7月9日訊　日前，江蘇連云港神鷹自行車(chē)有限責任公司生產(chǎn)出完全擁有自主知識產(chǎn)權的僅有6公斤重的碳纖維自行車(chē)，其主要原料碳纖維全部由中復神鷹碳纖維有限責任公司提供。這種自行車(chē)已通過(guò)歐洲碳纖維自行車(chē)質(zhì)量認證，價(jià)格僅為同類(lèi)進(jìn)口碳纖維自行車(chē)的1/3。公司年產(chǎn)10萬(wàn)輛碳纖維自行車(chē)一期工程將于年內開(kāi)工建設。與普通材質(zhì)自行車(chē)相比，碳纖維自行車(chē)具有質(zhì)輕耐用、節省體力的特點(diǎn)。作為自行車(chē)車(chē)體材料，這僅僅是碳纖維應用領(lǐng)域的一個(gè)小小實(shí)例。

碳纖維離我們的日常生活越來(lái)越近，這種比頭發(fā)絲細100倍的纖維狀碳材料，它的密度不到鋼的1/4，但抗拉強度卻是鋼的7～9倍，抗拉彈性也高于鋼，碳纖維比鋁輕、比鋼硬。由于質(zhì)輕，碳纖維復合材料質(zhì)量大約是鋼的20%，依據纖維等級和方向性，甚至可以達到類(lèi)似鋼材的強度。此外，碳纖維還不生銹，使用碳纖維材料可以大幅降低產(chǎn)品體重，因而可顯著(zhù)提高燃料效率，用其生產(chǎn)的飛機、汽車(chē)，可節約大量燃油。

碳纖維由于具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、導電和導熱等性能，因而使其成為一種兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性?xún)纱筇卣鞯幕ば虏牧希切乱淮鰪娎w維。目前，碳纖維不僅廣泛應用在航空航天、軍事工業(yè)，而且在汽車(chē)構件、風(fēng)力發(fā)電葉片、核電、油田鉆探、體育用品、碳纖維復合芯電纜以及建筑補強材料領(lǐng)域也存在巨大應用空間。

困境一：生產(chǎn)技術(shù)遠落后于發(fā)達國家

由于碳纖維應用領(lǐng)域涉及到國家的國防和軍工，因此，碳纖維的技術(shù)及生產(chǎn)設備各國都嚴格保密。日本、美國等主要生產(chǎn)公司長(cháng)期以來(lái)不但對高性能特種原絲制備技術(shù)高度保密、不肯轉讓?zhuān)膊怀鍪鄹咝阅芴胤N原絲產(chǎn)品，而且成套技術(shù)引進(jìn)的可能性也很小。

據中科院山西煤炭化學(xué)研究所研究員賀福介紹，我國T300通用級產(chǎn)業(yè)化已取得突破性進(jìn)展，百?lài)嵓壓颓嵓壧祭w維已投入生產(chǎn)；T700級正在進(jìn)行中試放大，T800級正在實(shí)驗室研制。目前國內有一兩個(gè)單位的產(chǎn)品品質(zhì)已超過(guò)T300級的性能指標，達到了T400級水平，并且可以小批量生產(chǎn)。這處于上世紀80年代日本東麗公司在碳纖維研發(fā)方面的水平。從總體形勢來(lái)看，我國當前處于由T300通用級向高性能的T700和T800發(fā)展的過(guò)渡期。

但是由于應用領(lǐng)域的不同，對碳纖維及其復合材料的質(zhì)量要求也不同。也就是說(shuō)，僅有通用級T300是遠不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的。因此，賀福認為，必須研制高性能的T700、T800和T1000級的碳纖維。他舉例說(shuō)，制造大飛機的一次結構材料需要用T800H級及其復合材料P2302(T800H/3902-2)；制造碳纖維復合芯鋁絞電纜(ACCC)也需要T700S級。因此，研制高性能碳纖維已是當務(wù)之急。未來(lái)的主導產(chǎn)品應是T700和T800級，并且T700級將逐步取代T300級，成為新一代通用級碳纖維。

困境二：規模小數量多重復研發(fā)

我國對碳纖維的研究起步并不晚，雖取得了一些進(jìn)展，但多年來(lái)發(fā)展較為緩慢。據上海擎督信息科技公司金秋能源化工工作室創(chuàng )辦人錢(qián)伯章高工介紹，我國自20世紀60年代由中科院長(cháng)春應用化學(xué)研究所率先開(kāi)始PAN基碳纖維的研究，70年代初完成了連續化中試裝置。其后上海合成纖維研究所、中科院山西煤化所、北京化工大學(xué)、山東工業(yè)大學(xué)等也開(kāi)始研究工作，并于80年代中期通過(guò)了中試，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化試生產(chǎn)階段，先后建成了從年產(chǎn)幾百千克到幾噸的小試裝置和年產(chǎn)幾十噸的中試裝置。但總體而言，不論是技術(shù)水平、生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量等都與國外先進(jìn)水平有較大的差距。

