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靶机、无人机与纤维有关系?看国产碳纤维如何强筋健骨

发布日期:2018-01-12  来源:中国纺织报我要投稿我要评论

碳纤维

碳纤维


  靶机、无人机……这些高精尖的东西和纤维行业竟有关系?是的。因为在他们某些部件的制造中,需要用到战略性新兴材料——碳纤维。

近期,由吉林市人民政府主办,吉林化纤集团、吉林市碳纤维产业推进领导小组办公室、吉林市人才工作领导小组办公室、吉林省碳纤维产业技术创新战略联盟共同承办的“中国·吉林碳纤维产业大会”在吉林市召开。会议就吉林碳纤维行业的整体发展情况、龙头企业吉林化纤集团在碳纤维领域的技术突破、进一步增强国产碳纤维产业实力的突破点等热点问题进行了探讨。

会议同期还举办了碳纤维企业制品、设备展览会,吉林碳谷、浙江精功等一批碳纤维企业和复合材料生产企业都展出了产品和下游制品,靶机、无人机、潜艇模型等碳纤维制品吸引了众多观众的眼球。

吉林化纤大丝束碳化项目填补市场空白

“目前,吉林化纤集团用100亿元的企业养大4亿元左右的碳纤维新产品,想收到更好的回报,还在路上。但是,我们做实业的企业应该有所作为,应该托起碳纤维这样一个民族产业和对国家有价值的产业。中国的碳纤维目前已经完全可以市场化了,这个过程中有两代人付出了心血。我国碳纤维产业如此多娇,引无数英雄竞折腰,有人士为此付出了毕生的精力。碳纤维产业更好的发展,还看今朝。”吉林化纤集团有限责任公司董事长宋德武在会上激情澎湃的这一番话,让人深深感受到了一批国产碳纤维人浓浓的家国情怀和责任担当。

宋德武还在会上宣布了一个重磅消息:集团8000吨大丝束碳纤维碳化项目一期2000吨生产线试车成功。

大丝束碳纤维制备技术是碳纤维行业低成本化的关键技术之一,也是碳纤维在工业领域大面积应用的主要技术路径,但此前中国生产的碳纤维基本全是小丝束。大丝束碳纤维生产效率高,生产成本比小丝束低30%以上,在复合材料制备过程中铺层效率高。

8000吨大丝束碳纤维生产线拥有我国最大的碳纤维碳化能力,其建成投产填补了中国大丝束碳纤维生产的空白,标志着中国的大丝束碳纤维生产技术迈出了重要的一步,将加速推进我国碳纤维制品在风电、汽车轻量化、压力容器、海洋工程等产业用领域的应用,有效扩大国产碳纤维的应用领域,拉动产业链向上下游延伸,推动产业规模整体扩张。同时,也标志着吉林化纤的碳纤维产业发展步入高速成长的新阶段。

该项目由吉林化纤集团与浙江精功集团两家企业共同建设,于2016年10月破土动工,历时14个月建成投产,主工艺设备中的纺丝机、氧化炉、低碳炉、高碳炉废气处理系统及收丝机均采用世界一流碳化设备,仅一条主生产线就斥资2.6亿元。

记者在该碳化车间看到,体积较大、技术先进的设备整齐排开。位于旁边的吉林化纤碳谷公司生产的优质碳纤维原丝,可以在该车间进行碳化。而且由于原丝就近使用,节省了不少的运输和包装成本。

大丝束碳化线(一期)投产后,吉林化纤实现了碳纤维上下游产业链的结合,进一步谋求碳纤维生产技术突破,力求在产能释放的同时,促进国内碳纤维产业以及新材料领域的发展。

作为8000吨大丝束碳纤维碳化项目的配套工程,4万吨碳纤维原丝扩能项目一期聚合工段及2000吨纺丝生产线已于2017年8月23日竣工投产,二期5000吨纺丝生产线预计很快将开车运行。该项目计划将于2019年5月与8000吨大丝束碳纤维碳化项目同步建设完成。目前,项目生产的24K碳纤维原丝经碳化后,质量指标稳定,产品供不应求。吉林化纤目前是国内最大的碳纤维原丝生产基地。

