原絲落后研用脫節質(zhì)量不高

國產(chǎn)碳纖維緣何依然“脆弱”

10月11日訊　“近10年來(lái)我國碳纖維關(guān)鍵技術(shù)相繼取得重大突破，碳纖維產(chǎn)業(yè)規模雛形已具。但原絲落后、研用脫節正制約著(zhù)碳纖維產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。”日前，2012年全國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展會(huì )議在吉林召開(kāi)，業(yè)內專(zhuān)家指出，碳纖維作為復合材料最重要的增強項之一，已被國家納入戰略性新興產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向，我國需要多措并舉，來(lái)提升該行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和國內外競爭力。

落后發(fā)達國家30年

2003年11月，國產(chǎn)碳纖維第一次第三方獨立檢測，我國T300級碳纖維抽樣產(chǎn)品的3項主要指標，其穩定性存在很大問(wèn)題。但中國證券網(wǎng)的相關(guān)數據顯示，經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展，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年代海外在碳纖維研發(fā)方面的水平，同時(shí)由于T300級碳纖維實(shí)現了國產(chǎn)化，打破了國外壟斷，迫使進(jìn)口價(jià)格大幅度下降。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。T700級正在進(jìn)行中試放大，T800級正在實(shí)驗室研制。

中國不飽和聚酯樹(shù)脂行業(yè)協(xié)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)趙鴻漢認為，目前世界碳纖維的技術(shù)格局是：一些發(fā)達國家壟斷關(guān)鍵技術(shù)，國內則處于起步階段。世界碳纖維技術(shù)主要掌握在東亞個(gè)別國家，技術(shù)嚴格保密。而美國赫克塞爾(Hexcel)、阿莫科(Amoco)和卓爾泰克(Zoltek)等其他碳纖維企業(yè)均處于成長(cháng)階段，生產(chǎn)工藝還處于不斷完善階段。

造成這種差距的原因究竟在哪里？中科院化學(xué)所博士徐堅認為，原絲落后是制約我國碳纖維技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸之一。先天不足，后天則很難有所突破。在碳纖維制備過(guò)程中，僅單體聚合和聚合物紡絲這一流程，就有將近200米生產(chǎn)線(xiàn)，上千個(gè)工藝控制點(diǎn)，調整其中任意一個(gè)控制點(diǎn)都可能在產(chǎn)品產(chǎn)生影響。原絲預氧化還有近200米生產(chǎn)線(xiàn)以及上千個(gè)工藝控制點(diǎn)。對于這些問(wèn)題，如果只知其然而不知其所以然，就很難控制好這一復雜過(guò)程，目前在沒(méi)有充分研發(fā)和相關(guān)數據支撐條件下，難以用理論和模型來(lái)描述這一復雜過(guò)程，以及影響因素眾多的碳纖維結構形態(tài)—性能—工藝條件的相關(guān)性。

制約我國碳纖維發(fā)展的瓶頸之二是耐高溫材料及大型高溫爐。國產(chǎn)碳化爐采用僅能允許在1400℃以下溫度使用的碳化硅作為發(fā)熱體，高溫環(huán)境下碳化硅抗負荷強度低，不能制作大尺寸工業(yè)規模碳化爐，無(wú)法實(shí)現1500℃的最佳工藝。國外采用高純石墨材料1800℃以上的高溫碳化爐，嚴格限制對我國的出口，中等規模的高溫碳化爐進(jìn)口價(jià)格高，導致國產(chǎn)碳纖維裝備的建設成本過(guò)高，無(wú)法與進(jìn)口纖維競爭。

實(shí)質(zhì)突破有待技術(shù)創(chuàng )新

與會(huì )專(zhuān)家認為，企業(yè)應是技術(shù)創(chuàng )新主體。目前，我國碳纖維研發(fā)仍然以科研機構為主體，加之部門(mén)各行其是，利益條塊分割，造成碳纖維技術(shù)的研發(fā)和應用互為脫節。技術(shù)創(chuàng )新集成要從以科研單位為主體轉變?yōu)橐云髽I(yè)為主體。碳纖維制備過(guò)程中包括溶液聚合、纖維成型、氧化碳化、表面處理等多道工藝，工藝總路線(xiàn)可能超過(guò)350米，那么長(cháng)的生產(chǎn)線(xiàn)以及如此復雜的控制系統，要堅持以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng )新，才能把技術(shù)有效地集成起來(lái)。

徐堅認為，碳纖維是跨高分子化學(xué)、無(wú)機化學(xué)、材料科學(xué)、紡絲工程、高溫氧化工程等多學(xué)科交叉領(lǐng)域。我國的碳纖維技術(shù)研發(fā)在許多方面科學(xué)基礎薄弱，關(guān)鍵技術(shù)控制點(diǎn)不清晰，系統集成無(wú)法形成。企業(yè)各有所長(cháng)，但都沒(méi)有全面掌握原絲和碳絲生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，加之企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)相互保密，導致國家科研投入雖高，但效益十分低下。據悉，我國目前已頒布和實(shí)施了世界上第一份原絲分析表征的國家標準，但由于缺乏原絲樣品，盡管建立了方法或模型，卻沒(méi)有數據。企業(yè)不愿意拿出樣品，科研單位空有檢測能力卻只能望洋興嘆。

徐堅呼吁，國內建立第三方獨立測評機制已經(jīng)迫在眉睫。目前，我國碳纖維市場(chǎng)需求在7000～8000噸，以體育休閑用品、航空航天、工業(yè)領(lǐng)域的應用為主。其中，工業(yè)領(lǐng)域的應用正在急速擴大，將成為主要的應用領(lǐng)域。然而，2011年我國碳纖維規劃產(chǎn)能7萬(wàn)噸，其中建成1萬(wàn)噸，開(kāi)工投產(chǎn)的僅2000噸。而且產(chǎn)能分散，開(kāi)工不足，裝置閑置。在強化纖維制備基礎研究、突破關(guān)鍵技術(shù)的同時(shí)，加強碳纖維領(lǐng)域的人才培養和團隊建設，以應用需求牽引碳纖維產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。“在國家出臺扶持碳纖維產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展的政策措施的同時(shí)，我們應該重視運行機制和體系的創(chuàng )新，堅持公平公正的第三方獨立測評機構，建立檢測公用平臺，堅持公平競爭、擇優(yōu)選擇、獨立考評、風(fēng)險共擔的創(chuàng )新機制。”徐堅說(shuō)。

記者 羅兵

來(lái)源： 中國紡織網(wǎng)

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