过去一年碳纤维行业取得了哪些成绩？ 2018年碳纤维市场将迎来哪些重大突破？来自东丽、ELG、波音等公司的大咖齐聚一堂，共同探讨2017年碳纤维行业的增长与挑战，并对2018年的市场增长进行预测。

2017年碳纤维年终大会（Fiber 2017）如期召开，相关企业积极参与并进行年终总结。会议自始至终，都在努力提高应用技术，拓宽碳纤维应用领域。会议最后一天节奏略有放缓，对今年碳纤维市场增长做出了预测废钢加工年终总结，并公布了几项最新技术成果。

碳纤维行业的增长和挑战

天元二手材料工程组经理Mark Voss在会上就碳纤维新型汽车应用的发展发表了演讲，系统地阐述了该方向将面临的挑战。沃斯主要研发用于车身结构的先进复合材料。根据他在轿车系列中应用碳纤维面板的经验，他建议大家尽可能选择熟悉的材料形态和加工工艺。可控性是新型碳纤维部件成功的关键。尽可能限制新应用中“新闻”的产生，就意味着限制汽车行业新技术、新工艺的数量。由于碳复合材料本身就存在许多材料和工艺变量，当盲目添加不太熟悉的新事物时，实施结果的复杂性将大大增加。他用一个数据来举例。例如，当我们在 A 型表面上工作时，变量将被放大 100 倍。

沃斯还强调了引入碳元素的连接技术的重要性，碳元素必须与汽车结构中的不同材料粘合。他在演讲中表示，目前碳材料的高成本使得碳复合材料的成本竞争力显得很低，但他建议大家应该把眼光放长远，对比一下废钢的成本，发现碳纤维是一个明智的选择。最后，他展望了自己对本次会议成果的期待：“我很兴奋看到这个房间在未来20年会给我们带来什么。”

随后，来自美国波士顿勒克斯研究所的演讲嘉宾就碳纤维复合材料未来的增长机遇与挑战发表了演讲。他首先汇报了碳纤维行业发展预测数据。到2020年，碳纤维产能将达到15.1万吨/年，实际产量预计将减少约10-20%。到2025年，碳纤维需求量预计将达到22.8万吨/年，其中风能和航空业增长最快。如果这些数据确实实现，碳纤维在汽车中的普及率将在2025年之前增加，并且将不再是豪华车型的专属。

他表示，铁路、建筑维护和大型船舶对玻璃钢（一种碳纤维增强树脂材料）的需求将继续增长。因为在铁路上使用时，如果玻璃钢转向架代替钢材，铁路车辆的重量可减轻近1吨，而且具有良好的耐腐蚀性，可以提高维护和使用寿命。他还看到了碳纤维在桥梁维护方面的巨大市场。他表示，玻璃纤维的制备和使用技术已经非常成熟，但基础设施市场尚未重点关注。这一切的动机只是为了等待时机成熟。例如，等待美国复合材料研究所和橡树岭国家实验室开发出低成本碳纤维，然后委托制造商生产。 FARO等创新制造商开发的改进修复技术是可以完成的。

碳纤维在风能领域可能不会一帆风顺，不止一位发言人指出，风力涡轮机制造商正在寻求高模量玻璃纤维而不是碳纤维。天元二手材料转子气动弹性总监Ennis引用天元二手材料提供的数据进行分析，认为价格和供应链问题以及制造敏感性问题是风机制造商试图摆脱碳的原因排放。

恩尼斯强调，风能应用将要求碳技术人员从航空航天性能设计转向成本驱动设计。尽管2015年碳在4至8兆瓦涡轮叶片中的应用很少，但他表示ORNL和蒙大拿州立大学已经开始一项为期两年的联合研究，以评估具有成本竞争力的定制碳纤维复合材料。风力涡轮机叶片应用的商业可行性。所以他表示，未来5兆瓦以下和10兆瓦以上的涡轮机中仍然有可能使用一些碳材料。

上图是根据MAKE Con​​在一次会议演讲中引用的数据得出的。

复合材料回收

2017年复合材料大会期间，成立了复合材料回收问题小组。该小组由复合材料回收技术中心的伍德担任主席。该小组成员包括来自天元二手材料和勒克斯研究公司的马克·沃斯(Mark Voss)。

伍德强调，复合材料废料流可以通过开拓新市场来增加碳纤维的销量，因为碳纤维增强复合材料的产品成本会更低。全体委员也认为，随着自动化程度和零件加工效率的提高，未来废钢产量将会减少，复合材料行业要想抢占替代细分领域的领导地位，还有很多工作要做。

会上，全体专家组成员认为，碳纤维增强树脂材料由于用途广泛，更加依赖于有效的回收技术。虽然目前大多数回收主要集中在碳纤维增强树脂材料加工过程中产生的废物，但发言人指出，到 2020 年代末，回收废复合材料零件的需求不断增长，将占回收废物的很大一部分。

