打破國外高性能碳纖維企業(yè)對我國市場的長期壟斷

　　2017年獲得國家科技進步一等獎的干噴濕紡千噸級高強/百噸級中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項目，突破了干噴濕紡高強/中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了國產(chǎn)碳纖維批量供應(yīng)，填補了我國以干噴濕紡工藝為代表的高性能碳纖維生產(chǎn)技術(shù)空白，更打破了國外高性能碳纖維企業(yè)對我國市場的長期壟斷。

　　據(jù)該項目第一完成人、中復神鷹碳纖維公司董事長張國良介紹，碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量的新型纖維材料，被稱為“新材料之王”，廣泛應(yīng)用于航空、航天和國防軍工、體育器材等領(lǐng)域，是國家安全、武器裝備急需的關(guān)鍵戰(zhàn)略物資，也是國外長期技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷的敏感材料。

　　我國碳纖維研究始于上世紀60～70年代，但是由于生產(chǎn)周期長，而且生產(chǎn)工藝涉及高分子聚合、高分子聚合物凝固成形、高溫氧化碳化等多種物理和化學形態(tài)的變化，研發(fā)一直處于實驗室小規(guī)模生產(chǎn)測試階段。再加上生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備落后，碳纖維質(zhì)量和性能穩(wěn)定性也較差，我國碳纖維市場曾長期處于進口產(chǎn)品壟斷狀態(tài)，高昂的進口價格和嚴苛的技術(shù)封鎖，嚴重制約著我國碳纖維的發(fā)展。

　　2000年8月，我國專門成立了以兩院院士師昌緒為組長的“聚丙烯腈基(PAN)碳纖維發(fā)展對策研究”課題組。時任國家主席胡錦濤和總理溫家寶多次批示，必須把我國碳纖維及其復合材料搞上去。

　　在這樣的時代背景下，中復神鷹聯(lián)合東華大學、江蘇鷹游紡機有限公司開展了國產(chǎn)碳纖維的研發(fā)攻關(guān)。研發(fā)團隊突破了制備高性能碳纖維的先進技術(shù)——干噴濕紡?！芭c濕法碳纖維相比，干噴濕紡技術(shù)產(chǎn)品力學性能大幅提升、生產(chǎn)效率顯著提高、能耗大幅降低，成為生產(chǎn)高性能碳纖維的全新技術(shù)?！睆垏冀榻B道。干噴濕紡工藝被認為是今后碳纖維生產(chǎn)的主流工藝，但也是碳纖維行業(yè)公認的難以突破的紡絲技術(shù)，此前國際上僅有少數(shù)幾家國外公司掌握。

　　這一關(guān)鍵技術(shù)的突破，使紡絲速度可以達到每分鐘400米以上，是傳統(tǒng)濕法紡絲的5倍。突破干噴濕紡關(guān)鍵技術(shù)后，研究團隊又開發(fā)了均質(zhì)聚合系統(tǒng)、高效環(huán)保脫單、穩(wěn)定干噴濕紡、節(jié)能預(yù)氧化成套技術(shù)，打造了我國*采用干噴濕紡工藝的千噸級碳纖維生產(chǎn)線。

　　如今，隨著技術(shù)的不斷革新改進，該條生產(chǎn)線在實現(xiàn)連續(xù)化穩(wěn)定生產(chǎn)的同時，產(chǎn)出的碳纖維產(chǎn)品性能和品質(zhì)都有了大幅提高，力學性能達到進口T700S碳纖維水平，并批量供應(yīng)市場，極大促進了我國碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國工程院院士孫晉良這樣評價，該項目建設(shè)的基于干噴濕紡工藝的碳纖維生產(chǎn)線，研發(fā)技術(shù)水平達到國內(nèi)*，部分性能指標超過國外同類產(chǎn)品水平。據(jù)國內(nèi)碳纖維行業(yè)權(quán)威測試中心北航和北化國家實驗室測試，該項目生產(chǎn)碳纖維一致性指標達到國際*。

　　目前，中復神鷹已成為我國*、世界第三個攻克干噴濕紡工藝難題的企業(yè)，其碳纖維年產(chǎn)能達到6000噸，連續(xù)多年在國內(nèi)纖維市場占有率達60%。

　　歷時12年，投入資金超過20億元，中復神鷹連續(xù)攻克了碳纖維生產(chǎn)原液制備技術(shù)，設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)，PAN纖維快速均質(zhì)預(yù)氧化、碳化集成技術(shù)，并構(gòu)建了干噴濕紡千噸級高強/百噸級中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)體系，建成了首套具有完全自主產(chǎn)權(quán)的干噴濕紡碳纖維生產(chǎn)成套裝備?！叭欢覀兊漠a(chǎn)品在某些方面與國外先進的產(chǎn)品相比還有差距，比如品種結(jié)構(gòu)不齊全，但我相信通過努力，要趕上國外碳纖維的水平指日可待。”張國良表示。

　　截至目前，該項目已獲授權(quán)專利17項，其中發(fā)明專利13項，發(fā)表論文41篇，開發(fā)的T700與T800碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到航空航天、碳芯電纜等領(lǐng)域，T1000和T1100碳纖維的技術(shù)攻關(guān)也正在進行。

　　“未來，我們還要繼續(xù)做中國人自己的碳纖維。我們將立足于干噴濕法碳纖維技術(shù)，在‘十三五’期間建成萬噸級碳纖維生產(chǎn)基地，不斷提高和完善國產(chǎn)碳纖維性能，開發(fā)更高強度和模量的產(chǎn)品，進一步降低生產(chǎn)成本，早日實現(xiàn)進口產(chǎn)品的替代。”張國良這樣說。