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国产碳纤维落后发达国家30年实质突破有待技术创新-【资讯】

发布时间:2021-09-21 14:56:32 阅读: 来源:点钞机厂家

原丝落后研用脱节质量不高 国产碳纤维缘何依然“脆弱”

“近10年来我国碳纤维关键技术相继取得重大突破,碳纤维产业规模雏形已具。但原丝落后、研用脱节正制约着碳纤维产业的进一步发展。”日前,2012年全国碳纤维产业发展会议在吉林召开,业内专家指出,碳纤维作为复合材料最重要的增强项之一,已被国家纳入战略性新兴产业的重要发展方向,我国需要多措并举,来提升该行业的产品质量和国内外竞争力。

落后发达国家30年

2003年11月,国产碳纤维第一次第三方独立检测,我国T300级碳纤维抽样产品的3项主要指标,其稳定性存在很大问题。但中国证券网的相关数据显示,经过近10年的发展,目前国内有一两个单位的产品品质已超过T300级的性能指标,达到了T400级水平,并且可以小批量生产。这处于上世纪80年代海外在碳纤维研发方面的水平,同时由于T300级碳纤维实现了国产化,打破了国外垄断,迫使进口价格大幅度下降。从总体形势来看,我国当前处于由T300通用级向高性能的T700和T800发展的过渡期。T700级正在进行中试放大,T800级正在实验室研制。

中国不饱和聚酯树脂行业协会副秘书长赵鸿汉认为,目前世界碳纤维的技术格局是:一些发达国家垄断关键技术,国内则处于起步阶段。世界碳纤维技术主要掌握在东亚个别国家,技术严格保密。而美国赫克塞尔(Hexcel)、阿莫科(Amoco)和卓尔泰克(Zoltek)等其他碳纤维企业均处于成长阶段,生产工艺还处于不断完善阶段。

造成这种差距的原因究竟在哪里?中科院化学所博士徐坚认为,原丝落后是制约我国碳纤维技术发展的主要瓶颈之一。先天不足,后天则很难有所突破。在碳纤维制备过程中,仅单体聚合和聚合物纺丝这一流程,就有将近200米生产线,上千个工艺控制点,调整其中任意一个控制点都可能在产品产生影响。原丝预氧化还有近200米生产线以及上千个工艺控制点。对于这些问题,如果只知其然而不知其所以然,就很难控制好这一复杂过程,目前在没有充分研发和相关数据支撑条件下,难以用理论和模型来描述这一复杂过程,以及影响因素众多的碳纤维结构形态—性能—工艺条件的相关性。

制约我国碳纤维发展的瓶颈之二是耐高温材料及大型高温炉。国产碳化炉采用仅能允许在1400℃以下温度使用的碳化硅作为发热体,高温环境下碳化硅抗负荷强度低,不能制作大尺寸工业规模碳化炉,无法实现1500℃的最佳工艺。国外采用高纯石墨材料1800℃以上的高温碳化炉,严格限制对我国的出口,中等规模的高温碳化炉进口价格高,导致国产碳纤维装备的建设成本过高,无法与进口纤维竞争。

实质突破有待技术创新

与会专家认为,企业应是技术创新主体。目前,我国碳纤维研发仍然以科研机构为主体,加之部门各行其是,利益条块分割,造成碳纤维技术的研发和应用互为脱节。技术创新集成要从以科研单位为主体转变为以企业为主体。碳纤维制备过程中包括溶液聚合、纤维成型、氧化碳化、表面处理等多道工艺,工艺总路线可能超过350米,那么长的生产线以及如此复杂的控制系统,要坚持以企业为主体的技术创新,才能把技术有效地集成起来。

徐坚认为,碳纤维是跨高分子化学、无机化学、材料科学、纺丝工程、高温氧化工程等多学科交叉领域。我国的碳纤维技术研发在许多方面科学基础薄弱,关键技术控制点不清晰,系统集成无法形成。企业各有所长,但都没有全面掌握原丝和碳丝生产的关键技术,加之企业的生产线相互保密,导致国家科研投入虽高,但效益十分低下。据悉,我国目前已颁布和实施了世界上第一份原丝分析表征的国家标准,但由于缺乏原丝样品,尽管建立了方法或模型,却没有数据。企业不愿意拿出样品,科研单位空有检测能力却只能望洋兴叹。

徐坚呼吁,国内建立第三方独立测评机制已经迫在眉睫。目前,我国碳纤维市场需求在7000~8000吨,以体育休闲用品、航空航天、工业领域的应用为主。其中,工业领域的应用正在急速扩大,将成为主要的应用领域。然而,2011年我国碳纤维规划产能7万吨,其中建成1万吨,开工投产的仅2000吨。而且产能分散,开工不足,装置闲置。在强化纤维制备基础研究、突破关键技术的同时,加强碳纤维领域的人才培养和团队建设,以应用需求牵引碳纤维产业的健康发展。“在国家出台扶持碳纤维产业可持续发展的政策措施的同时,我们应该重视运行机制和体系的创新,坚持公平公正的第三方独立测评机构,建立检测公用平台,坚持公平竞争、择优选择、独立考评、风险共担的创新机制。”徐坚说。

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