中国主要高性能纤维前景分析

    二、节能环保和新兴产业的快速发展，是推动今后高性能纤维大发展的强劲动力
    1、新一代汽车   
    美国2002～2011年汽车轻量化、环保化和节能化的计划，推动了世界主要汽车生产厂家与碳纤维等厂家联手打造新一代混合动力和电动汽车，碳纤维车有望在2015-2030年开始大规模应用；在轮胎方面，法国米其林的P-AF子午胎生产线，年消耗P-AF1000t。
    2、大飞机   
    波音-787采用35t碳纤维复合材料（CFRP）材料，A-380采用40tCFRP，可减重和节能各20%；飞机用碳/碳刹车片，我国已能自给，而且取得了国际认证，CF用量会越来越大；根据国际航空组织的规定，民航机的驾驶舱门都必须采用防弹的轻量复合材料，因此需要P-AF或UHMWPE纤维的复合材料；飞机所需蜂窝结构材料，是用间位芳酰胺纤维（m-AF）制的，需求量会随之增大。
    3、高速列车   
    我国高速列车已跃居世界领先水平，但在复合材料及保温材料方面有待进一步改进。韩国自2002～2011年将投资8500万美元，实现火车车厢的CFRP化。国外的高速列车车头的流线型抛物面是用P-AF复合材料制的，我国则试用CFRP材料。今后车厢的保温材料也将逐步跟随国外的经验，选用较廉价的通用级沥青碳纤维针刺毡。
    4、船舶   
   在西方国家航运船舶及商用双体船，已成功使用CFRP船体、底板、甲板纵梁盖板及其它超结构，可节能20%，选用较小的引擎；我国尚未研发，目前仅用于赛艇等，但今后有较大的潜在需求。
    5、能源领域
    （1）传统能源   
    我国是煤炭生产大国，目前已研制成功用CF及UHMWPE纤维混杂复合材料制的输送机刮板及耐磨板取代钢制品，可使使用寿命由1个月延至1.5年。今后两种纤维的年需求量将各为数千t/a和近千t/a。我国的平均油井深度约2000m，若用CFRP杆取代钢制品，就需400kgCF，寿命可延长8倍左右，仅中石油系统就拥有30万口井，若今后10%改为CFRP，共需12000t
CF。
    全球深海油田已占海底油田的9%，到2015年将增至25%，对3000m的立式轴油管就需60t CF，每个钻井平台至少有20个立管，就需1200t CF，加上防止平台随浪颠簸的脐带式系CFRP拉杆和截留管，需求量可达2000余t。我国大都靠进口，十二五期间将开始研发。金融危机前，碳纤维价格猛涨，替代进程减慢，目前中石油、中石化开始用CFRP杆取代钢制品。
    （2）可再生新能源
    2010年全球CFRP大型风电叶片将占各种叶片增强材料的8%，到2012年预计将扩大至10～11%，约需7500t CF，到2014年将增至14500t CF。我国中复连众公司正在试制大型CFRP、GFRP混杂叶片，实践证明其发电量、刚性和耐疲劳性皆比GFRP制品优越得多，质量轻30%。我国小型（500～5000W）风电机组已畅销美欧亚诸国，供不应求，其叶片便采用CFRP加强筋。   
    大型太阳能板在国外已用CFRP材料，我国尚未使用，而制造多晶硅和单晶硅的高温炉保温材料，皆采用通用级沥青碳纤维的针刺毡，目前皆由日本吴羽化学公司提供，今后迟早要国产化。
    我国在高强高模纤维中，已经产业化的有六种，正在研制的约有10种。其中的重要品种包括聚丙烯腈基碳纤维、对位芳酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维和玄武岩纤维。   
    汽车用CFRP压缩天然气瓶已在我国许多公共汽车使用。在美国20%～25%城际公共汽车已采用CFRP的CNG瓶，每120L瓶需20～22kgCF，每辆车有4～8个瓶，而500L的CNG储罐1600kgCF，全球需求量约3000t。此后将以15%的年增长率增长，到2014年约需5000t CF。
    （3）新型蓄电池   
    在日本锂离子电池的负极材料有采用通用级沥青碳纤维制的，也有的公司用于阳极材料，我国尚未使用。大能量密度的钠硫电池，在日本选用PAN预氧化纤维的电池隔膜，上海硅酸盐研究所开发该电池。美国已使用CFRP高速飞轮磁悬浮储能装置，我国至少有3家正在研发。燃料电池的扩散层，日本采用致密的CF织物，而燃料电池汽车所用高压氢气瓶须采用CFRP，储氢装置要用碳纳米管（CNT），这方面我国正在研发。