進(jìn)入21世紀以來(lái)，國內碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，安徽華皖碳纖維公司率先引進(jìn)了年產(chǎn)500噸原絲、200噸PAN基碳纖維生產(chǎn)裝置，成功填補我國碳纖維及原絲工業(yè)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)空白。

從2000年開(kāi)始，我國碳纖維向技術(shù)多元化發(fā)展，放棄了原來(lái)的硝酸法原絲制造技術(shù)，采用以二甲基亞砜為溶劑的一步法濕法紡絲技術(shù)獲得成功。目前利用自主技術(shù)研制的少數國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達到國際同類(lèi)產(chǎn)品水平。

據錢(qián)伯章介紹，近年來(lái)，國家有關(guān)部委已將碳纖維技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程作為我國的一項戰略任務(wù)。隨后，一些企業(yè)相繼加入碳纖維生產(chǎn)行列。目前，我國已有吉林神舟碳纖維公司、山東天泰新材料股份有限公司、浙江嘉興中寶碳纖維有限公司、保定天鵝化纖集團、大連興科碳纖維有限公司、山西恒天紡織新纖維科技有限公司等生產(chǎn)規模大小不一的碳纖維生產(chǎn)廠(chǎng)家，合計年生產(chǎn)能力為2310噸。據不完全統計，目前擬建和在建的碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有11家，合計生產(chǎn)能力為原絲年產(chǎn)量7100噸、碳纖維1560噸，其中在建企業(yè)為4家，合計生產(chǎn)能力為原絲年產(chǎn)量1100噸、碳纖維470噸。

反觀(guān)全球，由于碳纖維生產(chǎn)工藝復雜，至今世界上規模企業(yè)不超過(guò)12家。他們分別是日本的東麗、東邦和三菱麗陽(yáng)，美國的氰特工業(yè)公司(Cytec)、赫克塞爾(Hexcel)公司、卓爾泰克(Zoltek)公司、阿莫科(Amoco)公司，德國的SGL，韓國泰光產(chǎn)業(yè)公司以及中國臺灣的臺塑公司等。其中領(lǐng)先的生產(chǎn)商有日本的三菱麗陽(yáng)、東邦和東麗以及美國Cytec、Hexcel公司等。2008年，我國全面啟動(dòng)和實(shí)施的大飛機重大專(zhuān)項整體配套項目中，包括了碳纖維在內的諸多化工新材料項目，隨著(zhù)以該專(zhuān)項為代表的國內各領(lǐng)域對碳纖維產(chǎn)品需求的增加，許多碳纖維研究項目或千噸級產(chǎn)業(yè)化項目紛紛啟動(dòng)。然而，由于我國碳纖維行業(yè)缺乏具有自主知識產(chǎn)權的核心產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不會(huì )一蹴而就，但發(fā)展契機已到。

據介紹，從技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化轉化的難度更大，因此碳纖維要真正實(shí)現國產(chǎn)化還需要一個(gè)漫長(cháng)的過(guò)程。由于市場(chǎng)短缺，近年來(lái)國內出現了“碳纖維熱”。但應指出，雖然當前國內市場(chǎng)對碳纖維產(chǎn)品需求較大，但盲目發(fā)展存在很大風(fēng)險，這些千噸級項目實(shí)施幾年以后市場(chǎng)出現過(guò)剩將成為必然。

據相關(guān)部門(mén)預測，世界碳纖維需求每年將以大約13%的速度飛速增長(cháng)，2010年，PAN基碳纖維的全球需求量將達5萬(wàn)噸，到2012年將達6萬(wàn)噸，預計到2018年需求量將達到10萬(wàn)噸。

為此，全球七大碳纖維制造商(東麗、東邦、三菱麗陽(yáng)、SGL、Hexcel、Cytec和Zoltek)已宣布計劃在未來(lái)3～5年內擴產(chǎn)78%，總投資額為87970萬(wàn)歐元。有關(guān)專(zhuān)家預計，短期看來(lái)，碳纖維會(huì )供不應求，但到2012年，供應可能會(huì )超過(guò)需求。

突圍之路一：握緊拳頭形成合力

如何在供應超過(guò)需求的前景下，快速提升中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的升級步速？錢(qián)伯章認為，國內在制約碳纖維發(fā)展的諸多原因中，PAN原絲水平的落后是制約碳纖維生產(chǎn)水平提高的瓶頸，不僅影響碳纖維的質(zhì)量，而且影響其產(chǎn)量、生產(chǎn)成本和市場(chǎng)競爭能力。

