关注ℱ关键技术产业化助推 碳纤维行业跃升

本文摘要：（由ai生成）

我国碳纤维行业虽取得一定进展，但高性能碳纤维技术仍落后国际。需突破制备技术，完善产业配套，提升产品稳定性。政策扶持下，碳纤维产业加速发展，目标是形成国际影响力的新材料企业。

碳纤维及复合材料是不可或缺的战略性新材料，我国碳纤维行业经过多年努力，已形成了碳纤维制备工艺技术、关键装备的自主设计和制造能力，对支撑我国制造业转型升级、保障国防安全等具有重要作用。但高性能碳纤维及复合材料在高品质、高效率与低成本技术，产品设计与应用技术等方面与国外相比还有较大差距，在汽车、轨道交通等工业应用领域，尚未形成成熟的整体应用技术方案和产业配套体系，高性能碳纤维制备技术的不断突破和关键技术产业化已成为行业创新发展的核心动力。

去年12月发布的《新材料关键技术产业化实施方案》明确提出，紧密围绕国民经济社会发展重大需求，按照自主创新、突破重点的思路，开展市场潜力大、附加价值高的重点新材料关键技术产业化，加快公共服务平台建设，提升新材料产业发展水平。通过方案实施，推动我国相关材料关键技术进步，一批对国计民生有重要影响的新材料实现自主生产并填补国内空白。相关行业产品研发设计和试验检测设施更加完善，关键设备和系统自主化水平不断提高，大幅降低我国制造业成本。

不断攻克碳纤维制备技术

我国碳纤维市场长期处于进口产品垄断状态，高昂的进口价格和严苛的技术封锁严重制约着我国碳纤维的发展。相关资料显示，2017年全球碳纤维需求量为8.42万吨，风机叶片、航天航空、体育休闲、汽车等领域需求量最大。全球碳纤维市场为23.44亿美元，其中航天航空作为高性能碳纤维的主要应用领域，市场份额占比近5成。我国碳纤维需求总量从2014年的1.48万吨，增长到2017年的2.35万吨，需求提升明显，但销量/产能比仅为28.5%（国际的销量/产能比为57.2%），供过于求。从需求结构看，体育休闲用品占我国碳纤维总需求的51%，高端领域碳纤维应用相对薄弱，攻克高性能碳纤维制备技术迫在眉睫。

东华大学材料学院陈惠芳科研团队联合中复神鹰碳纤维有限责任公司完成的“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目，突破干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术，实现了国产碳纤维的批量供应，填补了国内以干喷湿纺工艺为代表的高性能碳纤维生产技术的空白，打破了国外高性能碳纤维企业在中国市场的长期垄断，同时使得纺丝速度变为传统湿法纺丝的5倍，开发出的干喷湿纺原丝快速预氧化技术，大大提高了生产效率。

高强高模碳纤维具有高比模量、高比强度、性能/功能可设计、良好的尺寸稳定性等优异特性，是卫星主次承力结构和高精高稳结构上不可替代的核心材料，也是碳纤维高性能化的发展趋势。受国产化技术制约，航天用QM4055级高强高模碳纤维制备技术与产品长期被西方国家垄断。由北京化工大学等单位承担的863计划课题“聚丙烯腈碳纤维石墨化关键技术研究（2015AA03A202）”通过技术验收。通过该课题的实施，突破了我国航天用QM4055级高强高模碳纤维制备关键技术，满足热熔预浸、热熔缠绕工艺要求，典型结构试验件性能满足设计要求。

因为生产技术难度大，大丝束碳纤维一度令众多业内企业望而生畏，成了“一块难啃的硬骨头”。吉林化纤自主研发的国内首批48K大丝束碳纤维原丝顺利通过碳化并批量生产，且碳化效果远超预期。据介绍，48K碳纤维最大的优势，是在相同生产条件下，大幅提高碳纤维单线产能，实现生产低成本化，打破碳纤维高昂价格带来的应用局限，大幅提高市场下游铺层效率，从而为发展碳纤维复合材料奠定基础。吉林化纤集团相关负责人表示，大丝束碳纤维在国际上也没有明确的标准和健全的体系，研发难度很大，同时在原丝、聚合、预氧化、碳化等多个系统环节，制备技术都更难。要解决这些难题，就意味着企业必须持续不断地进行技术攻关，而这通常是个难度大、投入高、见效慢的长期过程。只有不断攻克碳纤维制备技术，始终坚持自主创新，才能持续提高我国碳纤维的产业化水平。

