傳統的高強型碳纖維,具有高拉伸強度和高斷裂延伸率特征,但抵抗變形能力較弱;而高模型碳纖維則具有高拉伸模量,但強度和斷裂延伸率(0.7%~1.2%)較低。日本東麗於2018年報道瞭最新一代碳纖維産品M40X,其強度達5700MPa,模量377 GPa,斷裂伸長率1.51%,該産品兼顧瞭高強、高模和高韌性。目标市場主要爲高端體育器材、航空、航天等領域,将在T800和M40J級碳纖維基礎上進一步提升制件高強度、高剛度、輕質化性能均衡。此外,赫氏HexTow HM50(拉伸強度5723 MPa、拉伸模量345 GPa)、HexTow HM54(拉伸強度4826 MPa、拉伸模量372 GPa)纖維分别於2019年、2020年實現商品化。
國内開展M40X級碳纖維研究的單位主要有江蘇恒神股份有限公司、北京化工大學、威海拓展、中科院甯波材料所等。
恒神於2019年6月啓動HM50E碳纖維的研制,其産品性能完全對标東麗M40X級碳纖維,其拉伸強度≥5700MPa,拉伸模量≥377GPa。並於2022年9月完成工程化驗證,應用驗證滿足客戶需求。2022年10月進入工程化穩定生産和批量供應階段。


圖1 HM50E碳纖維研制曆程
恒神通過生産過程持續優化,通過聚合系統控溫精度提升,紡絲凝固浴場均勻穩定性優化,石墨化結構調控與納米缺陷控制技術研究,碳纖維強度進一步提升,最終實現碳纖維強度≥5800MPa,拉伸模量≥377GPa,較東麗M40X碳纖維性能有瞭進一步提升。

圖2 HF55M碳纖維産品
因此,HM50E碳纖維牌号替更名爲HF55M,主要是考慮該産品性能升級後碳纖維牌号序号劃分及與國外某産品牌号的區分。
恒神HF55M碳纖維兼具瞭高強度、高模量、高斷裂延伸的性能優勢。能夠滿足我國航空航天、武器裝備、高端體育器材等領域對材料強度、模量、剛度、減重等性能有綜合要求的迫切需求。該産品的推廣應用,将進一步完善瞭國産碳纖維體系,解決瞭新一代碳纖維卡脖子的技術難題。
同時,爲滿足恒神高模系列碳纖維的批量穩定供應,恒神已完成産線升級,目前具備年産兩百噸高模量碳纖維的生産能力(按M40J-12K級12K計),恒神高模系列碳纖維主要包括HM37(M40J級)、HM55(M55J級)、HF55M(M40X級)等。
科技賦能發展,創新決勝未來。高質量跨越式發展離不開科技創新,科技創新如同撬動新事物的杠杆。恒神股份牢牢堅持以科技創新爲引領,緊盯行業趨勢、搶占變革先機,推動科技創新持續走深走實,将創新“基因”不斷融入高質量發展“血脈”。(徐盼盼)

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