盘点2024年日本东丽及其子公司在碳纤维及复材领域的最新进展

本文主要以全球碳纤维龙头企业——日本东丽公司为主题，按照时间顺序介绍了2024年日本东丽及其子公司在碳纤维及其复合材料领域的主要进展。

2024年1月，日本东丽公司宣布成‍功开发出拉伸强度5000 MPa、拉伸模量437 GPa的M46X型碳纤维，与东丽公司2018年11月推出的M40X型碳纤维一样，该款纤维同时保持了高拉伸强度和高拉伸模量，也是该公司第三代碳纤维的最新款产品。

对于日本东丽传统的MJ系列高模量碳纤维，在拉伸强度上虽然比该公司第一代M系列有所提升，但是拉伸强度和拉伸模量始终无法兼具，成为制约该类产品应用的痛点，因此，在碳纤维保持拉伸模量超过350GPa时，传统MJ系列产品最高的拉伸强度为M40J的4.4GPa。

但这种情况在2018年发生了转变，日本东丽公司通过纤维内部石墨微晶结构的纳米级控制制备得到了超高取向的高模量碳纤维，因而推出的M40X型碳纤维拉伸模量377GPa与M40J拉伸模量相同，但是拉伸强度却由M40J的4.4GPa提高到5.7GPa。

2024年1月，东丽公司宣布成功开发出一种几乎与不锈钢一样坚固的塑料薄膜，最大拉伸强度达到1200MPa。这种高强度材料还具有聚合物优异的轻质性、绝缘性、柔韧性和其他优点。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为一种工程塑料，其分子量是普通聚乙烯的10倍。高强度纤维因其优异的强度而采用了这种材料。但它的缺点是加工性低，因为分子链很长并且高度纠缠，这使得生产具有双轴拉伸的高强度薄膜变得困难。

东丽利用其专有的挤出和双轴拉伸技术克服了上述难题，并创造了一种具有高度定向的超高分子量聚乙烯分子链的纳米结构。制备得到的薄膜几乎与不锈钢一样坚固，其拉伸强度是常用工业应用中聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的两倍以上。它也和最坚韧的芳纶塑料薄膜一样坚固。

2024年1月，东丽子公司——东丽复合材料美国公司（Toray Composite Materials AmericaInc.，TCMA）在其位于美国阿拉巴马州迪凯特的工厂举行了碳纤维生产线升级后的投产活动。

东丽庆祝TORAYCA™ T1100碳纤维的扩建试运行

这项耗资1500万美元的升级使TCMA公司的TORAYCA™ T1100碳纤维的产能翻了一番，并增加了关键的冗余度，以支持日益增长的美国国防应用需求。目前，TORAYCA™ T1100碳纤维对美国国防部的多个武器系统和未来垂直升力计划至关重要。

2024年2月，日本东丽子公司——全球领先的先进复合材料开发商和制造商Toray Advanced Composites宣布，针对其Toray Cetex®系列热塑性复合材料推出生命周期评估（LCA）计划。这一战略举措突显了该公司对环境责任的承诺，旨在量化和减少其制造过程对环境的影响。

LCA最初将专注于在其位于荷兰Nijverda的工厂生产的Toray Cetex®热塑性复合材料，并计划将该项目扩大到包括美国工厂及其热固性复合材料。评估由独立的第三方根据ISO14040和ISO14044进行，他们将为客户提供可靠的东丽复合材料排放数据，以帮助他们评估产品生命周期中的足迹。

2024年2月，东丽公司社长大矢光雄在接受NNA独家采访时宣布：东丽公司预计最迟将于2026~2028财年（具体日期为2026年4月~2029年3月）的下一期中期计划中在印度生产碳纤维。

东丽于 2018 年收购的斯里城南部土地（红框），占地约35万平方米；蓝色屋顶的建筑物是一次性尿布材料工厂，右边是树脂化合物（工程塑料）工厂，画面中央街道右侧最远的建筑物是空气过滤器工厂。

随着全球各国加速引进可再生能源的宏观背景下，风力发电叶片的前景愈加明朗，东丽公司在印度南部安德拉普拉德什邦拥有约35万平方米的新经营用地，并根据其竞争产品不断扩大的需求，拟采取设立生产基地的战略。

2024年2月，日本东丽公司官网宣布消息称，公司获得日本聚合物科学学会颁发的2023年技术类奖项，以表彰其通过纳米尺度技术调控制备得到独有的超高强度碳纤维（T1200）。该型碳纤维的性能远超传统纤维，而该奖项旨在表彰东丽在扩大碳纤维潜力和实现碳中和方面所做的贡献。

目前行业内制造商已在航空航天和体育应用中大量部署了碳纤维，来充分利用其高强度、高模量和轻重量优势，并帮助减少环境足迹。近年来，碳纤维在制造大型风力涡轮机叶片、高压储氢罐和轻型飞机部件等方面的应用不断扩大。碳纤维的性能有望在未来几年得到改善，从而克服向可持续经济转型的挑战。这些因素促使东丽开发了TORAYCA ™ T1200碳纤维，使其提供比传统碳纤维高得多的强度。

