。

增加產品:新增一款纖維為STS40 F13 24K 1600 tex S(拉伸強度4300MPa、拉伸模量240GPa),該款產品上漿劑型號為F13,即:使用了上漿量為1.0%左右的聚氨酯型上漿劑。

高模量碳纖維:新版產品中依舊不再提供UMS 55(540GPa),從而使得帝人公司商品化碳纖維最高模量僅為UMS 45的425GPa,但在產品宣傳頁面中仍然保留UMS55型碳纖維信息(如下圖所示)。

2023年帝人碳纖維業務動態

 

進入2023年以來,帝人公司有關碳纖維領域的研究逐漸呈現多樣化趨勢,并不斷加強碳纖維在工業領域應用研究工作,尤其是在氫壓力容器和氫燃料電池領域,在去年10月,通過與東京建設株式會社合作,計劃在建筑工地進行氫燃料電池作為動力源的試驗;而在今年3月,公司先后開發出了輕質便攜的氫燃料電池和壓力容器,后者配有三個碳纖維儲氫瓶,以及使用超細碳纖維/芳綸纖維開發出行業內最薄的氣體擴散層。

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而且在工業用中間材料也取得一定突破,如4月12日,帝人公司以高強度碳纖維和聚醚醚酮基體材料加工的Tenax™熱塑性機織物和Tenax™ 熱塑性強化層壓板成功通過了國家先進材料性能中心(National Center for Advanced Materials Performance,NCAMP)的認證。

今年6月底,帝人公司宣布其位于日本靜岡縣的三島工廠生產的Tenax™碳纖維和聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)前驅體纖維已獲得國際可持續發展和碳認證體系的ISCC PLUS(International Sustainability and Carbon Certification)認證,這是全球首次碳纖維和PAN前驅體纖維同時獲得該認證。

7月,公司在建筑用碳纖維復合材料領域取得新進展,其與株式會社熊谷組聯合開發了用于耐火建筑物的高纖維纖維增強集成材料。該材料通過將帝人公司的高性能纖維增強材料“LIVELY WOOD?(Livelywood)”和熊谷組公司的木質耐火構件“環保型λ-WOODⅡ”絕緣(覆蓋)層耐火技術相融合,來實現建筑物高耐火目標。
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帝人碳纖維產品分析

從上述帝人公司近年動態可知,公司目前主要業務是瞄準了航空飛機、汽車輕量化、新能源、建筑等領域,并將熱固性預浸料和熱塑性預浸料作為未來發展重點,因此公司30余款碳纖維中,標準模量級碳纖維多達25種,另外還有兩款性能屬于標模級的48K大絲束碳纖維;而且不同級別的纖維分別提供了具有EP、PU等不同種類上漿劑產品以配合后續預浸料使用。在高強中模型碳纖維領域,帝人只有四五款產品,且拉伸強度最高僅為6000MPa、拉伸模量最高290GPa,但只提供24K規格產品。

 

在高模碳纖維領域,帝人公司不再提供UMS 55產品并不代表完全放棄高端高模量碳纖維市場,畢竟公司具有成熟工程化制備技術,也極有可能會隨市場發展而卷土重來。尤其是近年來國內外航天發展迅速,高端高模量碳纖維需求有望高速增長。與國外相比,目前國內在540GPa及以上高模量碳纖維領域工程化技術仍屬空白,導致市場上尚缺少成熟商品化產品,寧波材料所碳纖維及其復合材料團隊具備國產M55J(模量550GPa)、M60J(模量590GPa)級碳纖維中試穩定化生產能力,在更高級別碳纖維領域更是率先突破國產M65J碳纖維關鍵技術,從核心技術角度已經對國外形成一定競爭力,國內高端高模碳纖維技術突破將帶動相關產業進步,并進一步助力國內航天事業的發展。