据介绍,近年来,吉林化纤坚持生产经营、产业链一体化开发、终端拉动及产学研结合技术提升4条主线调整供给,推动了应用领域由军工向民用、产业用拓展,尤其通过牵头组建吉林省碳纤维战略联盟,建立了有效的产、学、研合作新机制。公司致力于“低成本、大丝束、通用化、高品质”碳纤维原丝研发,相继成功开发出12S、24K、48K大丝束碳纤维原丝,产品品质稳定在T400以上水平,处于国内领先水平,原丝销量呈“裂变式”增长,并形成了稳定的出口订单。而24K、48K大丝束碳纤维原丝的研发成功和产业化,也标志着国产碳纤维大K数原丝生产制备技术实现了质的突破,填补了国内空白。

其中,其24K大丝束碳纤维经北京化工大学及澳大利亚迪肯大学检测,超过了T300标准,性能可与国际一流企业的同类产品媲美。24K原丝经威海拓展碳化后,已成功应用到丹麦维斯塔斯制作的风力发电叶片上,完全满足其质量要求。同时,还成功开发了预氧丝市场,并应用到防火和密封材料领域。

2017年1~11月,吉林化纤碳谷公司的碳纤维原丝销量为4847吨,同比增长21%,在国内市场的占有率达94.2%,超出上年同期34.2%。另外,新产品12S-T700级产品已经远销到俄罗斯。

吉林碳纤维产业结出累累硕果

在中国的碳纤维产业版图中,吉林化纤所在的吉林省与江苏、山东一起占据着重要位置,各自拥有自己的一席之地。

近年来,凭借国家鼓励新材料产业发展的政策,吉林省以转型升级为主攻方向,依托汽车、卫星等产业基础和发展条件,积极培育和发展新材料碳纤维产业。2016年,吉林省委、省政府制定了《中国(吉林)大丝束碳纤维产业发展规划》。

而作为老工业基地的吉林市,是国内最早开展研制碳纤维的城市之一,经过50年的发展,在碳纤维原丝、碳丝生产以及下游制品开发等方面取得了重大突破,无论是技术、产业规模还是产业链完整度,已成为国内3大产业集群之一,是全国唯一的国家级碳纤维高新技术产业化基地。

吉林市目前拥有吉林碳谷碳纤维股份有限公司、吉林方大江城碳纤维有限公司、中油吉林石化分公司碳纤维厂等24家企业从事碳纤维原丝、碳丝及碳纤维制品研发及生产,拥有碳纤维原丝产能15000吨,产品规格涵盖1K、3K、6K、12K、24K、48K;拥有碳丝产能3035吨/年,产品性能达到了日本东丽公司T400级水平,并突破了T700级技术指标;航天材料、硬质复合碳毡、加热制品、无人机等产品已形成批量生产。吉林市先后被国家科技部、吉林省科技厅认定为国家级碳纤维高新技术产业化基地、吉林省级碳纤维及制品高新技术特色产业基地、高新技术纤维(碳纤维)及差别化纤维省级特色工业园区。

近几年,吉林市更是积极把握“一带一路”建设和吉林与浙江对口合作机遇,将碳纤维新材料列入“6411”产业发展规划,启动了11.2万平方公里的碳纤维产业园建设,努力打造“吉林碳谷”。

吉林市人民政府副市长谢义表示,早在10年前,吉林市就将碳纤维产业作为重点发展方向,加大科技研发投入,增强自主创新能力,在一些重要工艺、关键技术等方面取得了重大突破,打破了国外的技术封锁与垄断。

2010年1月,吉林被国家科技部批准为我国唯一的国家级碳纤维高新技术产业化基地。经过十几年的发展,目前吉林市已规模化生产的碳纤维下游制品涵盖了4个系列10余种终端产品,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”这样一条国内最完整的碳纤维产业链条,集合了军工民用兼有、上下游协作配套的产业发展集群。

吉林市科技局副局长、市碳纤维产业推进领导小组办公室副主任宋家升介绍,2017年,碳纤维产业化基地项目建设纳入吉林市“双十”项目工程,重点项目建设步伐明显加快,基地建设呈现良好发展态势。2017年,开工项目9项,总投资39.2亿元。

据了解,除了吉林化纤集团的几个项目,吉林市目前仍将推进的新项目包括:方大炭素新材料科技股份有限公司年产1500吨碳纤维生产线异地搬迁项目、吉林腾祥科技有限公司年产2040件碳纤维先进装备制品项目等。