公司将着手完善其专有的纳米级结构控制技术，以设计和实现抗损伤的高韧性内部结构。TORAYCA™T1200因其为扩大碳纤维市场和实现可持续经济做出重大贡献的潜力而赢得了高度重视。

2024年2月，日本东丽公司官网宣布已于2023年12月在日本国内四个工厂（名古屋事业场、东海工厂、冈崎工厂、千叶工厂）取得ISCC PLUS认证。

未来，冈崎工厂计划于 2024 年 3 月开始采用质量平衡法使用生物质原料生产纺织品。此外，名古屋、东海和千叶工厂计划于 2025 财年开始使用质量平衡法使用回收材料生产树脂产品。今后，公司将通过在各地建立供应体系，满足生物质原料和再生原料的使用、减少CFP（碳足迹）等客户需求。

2024年3月，日本东丽公司宣布，已经开发出一种基于聚酰亚胺涂层剂（Semicofine™和Photoneece™）的兼容混合粘合（微粘合）的新型绝缘树脂材料。这种材料将被用作半导体和显示器的绝缘树脂材料。

这种新材料将传统的聚酰亚胺涂层剂与该公司的加工和粘合技术相结合，它可以在将半导体芯片与金属电极粘合的混合粘合工艺中提高半导体器件的成品率和可靠性。后续东丽将推进原型设计并向客户提供样品，其目标是在2025年获得材料认证，并在2028年开始大规模生产。

2024年3月，东丽子公司——东丽碳纤维欧洲有限公司宣布，HEAD Sports GmbH(海德体育有限公司)正在开发网球拍和匹克球拍的原型，在这些球拍中将会使用东丽碳纤维欧洲公司经ISCC PLUS标准认证的质量平衡方法生产的生物循环碳纤维。

东丽碳纤维欧洲公司和HEAD公司是生产优质高性能产品的领导者，并致力于减少其生产中的碳足迹，其中，东丽碳纤维欧洲公司是全球领先的碳纤维制造商——日本东丽工业公司的子公司，在欧洲已有40多年的历史。东丽碳纤维欧洲公司在制造和销售东丽碳纤维方面拥有丰富的经验。公司可以提供欧洲市场上最全面的碳纤维产品。

2024年4月，日本东丽公司与现代汽车集团签署了战略合作协议，将共同开发碳纤维增强塑料（CFRP）等用于提高电动汽车电机性能和安全性的材料。

东丽集团总裁(第二排左二)和现代汽车、起亚汽车的首席执行官(第二排左一)出席签署合作协议现场

目前，日本东丽公司是全球最大的碳纤维和复合材料生产商。碳纤维具有轻质、高强和耐热等优异的物理性能，广泛应用于汽车和飞机等交通领域。根据现代汽车的一份声明显示，两家公司的合作旨在为环保和高性能汽车开发轻质和高强度材料。

2024年4月，日本东丽公司与总部位于日本兵库县神户市的住友橡胶工业株式会社签订了共同开发合同，双方将共同开发下一代便携式轮椅坡道。根据合同内容，两家公司将通过技术能力和专业知识相结合，提高更安全、更舒适的性能和可维护性，为解决护理环境中的问题做出贡献。

住友橡胶开发的“Danthrop Air 2”采用了东丽公司开发的碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，CFRP）。在确保刚性和强度的同时，这也是业内便携式轮椅坡道首次采用中空结构，使其成为业界最轻级别的经JIS认证的便携式轮椅坡道，不但便于携带且易于使用，而且，还能够减少轮椅在斜坡上行驶时的冲击力。

2024年5月，全球领先的PAN基碳纤维制造商——日本东丽公司发布了最新版本的碳纤维产品目录，相比于此前2021年8月版本，更新了一款T720SC碳纤维产品，丝束规格36K，拉伸强度5880MPa、拉伸模量265GPa、断裂伸长率2.2%。

在日本东丽T720SC出现之前，大丝束碳纤维产品拉伸强度最高的一款为日本三菱公司30K规格的TRH50 30M，如下表所示，三菱这款30K规格大丝束碳纤维拉伸强度达到了5600MPa、拉伸模量255GPa。从力学性能来看，很明显，此次日本东丽公司36K规格T720SC碳纤维力学性能更优，而且刷新了大丝束碳纤维性能极值，而且根据上述专利不难看出，拉伸强度5880MPa并非其最高值，该产品实施例产品最高强度可达6600MPa。

2024年5月，日本东丽公司发布了最新的全球碳纤维市场需求情况，在公司于2023年发布的市场分析中预估2025年全球碳纤维需求达20.37万吨，但是受2023年全球风电叶片需求萎缩、压力容器需求较缓等影响，2023年全球碳纤维需求未达到预期，因此，在此次最新市场分析中，公司将2025年全球碳纤维需求由此前预估的20.37万吨下调至16.1万吨。

