【碳企研究】详细盘点索尔维Solvay公司碳纤维复合材料
摘 要
索尔维Solvay公司是总部位于比利时布鲁塞尔的跨国性化工集团，2015年收购美国第二大小丝束PAN基碳纤维生产商氰特Cytec，2017年收购德国50k碳纤维原丝生产商ECF公司。
索尔维Solvay公司也是一家既拥有PAN基碳纤维和又拥有沥青基碳纤维的生产企业之一，但由于该工业业务范围广泛，因此碳纤维业务属于锦上添花的板块，因此无论是PAN基碳纤维亦或是沥青基碳纤维，纤维主体性能不算提高。
本期文章介绍了Solvay公司概况、复合材料业务发展情况及主要产品形式，最后介绍了公司主要碳纤维性能指标以及其发展模式为国内企业带来的思考。
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索尔维（Solvay）公司概况
2015年Solvay收购美国第二大小丝束PAN基碳纤维生产商Cytec，2017年收购德国50k碳纤维原丝生产商ECF公司，同年Solvay与迪拜Strata公司成立合资公司，为波音777x提供碳纤维预浸料。
2019年底，与德国碳纤维制造商SGL碳素签署联合开发协议，以将第一批基于大丝束的中模量（IM）碳纤维复合材料推向市场，其中大丝束碳纤维由SGL碳素提供，而Solvay则负责主要结构树脂系统。
今年2月，作为航空航天业先进材料供应商，Solvay推出CYCOM®EP2750预浸料产品，这是一项市场领先的技术，适用于航空航天各级主要和次要结构，并能够生产高质量的中小型零件，如检修面板、肋形和C型框架。
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Solvay碳纤维复合材料业务
Solvay公司碳纤维复合材料业务板块涵盖内容很多，包括了碳纤维、树脂、胶黏剂、预浸料等各种形式产品，Solvay公司复合材料系统工程内容如图1所示。
图1 Solvay公司碳纤维复合材料业务
图2 从制备碳纤维小分子到最终应用的系统工程
因此，复合材料是Solvay公司主要业务板块之一，相比之下由于公司可提供各种各样产品，因此碳纤维仅仅属于很小的一块业务范围。2019年尽管受到美国波音737MAX停飞的影响，但是Solvay公司复合材料业务实现高速增长（表1）。
目前该公司复合材料业务的主要产品包括碳纤维、树脂、热固性/热塑性预浸料等。产品主要特点如下：
Solvay公司可提供一系列碳纤维产品（图3），这些碳纤维产品具有优异的结构、导热、导电和摩擦性能，可用于包括制动器、防御系统和商用飞机等各种独特的应用。
图3 Solvay公司碳纤维产品
Solvay液态树脂通过与碳纤维增强已经广泛用于航空航天一级和二级结构，可以提供单组分和双组分树脂，这些基体具有低粘度、长适用期，以及具备与预浸料产品形式相当的热机械性能。
2.3 结构粘合剂和表面处理剂
粘合剂适用于复合材料之间、复合材料与金属以及金属之间的粘合。公司开发了一系列的成型表面改善环氧薄膜，可与高压釜外可加工预浸料实现完美兼容。
对于零件制造商而言，模具材料需要高尺寸稳定性和适当的耐用性，而其具体则取决于循环使用次数。Solvay可提供基于环氧树脂和BMI的模具材料。
Solvay公司销售的复合材料加工过程产品包括真空膜、透气织物、胶带、密封胶带、软管、脱模剂等。
Solvay公司热固性复合材料可满足刚性、耐冲击性和热性能的行业标准，且目前公司大多数复合材料产品都是热固性预浸料（图4），可用于航空航天，汽车、石油和天然气等领域的各种应用中。 这种材料的耐热性、稳定性、柔韧性和耐用性使其成为经济高效且用于高性能设计的主要选择。
图4 Solvay公司碳纤维热固性预浸料
热塑性复合材料（TPC）可以用轻质且先进的材料替代钢和铝等金属，从而提供出色的可成形性、耐腐蚀性和强度，TPC优异的特性可允许设计人员制造更轻的飞机、更快的汽车以及更坚固的油气管道（图5）。Solvay公司作为TPC领先供应商，可提供了高性能热塑性聚合物产品组合。
图5 热塑性复合材料（TPC）在航空、汽车及管道中应用
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Solvay公司碳纤维性能
Solvay公司沥青基碳纤维形式较多，包括短纤维、连续纤维、研磨纤维以及专门用于导热领域的高导热纤维，但总体而言纤维力学性能不高，模量最高172GPa。
从公司碳纤维力学性能主体指标可以看出，Solvay公司较少关注高性能碳纤维领域，更多的在于碳纤维的实用性，由于公司业务范围很广，因此碳纤维通过与公司其他产品搭配使用，因此带动整个复合材料业务的增长。
Solvay公司这种重应用模式尤其是复合材料完整链条中每个环节都会形成产值，非常值得国内碳纤维企业借鉴。目前国内不少的碳纤维企业瞄准了高端碳纤维产品领域，认为性能最好代表了技术水平越高，而Solvay公司则证明碳纤维实现应用更重要，因此虽然公司碳纤维性能不高，但却并不影响其成为全球领先的航空航天复合材料供应商之一。
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