當前我國亟待掌握高性能PAN基原絲生產(chǎn)技術(shù)，搶占市場(chǎng)先機。在完善碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的前提下，盡快在PAN基原絲制造工藝技術(shù)上取得突破，發(fā)展高質(zhì)量的上游產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)，保證碳纖維生產(chǎn)穩定、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，從而在關(guān)鍵技術(shù)上打破國外的封鎖與壟斷。

為此，各大科研機構、企業(yè)應該握緊拳頭形成合力，避免重復引進(jìn)、重復研究的現象，少走彎路、節約成本。

錢(qián)伯章建議，國家對其扶持應主要集中于建立互通有無(wú)的系統化研究網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)加大投入及稅收、信貸等政策傾斜，以鼓勵碳纖維生產(chǎn)企業(yè)、原料生產(chǎn)企業(yè)和有實(shí)力的投資企業(yè)，特別是對開(kāi)拓性企業(yè)財力上的傾斜力度。盡管我國對碳纖維的生產(chǎn)有明確的規劃和目標任務(wù)，但重復引進(jìn)、重復研究現象仍然非常嚴重。國家應重點(diǎn)扶持幾個(gè)成功企業(yè)，大力協(xié)同，優(yōu)化布局，整合資源，合作攻關(guān)，防止低水平重復建設和盲目發(fā)展，實(shí)現讓更多企業(yè)少走彎路、節約成本的目標。使我國成為獨立掌握、自主擁有技術(shù)和實(shí)現產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的國家。

錢(qián)伯章同時(shí)建議，要借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，加強產(chǎn)學(xué)研用緊密結合，建立相關(guān)機制，把高性能纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升到國家戰略高度，使我國碳纖維產(chǎn)業(yè)能夠快速健康地發(fā)展。

突圍之路二：著(zhù)眼于循環(huán)利用

近年來(lái)，國外對碳纖維技術(shù)開(kāi)發(fā)研究集中在提高性能、降低成本方面。日本東麗公司根據先進(jìn)復合材料市場(chǎng)發(fā)展的需求，已決定逐步淘汰T300類(lèi)碳纖維，重點(diǎn)發(fā)展拉伸強度為4000～5000MPa、價(jià)格與T300基本相當的碳纖維品種，同時(shí)由于大絲束碳纖維性?xún)r(jià)比較高，也開(kāi)始發(fā)展大絲束碳纖維，如最新開(kāi)發(fā)的T6005、T7005、T700G等。

另外，一些企業(yè)重視研發(fā)環(huán)境友好型循環(huán)碳纖維。日本東麗、帝人和三菱麗陽(yáng)計劃聯(lián)手大規模生產(chǎn)循環(huán)碳纖維，以促進(jìn)高強輕質(zhì)材料的回收利用。

碳纖維制品多用于特殊領(lǐng)域，其使用壽命和更新周期均有嚴格要求，大量廢棄的碳纖維產(chǎn)品亟待處理。據日本三菱麗陽(yáng)估計，目前全球廢棄的碳纖維大約為1萬(wàn)噸，2010年可達2萬(wàn)噸。隨著(zhù)碳纖維生產(chǎn)能力的擴大及增強材料的大量使用，對環(huán)境友好的趨勢要求企業(yè)重視碳纖維的回收利用。發(fā)達國家已開(kāi)始了這項工作：德國TITK研究所開(kāi)發(fā)的新工藝，不采用撕切處理就能從廢棄碳纖維紡織品中獲取長(cháng)度≥20mm，一般長(cháng)度為30mm～70mm的碳纖維；西班牙INASMET運輸安全機構采用化學(xué)和熱解處理技術(shù)開(kāi)發(fā)了碳纖維–環(huán)氧樹(shù)酯復合材料回收再利用的新途徑，其回收產(chǎn)品可用于一般的碳纖維制品。

日本東麗公司、帝人公司和三菱麗陽(yáng)公司于2009年建立一個(gè)合資企業(yè)，從飛機和其他設備中回收和循環(huán)利用使用過(guò)的碳纖維。循環(huán)碳纖維的年產(chǎn)量將從開(kāi)始的幾百?lài)嵲黾拥侥壳笆澜缱畲螽a(chǎn)量1000噸。

目前，我國在碳纖維循環(huán)利用方面，是否也應借鑒國外的先進(jìn)理念，納入研發(fā)范圍之內？畢竟站在巨人的肩膀上，可以讓我們看得更高更遠。

來(lái)源： 中國紡織網(wǎng)

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