小结·中间相沥青基碳纤维研制现状及发展趋势

碳纤维生产技术

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一、MPCF简介

中间相沥青基碳纤维（MPCF）是一种含碳量大于99%的高性能碳纤维。原料中间相沥青来源于石油、煤焦油、萘和木质素，经纺丝、不熔化、碳化、石墨化工艺制备而成。

MPCF具有超高模量、超高热导率、低膨胀系数的优异特性。

二、MPCF应用实例

MPCF主要应用在航空航天、工业制造、运动休闲，电子科技等四大领域。根据不同的特性，满足不同的需求。

三、MPCF研制现状

1、国外现状：美国氢特公司，年产230吨（石油系）；日本三菱年产1000吨（煤系）；日本石墨纤维公司年产180吨（煤系）。其中石油系易制得高导热碳纤维，煤系易制得高模量碳纤维。

2、国内现状：主要研究机构：北京化工大学、山西煤化所、湖南大学、天津大学、东华大学。其中，北京化工大学在实验室建成国内第一条中间相沥青基碳纤维试验线，并与企业合作，成功开发出高性能产品。

国内生产MPCF生产单位：陕西天策、上海高模高强（上海交大为主体）、辽宁诺科（清华大学化工系）、山东瑞成。

国内中间相沥青生产单位：济宁科能（煤系、实现吨级供货）、常州黑玛、北京特米纳特、南雄碳谷。

3、天策进展：中间相沥青与北京化工大学合作，以通用级沥青（光学各向同性）为原料具体流程如下：

从上图流程可以看出：原料没有具体说明，应该是以石油渣油作为原料，加氢处理改善分子结构，降低粘度，提高中间相收率；减压蒸馏主要是为了轻相重相分离，取轻相继续处理，灰分和其他杂质留在重相当中；组分调配改善粘度，使分子量更集中，提高收率，提高中间相含量；加压聚合进行脱氢断键聚合反应形成中间相；减压处理去除反应过程中轻组分，为下一步纺丝做准备，轻组分多在熔融纺丝时拉丝容易断，不能形成连续纺丝。

中间相沥青指标如下：

与煤系中间相沥青相比，密度低，中间相含量高，QI低，说明加氢处理、减压蒸馏、和组分调制作用明显，由此得到的分子量分布集中且与煤系相比分子量低，中间相呈流体状易于纺丝。

纺丝：实现500孔连续纺丝，并可制备1K,2K,3K,6K原丝，连续长度5000米以上，年产能5吨。

连续预氧化-碳化-石墨化：单批次40kg，连续长度500m以上，年产能1.5吨。

四、MPCF发展趋势

1、国外趋势：现有生产单位扩大产能，下游应用开发相关的产品，扩大应用领域；保密度提高。

2、国内趋势：研究热度增加；产品性能提升迅速；需求数量增加，降低成本势在必行；与石油化工企业深度合作；加强研发应用；主要应用领域开扩。

五、总结与展望

1、天策中间相沥青小试工艺基本成熟；

2、打通了从原料到碳纤维的生产工艺流程；

3、市场需求增加，低成本、高性能势在必行；

4、上下游协作，共同合作研发，加快工业化进程。

致谢：感谢陕西天策孙海成老师的授课，感谢寻材问料提供的平台。

来源：小王说炭材

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来源：碳纤维生产技术

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