根据此次日本东丽最新的市场预测数据显示，2023年全球碳纤维需求已由此前的15.4万吨下调至11.7万吨，与2022年相比，也出现了一定幅度的下降，而预计2025年全球碳纤维需求将达16.1万吨，2022-2025年复合年增长率为17%；其中增速最快的依然是风电叶片领域，2022-2025年复合年增长率为23%，而压力容器、其他工业以及航空航天领域也将呈两位数的增长。

2024年5月，日本东丽公司最新版的产品宣传手册发布，根据碳纤维力学性能，目前东丽公司将其旗下的碳纤维产品分为：高强度型、中模量型、高模量型和大丝束碳纤维四大类，并对2023年10月新研发的T1200型碳纤维、2024年1月开发的M46X型碳纤维、2024年新推出的T720S碳纤维等最新开发的产品也进行了更新。

• 高强度型碳纤维：代表性产品T300、T400H、T700G/S、T720S等，值得一提的是，虽然36K规格T720S碳纤维强度高达5880MPa，但由于其模量为265GPa，低于中模量级碳纤维的294GPa，因此归类为高强度型碳纤维。
  
• 中模量型碳纤维：代表性产品T800H、T830H、T800G/S、M30S、T1000G、T1100G/S、T1200等。
• 高模量型碳纤维：主要产品包括MJ系列（M35J、M40J、M46J、M50J、M55J以及M60J）和MX系列（M40X、M46X）；另外值得关注的是东丽公司拉伸模量超过600GPa以上的M65J型碳纤维等仍为技术突破，尚未实现规模化生产。

• 大丝束碳纤维：主要为PX35型碳纤维，由子公司Zoltek提供。

2024年6月，日本东丽公司官方网站发布了截至2024年3月31日公司旗下产品的最新产能情况，根据数据显示，东丽公司全球碳纤维的总产能约为6.4万吨，由于东丽公司位于韩国、美国和法国的碳纤维工厂均于2023年下半年开始扩产、预计最快到2025年投产，因此2023年无新增产能。

日本东丽公司2024年3月全球碳纤维最新产能情况

与此同时，东丽公司的高性能树脂材料的产能达到74.5万吨，公司在日本本土还拥有腈纶纤维产能2万吨。

2024年8月，日本东丽旗下的Zoltek公司新推出了一款PX35-7型碳纤维，在公司碳纤维产品目录中，该款碳纤维是与PX35型碳纤维相并列的一款产品。该产品是一种可以与乙烯基酯树脂体系进行匹配的新产品，开发主要原因系近年来终端市场对用于乙烯基酯树脂的碳纤维产品需求不断增长。

PX35-7型碳纤维主要基于Zoltek公司专有的上浆剂，它可以与乙烯基酯树脂基体表现出优异的附着力和相容性。目前，大多数碳纤维产品主要用于增强环氧树脂体系。相关结果表明：PX35-1环氧树脂兼容型碳纤维增强乙烯基树脂复合材料时ILSS强度仅为37.5MPa，而使用PX35-7乙烯酯树脂兼容型碳纤维后复合材料ILSS可以提高到45.6MPa，提高了22%，复合材料TFS也遵循了相同的规律，但是提高幅度达到84%。

2024年8月，日本京都工业大学宣布将与日本东丽工业公司合作，到 2026 财年末开发一种模拟技术，可以展示飞行汽车在碰撞等紧急情况下的行为。

此次合作过程中，通过利用日本东丽公司在碳纤维复合材料开发过程中积累的风洞试验技术，将京都工业大学的模拟技术提升至实用水平。鉴于成本因素而且需要确保研究人员的安全，使用实际的飞行汽车进行碰撞实验很困难。而通过在虚拟空间中进行实验来代替它，将有望促进提高飞行汽车安全性的技术发展。

2024年9月，日本东丽宣布由该公司开发的用于船舶原位修复的真空辅助树脂转移成型工艺技术获得了美国船级社型式认证。

该技术针对海上浮式生产储运装置及海洋浮式储油卸油装置，通过使用碳纤维增强塑料作为对因腐蚀造成的设备厚度减小部位的标准船舶维修方法，据悉，该工艺方法也使得日本东丽公司成为全球第一家获得了ABS型号认证的公司。

2024年11月，先进材料技术的领先创新者、日本东丽子公司—东丽先进复合材料（Toray Advanced Composites）公司宣布，通过收购位于科罗拉多州Englewood的Gordon Plastics公司的资产、技术和知识产权，扩大其连续纤维增强热塑性复合材料产品范围。

东丽先进复合材料公司的投资将进一步扩大公司在连续纤维增强热塑性复合材料单向带领域的开发、测试和生产能力

东丽先进复合材料公司是开发和生产先进热塑性和热固性复合材料的领导者。公司产品已经广泛应用于航空航天、通信、汽车、消费和工业等领域。通过此次投资并购，东丽先进复合材料公司进一步扩大了连续纤维增强热塑性复合材料单向带的开发、测试和生产能力，并增强了东丽加工更高熔融温度聚合物体系的能力。

来源：碳纤维及其复合材料技术

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