• 2025-12-30 04:07

日本帝人公司碳纤维的主体性能指标(2023版)及最新发展动态

 帝人碳纤维产品最新性能指标

日本帝人集团(包括帝人有限公司、帝人欧洲以及帝人美国公司)2023版Tenax®碳纤维的最新产品目录和性能指标,与此前2022版产品目录相比,主要变化在于“一增、两减”,新增了1款碳纤维,减少了两款产品。
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在新版产品目录中,高模量碳纤维依旧仅为两款分别是UMS 40(拉伸强度4700MPa、拉伸模量390GPa)和UMS45(拉伸强度4600MPa、拉伸模量425GPa),在公司2020版产品目录调整中,本公众号就提到由于帝人碳纤维产品最高模量仅为425GPa,不再提供UMS 55(模量540GPa,与东丽M55J相同),从而使得日本东丽公司成为全球仅有的一家可提供模量540GPa以上PAN基碳纤维产品的企业。

另外通过对比以下2022和2023版产品目录可以发现,2023版新目录中不再显示产品生产地址信息,比如2022版产品目录最左侧数列Tenax™-J代表日本工厂产品,Tenax™-E代表欧洲工厂产品,而新版目录则未显示生产商信息。

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日本帝人碳纤维产品目录及性能指标
(2023年新版,绿色标注为新增碳纤维产品)
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日本帝人碳纤维产品目录及性能指标
(2022旧版,黄色标注为在2023版删除的碳纤维产品)

帝人新旧版本碳纤维产品详细对比
 

为了方便新老版本的产品对比,在上表新版目录中将增减纤维进行了标注,主要存在以下改变:

删减产品:公司2023版产品目录中删除了两款碳纤维,分别是标准模量级HTS45 P12 12K 800tex(拉伸强度4500MPa、拉伸模量240GPa)和中模量级IMS65 P12 24K 830tex(拉伸强度6000MPa、拉伸模量290GPa)。这两款碳纤维除了力学性能不同以外,其相同点在于均是使用了P12型上浆剂。

P12型上浆剂是一种热塑性上浆剂,它可以与几种热塑性树脂基体兼容,特别是与高端热塑性树脂(如PEEK或PEI)以及与中等性能热塑性树脂(如PA6、PA6-6或PA12)兼容。该上浆剂的主要优点是其耐高温性可达400℃,并且具有良好的加工性能。

与未上浆的碳纤维相比,HTS45 12K 800tex的加工工艺优越,因为纤维断裂较少。这种纤维可以很容易地加工成各种各样的纺织品,如机织物、多轴织物、混合纱线和3D织物。此外,它还可用于拉挤和预浸工艺。在基于连续纤维增强的应用过程中,它也适用于长纤维增强热塑性塑料(LFT)。

增加产品:新增一款纤维为STS40 F13 24K 1600 tex S(拉伸强度4300MPa、拉伸模量240GPa),该款产品上浆剂型号为F13,即:使用了上浆量为1.0%左右的聚氨酯型上浆剂。

高模量碳纤维:新版产品中依旧不再提供UMS 55(540GPa),从而使得帝人公司商品化碳纤维最高模量仅为UMS 45的425GPa,但在产品宣传页面中仍然保留UMS55型碳纤维信息(如下图所示)。

2023年帝人碳纤维业务动态

 

进入2023年以来,帝人公司有关碳纤维领域的研究逐渐呈现多样化趋势,并不断加强碳纤维在工业领域应用研究工作,尤其是在氢压力容器和氢燃料电池领域,在去年10月,通过与东京建设株式会社合作,计划在建筑工地进行氢燃料电池作为动力源的试验;而在今年3月,公司先后开发出了轻质便携的氢燃料电池和压力容器,后者配有三个碳纤维储氢瓶,以及使用超细碳纤维/芳纶纤维开发出行业内最薄的气体扩散层。

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而且在工业用中间材料也取得一定突破,如4月12日,帝人公司以高强度碳纤维和聚醚醚酮基体材料加工的Tenax™热塑性机织物和Tenax™ 热塑性强化层压板成功通过了国家先进材料性能中心(National Center for Advanced Materials Performance,NCAMP)的认证。

今年6月底,帝人公司宣布其位于日本静冈县的三岛工厂生产的Tenax™碳纤维和聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)前驱体纤维已获得国际可持续发展和碳认证体系的ISCC PLUS(International Sustainability and Carbon Certification)认证,这是全球首次碳纤维和PAN前驱体纤维同时获得该认证。

7月,公司在建筑用碳纤维复合材料领域取得新进展,其与株式会社熊谷组联合开发了用于耐火建筑物的高纤维纤维增强集成材料。该材料通过将帝人公司的高性能纤维增强材料“LIVELY WOODⓇ(Livelywood)”和熊谷组公司的木质耐火构件“环保型λ-WOODⅡ”绝缘(覆盖)层耐火技术相融合,来实现建筑物高耐火目标。
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帝人碳纤维产品分析

从上述帝人公司近年动态可知,公司目前主要业务是瞄准了航空飞机、汽车轻量化、新能源、建筑等领域,并将热固性预浸料和热塑性预浸料作为未来发展重点,因此公司30余款碳纤维中,标准模量级碳纤维多达25种,另外还有两款性能属于标模级的48K大丝束碳纤维;而且不同级别的纤维分别提供了具有EP、PU等不同种类上浆剂产品以配合后续预浸料使用。在高强中模型碳纤维领域,帝人只有四五款产品,且拉伸强度最高仅为6000MPa、拉伸模量最高290GPa,但只提供24K规格产品。

 

在高模碳纤维领域,帝人公司不再提供UMS 55产品并不代表完全放弃高端高模量碳纤维市场,毕竟公司具有成熟工程化制备技术,也极有可能会随市场发展而卷土重来。尤其是近年来国内外航天发展迅速,高端高模量碳纤维需求有望高速增长。与国外相比,目前国内在540GPa及以上高模量碳纤维领域工程化技术仍属空白,导致市场上尚缺少成熟商品化产品,宁波材料所碳纤维及其复合材料团队具备国产M55J(模量550GPa)、M60J(模量590GPa)级碳纤维中试稳定化生产能力,在更高级别碳纤维领域更是率先突破国产M65J碳纤维关键技术,从核心技术角度已经对国外形成一定竞争力,国内高端高模碳纤维技术突破将带动相关产业进步,并进一步助力国内航天事业的发展。