“项目是吉林市碳纤维产业发展最基本的载体,是最便捷、最有效的切入点。发展吉林市碳纤维产业必须以项目建设作为支撑,着力谋划一批科技含量高、市场前景好、竞争能力强的项目,集中实施一批具有辐射力和示范性的产业项目,形成有效的碳纤维产业链和产业体系,才能有效促进产业的更大发展。”宋家升说道。

我国碳纤维产业仍须强筋健骨

吉林市取得的种种成绩是我国碳纤维产业10多年来快速发展的一个折射。事实上,过去10多年间,我国碳纤维产业的发展突飞猛进,在产业布局、产业规模、生产工艺和应用技术、重点领域应用等方面均取得了显著成果。比如,在技术方面,中复神鹰公司的干喷湿纺技术是我国碳纤维制备技术的重大突破,吉林化纤集团碳谷公司突破低成本、大丝束碳纤维生产技术;在产业化方面,我国目前具有产能规模的千吨线已有11条,2018年内将增加至12条。同时,7~8条生产线暂停,这也是一个正常的市场现象。

那么,“十三五”期间,我国碳纤维产业应从哪些方面继续突破?

中国化学纤维工业协会副会长王玉萍指出,国家对新材料产业的发展高度重视,也已出台了多项扶持政策。“十三五”期间,我国碳纤维企业要继续突破大容量稳定高效聚合、高速纺丝、均质氧化和快速氧化碳化等低成本化、规模化、高稳定化关键技术;继续突破24K以上大丝束碳纤维生产技术;继续突破与国产碳纤维相匹配的纺丝油剂和上浆剂制备技术;继续突破碳纤维复合材料回收、修补技术、表面改性技术、复合材料制品开发技术。在应用方面也要继续突破,比如要继续实现在汽车、高技术轮船等领域的规模应用。

“下一步,我国碳纤维产业要进行创新要素整合,进一步提高创新能力;提高产业集中度,解决‘小而散’问题;继续加强上下游产业合作,促进国际合作;积极推动标准化建设,拓展高端领域应用;推进军民融合,推进民品开发和军工科技成果转化。”王玉萍强调道。

宋德武结合吉林化纤自身的发展情况指出:“下一步,我国碳纤维产业要继续进行存量升级优化。吉林化纤在大丝束应用方面,要在25K、50K产品方面进行攻关,在小丝束方面,要进行1K、3K、12K、T700级产品的研发;要继续进行开发的差别化。比如吉林化纤目前的多条碳纤维原丝生产线中,其中一条配套俄罗斯客户需求,一条配套光威拓展需求;应用也需要差别化,比如预浸料、织物和缠绕领域的需求不同;要强调消化、吸收的国产化,包括工艺与设备的国产化等。还需注意的是,我们不应该只追求速度,还应该追求设备的利用效率。从投资方面看,也需要进行国产化,才能使投资成本进一步下降。”

中国复合材料集团董事长张定金指出:“我们做碳纤维产业最终还是要追求利润,如果一直处于成本线以下,产业的发展就无法持久。下一步,企业要继续扩大规模,产品要更加强调以应用为中心,进一步降低成本。需要注意的是,高性能碳纤维有非常好的发展空间。在应用方面,航空航天是日本碳纤维的重点应用领域,在该领域的应用占比约为1/4,而中国碳纤维在该领域的应用占比还很低,要在这方面继续突破。”

国家碳纤维工程技术中心主任、北京化工大学教授徐樑华指出,我国碳纤维产业的“内功”仍与发达国家有不小的差距。接下来,中国如何做出市场喜欢用的碳纤维很关键;要针对湿法纺丝等技术进行进一步攻关,继续攻克技术难题,继续释放产能;要特别关注大丝束技术,因为在工业应用中大丝束技术非常关键,而且,要特别关注大丝束技术的应用工艺性能;在装备方面也要继续加强。此外,在标准体系建设和知识产权布局方面也要大力加强。目前,中国碳纤维产业的专利技术申请仍以科研院所为主,而日本以3大龙头企业为主。希望中国在这些方面继续加强突破,为产业发展“保驾护航”。


 
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