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1吨碳纤维何以PK万吨钢铁?

文章来源:unima新材网  2015-12-24

标签:NGF碳纤维模量

昨天看了一篇钢铁行业的新闻,最近国内粗钢价格已经跌到1500多元一吨的价格。不禁让我想起20年前,我陪父亲去买钢筋,那天的钢筋价格我记得很清楚,2300元一吨。我坐在拖拉机上押车回家,心里想这些钢材真贵呀。

可时光荏苒,钢材价格从2300元蹿升到2008年的6000元,又跌到现在的1500多元,真让人唏嘘不已。要知道,那时候的老家的房子100平米才3万元一套,现在已经涨到6、7000元一平米了。所以昨天我一看到价格时,有点梦回20年前的感觉,现在的钢材真便宜啊!

但是,这20年来中国的钢材产量已经跃居世界第一位,2014年中国钢材产量达到11亿吨,比世界上其他国家加起来的总和还要多。这样的情形在碳纤维行业里似乎也有苗头,在短短的4-5年的时间里,中国碳纤维产能已经跃居15000吨。虽然还不能跟日本企业产能相提并论,但发展速度之快,也令人振奋。

与此相对应的则是中国的碳纤维的产量,2014年的时候中国碳纤维产量只有3000多吨,跟15000吨的产能相比,生产线的开工率明显不足。一方面是日本企业的压价倾销策略,让中国碳纤维亏损严重,另一方面是碳纤维生产技术相对落后,生产速度跑不起来。

国产碳纤维最低价格有的能卖到70-80元了,实实在在的白菜价,赔钱竞争似乎成为碳纤维行业的常态。可这并不是碳纤维行业的全部。如果要问碳纤维实力最强的企业,几乎每个人都会说日本东丽。但是还有一个扫地僧,每年碳纤维产能只有180吨,碳纤维价格却炒到4-5万元一公斤,这就是日本石墨纤维公司(NGF)。

4-5万一公斤,也就是4000-5000万元一吨,相当于几万吨钢材的价格。NGF是何方神圣?它又有什么本事?什么碳纤维价格会卖到这么贵?先来看看NGF的碳纤维与日本东丽碳纤维性能对比吧。

日本东丽公司碳纤维性能

日本东丽公司碳纤维性能

NGF公司的碳纤维强度表现一般般,但是拉伸模量数据却是逆天的。即使东丽公司高模量碳纤维M系列的模量也只达到NGF碳纤维的底线。NGF最高模量的碳纤维已经达到880GPa的水平。

NGF碳纤维性能

NGF碳纤维性能

模量有那么重要?

要知道,模量对应的是制品的刚性。对于大多数制品而言,碳纤维的强度余量都比较大,但是模量却未必够用。这也是碳纤维区别于其他纤维一个很大的优势。

比如羽毛球拍,再强壮的高手也很难将球拍挥断,但是大力扣杀选手会感觉到球拍的刚性不好,挥动起来软绵绵的。运动员的力量被球拍的弯曲吸收,很难完全作用在羽毛球上。所以越高水平的运动员对球拍的要求越高,对碳纤维模量的要求也会高。

运动员挥拍时,球拍会弯曲

运动员挥拍时,球拍会弯曲

比如鱼竿,钓鱼者希望鱼钩处有个轻微的振动,都能传递给钓鱼者来判断鱼儿是否上钩。再比如高尔夫球杆、再比如自行车等等。之所以举这些体育用品为例子,是因为这是我们身边常见的,我们能感受得到我们在某些领域需要这种高模量的材料。在一些工业领域比如机械手臂、比如风力叶片、比如无人家螺旋桨等等,这种高刚性需求永无止境,他会随着产品的革新,要求会越来越高。而这,就是碳纤维的价值所在。

这是碳纤维无可替代的优势,NGF将这种优势发挥到极致,才能创造一吨碳纤维抵得上万吨钢铁的价值。而NGF得秘诀就是沥青基的碳纤维。

PAN碳纤维占了碳纤维产量的90%,PAN不如中间相沥青容易石墨化,所以模量很难做到沥青基碳纤维那样高。看着大家都挤在提高拉伸强度的PAN碳纤维上,沥青基碳纤维的生产却是很少,只有几家公司在做,却很少有量产的消息。况且,中间相沥青的技术难点比起PAN碳纤维来讲,不知道多了几倍。

1963年日本的大谷杉郎打通了用沥青做碳纤维的技术路线,并在吴羽化学进行生产。到现在吴羽化学也只传承下来通用级沥青碳纤维的技术,这种沥青基碳纤维在隔热保温材料领域有着广泛的应用。吴羽化学也得以在保温材上占据很高的地位。日本的大阪煤气也在研究煤沥青的碳纤维,主要应用还是在保温材上。

只有NGF,将中间相沥青碳纤维的技术,尤其是高模量沥青基碳纤维技术发挥到了极致。这条路走得的确艰辛,也很少人关注,需要研究人员吃得了大苦,耐得住寂寞。

现在国内沥青基碳纤维的发展还比较落后,但是确实有几家企业在做这方面的尝试。有鞍山的赛诺达、山东济宁的瑞城集团、四川创越、湖南东邦新材料。或许未来中国碳纤维的脊梁真的由他们挺起。

请为他们鼓掌!

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