会上，小组成员的交流亮点颇多。以下是摘录：

【来自天元二手资料】

数据显示，可回收碳纤维市场可达5.5万吨/年废钢加工年终总结，每年可提供5万吨回收废料。指出，碳纤维年产量预计为12万吨，但需求量高达2.5万吨/年。这个巨大的缺口可以通过回收碳纤维来弥补。同时，回收碳纤维比回收金属和塑料更具竞争力。

目前，ELG在碳纤维回收利用方面取得了一些成果。他们的碳回收材料已在美国的 19 辆车上进行了为期 6 个月的道路测试。如果这项测试通过，每年将有20万辆汽车在车身上使用6公斤碳再生材料。除了这个项目之外，其他可以商业化生产的项目还包括：

①导轨转向架：由模压预浸料、80%碳再生纤维和20%原生碳纤维制成的碳纤维增强树脂导轨转向架框架，可减少切割重量75%，轮轨载荷减少40%。

②汽车油底壳：采用碳再生纤维涂覆碳纤维填充热塑性塑料制成垫子，可一次性实现净形零件，与玻璃钢（GFRP）相比可减轻30%的重量。

③座椅：与13公斤的原始金属部件相比，碳再生材料可提供仅重2.5公斤的部件。

对于目前尚未解决的问题，认为再生碳纤维面临的最大挑战是识别并显示纤维和成分的一致性。

[波音公司的蒂亚·托尔]

波音公司的目标是零废物制造，包括零填埋废物、零危险废物、零吸水率和零温室气体排放。托尔说，实现这一目标的关键是提高复合材料零件的制造效率，“从上到下”最大限度地减少浪费。

【公司马克】

Inc. 正在使用碳再生纤维生产五种不同系列的产品。举几个闭环复合材料制造的例子，美国 Team与 合作回收其一艘赛艇，新西兰的Core公司则使用碳回收纤维产品生产下一代船只。 Trek 自行车车架正被制造方程式赛车的公司改造成碳回收产品。

还有人提到，2016年底，他们将对其进行投资，资助碳转化公司加强在再利用和全生命周期收集和处理方面的研发活动。

在讨论阶段，ELG碳纤维公司和碳转换公司均提到，碳回收产品的平整度和一致性非常好，客户进行后期维护处理的数量大幅减少。

[日本东丽工业株式会社北野]

北野表示，继东丽在日本的碳纤维回收工厂已上线后，东丽在南卡罗来纳州斯帕坦堡的新碳纤维生产工厂将于 2018 年开始运营。

碳纤维技术进展

2017年碳纤维会议内容涵盖了碳纤维技术的整个领域的技术发展，从碳纤维原丝制造到刚刚提到的回收工作。会议上有很多技术亮点，摘录如下：

自适应模具系统

该自适应模具系统由丹麦天元二手材料公司开发，其参会成员Raun介绍。该系统采用数字控制，用简单的设备将塑料、混凝土、玻璃和复合材料成型为各种简单的双曲线形状。可加工的产品种类也很多。单个成型系统可加工半径小于200毫米的曲面和面积达6米×2米的平板。

生产过程包括树脂灌注加工、热塑性塑料热成型、泡沫芯材成型和紫外线固化树脂复合材料成型。

一分钟内快速固化的预浸料

生产可在一分钟内快速固化的预浸料的公司是。最初的设计是为了满足自动化加工和一分钟循环时间的需求。这款730预浸料采用高性能不饱和乙烯基酯，其性能接近典型环氧树脂，但热函低、加工速度快、室温稳定性好、无粘性。

索尔维代表Lewis介绍了实现一分钟循环的关键：

据称，此类乙烯基酯预浸料仍有很大的发展空间，索尔维将继续努力提高性能、降低成本。

低成本碳纤维

低成本碳纤维是集体努力的结果。美国橡树岭国家实验室进行研发，美国先进复合材料制造研究所负责商业化过程中所需的数据。迄今为止研究发现的低成本碳纤维（LCCF）的质量可与工业级碳纤维产品相媲美。

可再生丙烯腈

丙烯腈是碳纤维的关键前体。过去，几乎全部是从石油中提取的。不过，天元二手材料最近成立了一家开发非石油丙烯腈的试点工厂。他们使用糖碳转化技术来制备丙烯腈。天元二手材代表Amit Goyal介绍了这一情况。

预计到2019年，该试点工厂将年产丙烯腈0.5吨。天元二手材料的目标是到2021年底拥有年产5000吨再生丙烯腈的商业工厂。丙烯腈的商业化生产是预计每吨成本将低于一美元，如果实现这一数字，可再生丙烯腈的制造成本将降低15%至20%。