亟需实现产业跃升

美国、日本等国家未来不排除会扩大限制出口范围至具有潜在军用价值的高端民用工业产品，同时随着国家战略需求领域对碳纤维的用量和质量要求越来越高，我国碳纤维关键核心技术装备、碳纤维产品的质量稳定性等亟需实现产业跃升。在此背景下，碳纤维企业提供从碳纤维—中间产品—复合材料产品开发技术服务一条龙服务成为行业产业跃升的关键。

近年来，国家陆续出台多项政策，大力扶持国内碳纤维产业发展。国家各部委发文要求，重点发展高性能结构材料及先进复合材料，鼓励积极发展军民共用特种新材料，加快技术双向转移转化，促进新材料产业军民融合发展。到2020年，新材料产业规模化、聚集化态势发展基本形成，突破复合材料领域技术制约，建成较为完善的新材料标准体系，形成一批有国际影响力的新材料企业。

业内人士指出，我国碳纤维行业要实现产业跃升，除了国家政策的支持，碳纤维企业自身首先必须具有全产业链且资金雄厚；其次要借鉴国外先进经验并不断提升自主创新能力，解决技术与应用瓶颈问题，研发高性能纤维制备、低成本自动化制造工艺；最后政府要支持和推动碳纤维产业链的建设，建立碳纤维复合材料产业集群。

从国外大型碳纤维企业的发展之路看，为确保产品质量、降低成本和提高竞争力，这些企业基本都会从原丝、碳纤维、织物和预浸料到碳纤维复合材料制件的全套产业链进行布局。业内人士认为，这样做的好处是在客户有需求但没有能力的前提下,使用本企业生产的性能略差的碳纤维来提供符合用户需求的预浸料原料,最终通过自主设计和工艺开发出满足用户要求并可以实现批量生产的复合材料产品,一旦实现复合材料制品批量化生产,就可以保证本企业生产的碳纤维大量销售,在为用户实现复合材料制品产业化的同时实现本企业碳纤维的大规模生产和销售,并使本企业的碳纤维品质在生产和使用过程中不断提升。

国内碳纤维行业也在全产业链布局上持续发力，碳纤维产业园、碳纤维产业基地等的建设，为碳纤维行业在创新集成、产业链完善等方面发挥了示范引领、典型带动作用，也为实现产业跃升奠定了基础。

山东省威海市临港区碳纤维产业园，是一个集上游科研、生产、下游民用及转化等于一体的碳纤维综合产业园区，也是威海市五大重点产业园区之一，分为孵化区、碳纤维生产区、复合材料加工区、生活区四大功能板块。园区目标是打造碳纤维—预浸料—复合材料的完整产业链。作为国内最有发展前景的产业化基地之一，目前已成功引进16个新材料项目，涉及航空航天、风力发电、汽车及轨道交通轻量化、碳纤维纳米材料等多个领域，逐步打造出完整的碳纤维产业集群。

吉林碳纤维高新技术产业化基地作为科技部批准的唯一一家国家级碳纤维高新技术产业化基地，经过十几年的发展，已经形成了丙烯—丙烯腈—聚丙烯腈基碳纤维原丝—碳纤维—碳纤维下游制品的完整碳纤维产业链条，形成了军工民用兼有、上下游协作配套的集群发展式产业基地。为促进碳纤维产业进一步向高端发展，帮助产业和企业做好定位，吉林省成立了碳纤维产业技术创新战略联盟，并正在建设中国吉林碳纤维应用研发中心。当前基地已经形成了较为全面的碳纤维产品群，航天材料、硬质复合碳毡、加热制品、无人机产品等已形成批量生产。

来源：中国建材报

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