日本碳纖維3巨頭，發展模式是否值得學習？

 　

　　

　　日本發展碳纖維產品主要瞄準高技術產業，主攻民用航空航天市場。

　　

　　民機產品類型多樣、競爭激烈，更新換代速度快，推動日本碳纖維產品“小步快跑”，系列化發展，其產能、性能、價格等方面都領先于美國。

　　

　　日本碳纖維研發和創新由企業主導，主要廠商是東麗、帝人東邦人造絲和三菱人造絲這三家公司。

　　

　　其中，東麗公司的研發實力、質量和產能都處于世界領先地位，其碳纖維產品的全球市場占有率達30%以上，帝人東邦人造絲公司和三菱人造絲公司兩家合計約占全球的40%。

　　

　　日本東麗

　　

　　該公司生產的碳纖維主要有T系列（高強型T300到T1100G）、M系列（高模型M30到M70）、MJ系列（高模改進型，M40J到M70J）和MX系列（高模改進型）。其中MJ、MX系列是該公司在高模量碳纖維M系列的基礎上，突破技術瓶頸后開發出的新產品。

　　

　　

　　高強T系列產品：主要用于機翼、機身等對強度有高要求的航空航天結構部件。

　　

　　發展態勢：

　　

　　一是第二代產品成熟應用。

　　

　　20世紀80年代開發了第二代T700、T800、T1000高強中模碳纖維系列。目前， T800（拉伸強度5.88GPa，模量294GPa）是航空航天等領域應用最廣的商用碳纖維，大量用于A350和B787客機的機身和機翼等部件，第一代T300已逐漸被淘汰。

　　

　　

　　2014年3月，東麗宣布研制成功T1100G碳纖維（拉伸強度7GPa，模量324GPa），標志著日本的碳纖維產品跨入高強高模的第三代。2017年3月，該公司突破樹脂和上漿工藝，推出其配套的T1100G/3940環氧預浸料。這種最新的預浸料與第二代的T800/3900-2預浸料相比，拉伸強度和抗沖擊性能均提升30%。這種新型的碳纖維復合材料或可使部件減重20%，在機翼、機身、發動機等結構部件上有良好應用前景。

　　

　　

　　

　　高模M系列產品：主要用于對剛度有高要求的航空航天結構部件，特別是直升機旋翼、衛星和導彈殼體等對于強度要求稍低，變形要求高的部件。

　　

　　發展態勢：

　　

　　

　　20世紀80年代中期，為適應航空航天主承力結構件高強高模并重的需求，在70年代M40、M50等高模型碳纖維系列的基礎上，相繼開發了M40J-M60J等高強高模型“MJ”系列產品。M65J拉伸強度為3.63GPa，模量可達640GPa，M70J拉伸強度為3.5GPa，模量可達680GPa。

　　

　　二是MX系列橫空出世，強度大幅提高。

　　

　　2018年11月，東麗新推出MX系列產品。該系列是通過嚴格控制石墨化過程的納米級石墨晶體結構，將拉伸強度和拉伸模量并行提高到新的高度。首個MX系列產品是M40X，拉伸強度5.7GPa，拉伸模量達377GPa，拉伸強度比M40提高約30%，同時保持了與其相當的拉伸模量。東麗公司計劃推出含有MX系列碳纖維的預浸料，其拉伸強度、抗壓強度和抗沖擊性能將得到顯著改善。

　　

　　

　　

　　帝人東邦

　　

　　帝人公司根據碳纖維模量將其產品分為標準模量（在航空航天中已逐步淘汰）、中模量及高模量三大類。該公司目前性能最好的中模產品是IMS65，其性能與東麗T800相當；性能最好的高模產品是UMS40、UMS45，其性能與東麗M40J、M50J相當，與東麗M70J、MX系列產品還存在較大差距；

　　

　　

　　

　　目前仍未推出第三代高強高模產品。

　　

　　三菱造絲

　　

　　三菱人造絲公司的碳纖維產品可按模量劃分成高強低模、高強中模、高強高模和高模系列。高強低模代表產品有HT-TR30、HT-TR50，其中HT-TR30相當于T300性能水平，HT-TR50相當于東麗T700性能水平；高強中模代表產品有IM-MR60（性能介于東麗T700~T800之間，接近T800）；高強高模最新產品是IM-MR70，拉伸強度可達7GPa，模量達324GPa，性能與T1100G相當。高模系列產品與東麗差距較大，最優產品HM-HS40僅相當于東麗M40J水平。