用木质素生产碳纤维是发展趋势

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国际碳纤维会议7月25日~26日在美国纽约州水牛城举办，会议由哈勃公司(haper international)主办，美国橡树岭国家实验室(ornl)协办。有来自20多个国家的170多位企业代表与学者参会。会议提出采用可再生原料生产低成本、高产量碳纤维是今后发展趋势。

来自世界各国院校的教授介绍了碳纤维的新用途、新工艺、新发现， 以及对未来碳纤维市场的展望。

碳纤维发展的未来目标是低成本生产以便更多地应用在汽车上。来自巴西里约热内卢联邦大学(federal university of rio de janeiro)的教授卡维杜(calvado)指出：如果美国每辆汽车采用13公斤碳纤维，那么目前全球的碳纤维产量都满足不了供应。同时他指出，低成本碳纤维需要满足的条件是每公斤10美元，理想目标是每公斤5美元， 强度至少达到1.72gpa, 模量至少达到170gpa。

美国橡树岭国家实验室隶属美国国家能源部，是美国最重要的实验室之一， 也是世界上最先研发出原子弹的实验室，目前已经成立碳纤维科技部，总投资4000万美元。

碳纤维科技部早在2009年3月由美国政府和企业共75家单位发起成立， 目的是加快碳纤维更大的产量化和低成本化。2012年11月正式开始研发， 今年1月26日成功做出第一批碳纤维。碳纤维科技部作为美国国家碳纤维研发和企业产业化的桥梁， 有包括美国国家航空和宇宙航行局(nasa)、3m、美国赫氏公司(hexcel)和福特汽车等25家美国政府机构和企业，目前不接收非美国企业。碳纤维科技部主任在演讲时指出， 作为国家资产服务行业，碳纤维科技部的使命是帮助行业突破低成本难关，实现技术上的更大量产。

美国橡树岭国家实验室多位专家先后发言强调，用lignin木质素为原料制造低成本碳纤维是趋势， 因为木质素是可再生资源， 而原来采用的聚丙烯腈基碳纤维是石油系原料， 为不可再生资源。他们预计用木质素做的网状碳纤维成本可以控制在每公斤4~5美元。

目前橡树岭国家实验室已经在用木质素取代传统的聚丙烯腈制作碳纤维，他们今年提出的短期目标是完成年产25吨的低成本碳纤维。

加拿大ubc大学教授弗兰克(frank)的研发团队也在研发木质素生产低成本碳纤维。

会上，世界各大公司也透露了生产碳纤维方面的最新动向。今年4月初，美国陶氏化学(dow)和土耳其的阿克萨聚丙烯腈短纤维公司(aksa)一起投资10亿美元成立合资公司：先进复合材料dowaksa控股bv(dowaksa advanced composites holding bv)，即将在美国和俄罗斯建厂生产。陶氏化学和福特汽车也在共同研发低成本、高产量碳纤维和碳碳复合材料，以便应用在新一代汽车产业上。

会上， 美国橡树岭国家实验室号召碳纤维生产企业：要把碳纤维当作艺术品一样来生产，才能生产出尽善尽美的产品。

作为小众产品的粘胶基碳纤维现在美国已基本停产， 只有一家公司少量生产。田纳西大学也在研发。

属于小众且高端的中间相沥青基碳纤维在航天和民用领域又有大量新的应用， 尤其是用在需要高导热材料和高模量材料方面，因而它也成为所有碳纤维里面售价最高的产品。目前美国只有美国氰特公司(cytec)在生产，nasa是最大客户。

作为生产碳纤维设备的哈勃公司， 也向与会代表演示了生产碳纤维的最新生产设备和新改进的设备工艺等。(徐东)