欧洲未来碳素纤维发展前景

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欧洲未来碳素纤维发展前景
近期在德国曼海姆召开的车用VDI塑料大会的新闻发布会上，用于轻型设计的碳素纤维增强塑料（CFRP）成为了焦点。

3 d' L/ U; `+ W7 k$ V    SGL集团的技术和创新负责人HuberJäger说，他相信CFRP和铝材的混合设计将成为未来的主流。奥迪公司的技术与纤维增强塑料复合材料经理GünterDeinzer说道，CFRP是奥迪为提升经济性和生态潜力而采取的多重材料轻型设计战略的逻辑发展成果。

    Jäger说，全球碳素纤维生产行业到2015年的年产能将达到60000－65000吨，到那时车用CFRP的年消费量将达到4000－6000吨。他解释说：“碳素纤维要被运用于汽车开发过程尚需要一些时间。因此到2015年占到10％的使用量已经实现了很大突破了。”
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# A1 F1 P5 N% u- R    但是，随着“石油峰值”的到来，他想知道“今后我们如何才能让碳素纤维材料摆脱石油来源，因为每生产1公斤碳素纤维需要用到2公斤的塑料前体？”

    Deinzer说：“现在我们还不打算在奥迪车型中大批量采用这种材料，因为还需要进行大量的开发工作。”
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    总部位于德国Rüsselsheim的欧宝汽车公司的工程副总裁RitaForst在一份VDI会议报告中说，CFRP“颇有吸引力”。但她继续说道：“但我仍认为这种材料成本过高，维修可能性有限。虽然其潜力很大，但能够让CFRP进一步投入大批量生产的技术还没有被开发出来。”

    Deinzer说：“在轻量化概念和生产中尽可能赋予最大的灵活性具有决定性的战略重要性－这样才能应对材料和原料价格波动不定和竞争技术不断进步的挑战。”

9 Z$ r+ L3 Q/ E    他补充说：“尊崇奥迪‘只使用重量最轻、具有最佳功能特性的材料’这一理念，我们将始终把纤维增强塑料列入考虑范围，但绝不是唯一的解决方案。”

* t1 O% R7 g: y; e    据Deinzer介绍说，CFRP最适合用于粘接结构件。但CFRP的树脂转注成型（RTM）周期时间达15－20分钟，这对奥迪来说太长了。他说：“从长远来看，我们需要把周期时间大幅缩短为1分钟。一分钟这一数字是根据实验室结果得出的，但具体还要在实践中才能得到证明。”

6 d; r8 E& n, t    Deinzer提出，碳素纤维成本还应下跌50％，而用3K（3000长丝／纤维）取代5K纤维有望实现对成本的节省。但奥迪和KTM、迈凯轮及兰博基尼的市场定位截然不同，他们通常一天的产量安排只有1－3辆，奥迪的工具相关投资成本要低得多。

) i# _* a# `4 h; ~0 l    Deinzer说，奥迪保留灵活的选择权：“我们正在为纤维增强塑料开发高度自动化的经济型生产工艺，而不是局限于某一种类型的纤维。”

/ q/ g. x! r$ w" Y    巴斯夫集团欧洲区工程塑料高级副总裁WillyHoven-Nievelstein说，聚氨酯、环氧树脂和聚酰胺是CFRP开发中最大的竞争对手。

6 E9 C! S' u5 K3 A9 [    环氧树脂在采用新的化学方法后已把硬化时间缩短为不到4分钟，但在零部件设计、环境和再生上存在许多问题。
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    对于CFRP来说，要达到欧盟到2015年报废车辆（ELV）必须达到75％再生率和80％回收率的规定是一大挑战。
& w$ _2 Y0 i/ W: ^( H: H    Jäger补充说，由于无法从报废零部件中溶出环氧树脂，这是转用热塑性塑料的原因之一。
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$ n/ h$ m- r3 }% p$ r' j& Q    Hoven-Nievelstein说，CFRP的开发需要用到大量的资源，他补充说：“虽然目前还没有诞生可以真正勘称为赢家的新技术，但竞争已经开始了。”尽管己内酰胺的模内聚合可能带来很好的碳素纤维浸渍效果，但不兼容在传统聚酰胺复合生产中常用的添加剂。
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7 y, n) L; o8 j   但他表示，玻璃纤维／碳素纳米管这一组合正在缩短与利用电泳涂装固有导电性的解决方案之间的性能差距。

    Forst说，CFRP是“极为方便的”金属替代材料，它的优点包括能量吸收强，而且纤维排列与机械载荷相符合。但她也指出了CFRP的一些缺点，包括“各向异性机械性能，生产周期时间较长，涂覆性能不佳，可能接触腐蚀，当然最重要的还是成本太高。”