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我国自主研发大丝束碳纤维问世

2022/10/16 9:30:46      点击:
10月10日,我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在中国石化上海石化碳纤维产业基地投料开车并生产出合格产品。产品性能媲美国外同级别产品,质量达到国际先进水平,这标志中国石化大丝束碳纤维从关键技术突破、工业试生产、产业化成功走向规模化和关键装备国产化,一举破除我国碳纤维生产和装备受制于人的被动局面,真正实现自主可控。

  为什么叫它“48K黑金”?

  在碳纤维行业内通常将每束碳纤维根数大于4.8万根(简称48K)的称为大丝束碳纤维。该条48K大丝束碳纤维国产线可实现规模化、高品质生产,该项目采用中国石化自主开发的PAN(聚丙烯腈)基大丝束原丝、碳纤维技术,分两个阶段实施,计划于2024年全部建成投产,届时共达到2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年大丝束碳纤维产能。

  “新材料之王”有什么神奇之处?

  大丝束碳纤维性能优越,被称为“新材料之王”“黑黄金”。上海石化研发生产的大丝束碳纤维,是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异,比重不到钢的四分之一,强度却是钢的7至9倍,并且还具有耐腐蚀的特性。

  此外,48K大丝束最大的优势是在相同的生产条件下,不仅可以大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能,还可以实现生产低成本化,从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。

  碳纤维可以用在什么地方?

  “新材料之王”应用场景广泛,如风能、太阳能、高铁动车、飞机部件等。生活中也处处有大丝束碳纤维的身影:除了汽车部件,还有旅行箱、护膝、船桨、氧气瓶......

  碳纤维发展,难点在哪?

  长期以来,中国的碳纤维发展主要是在小丝束碳纤维方面实现了突破,但是由于小丝束碳纤维成本高,影响了下游企业应用碳纤维的积极性。碳纤维国产化使得碳纤维在新能源等下游市场应用逐渐爆发,随着碳纤维应用率的不断提升,相关行业将迎来长跨度的高景气阶段,有力助推了我国相关产业的快速发展和相关产业结构调整。

  中国石化碳纤维专家、上海石化副总经理黄翔宇介绍,为了让大丝束碳纤维真正拥有“中国技术”,上海石化从装备到工艺,为大丝束量身定制了专用生产线,如根据大丝束的要求自行设计氧化炉、碳化炉,不仅成功掌握了控制温度场的关键核心技术,而且配置了节能型设计可实现能源综合利用,这在国内外装备也是绝无仅有。

  全球,谁能生产大丝束碳纤维?

  针对大丝束特点自行设计制造国产化生产线,中国石化树立了我国碳纤维建设史上的里程碑。碳纤维技术有着森严的技术壁垒,中国石化是国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维的企业。中国石化集中各种资源,奋力攻克碳纤维关键核心技术,顶层设计,大兵团组织上海石化、上海石油化工研究院、上海工程公司、国内知名设备制造企业等,并在上海市委和市政府的大力支持下,联合北京化工大学、复旦大学等10余家高校、科研院所、企业,走出了一条以企业为主体的“产、学、研、用”相结合的协同创新之路,于在2018年取得技术重大突破,成功试制出48K大丝束碳纤维,并贯通工艺全流程。

  经过十余年努力,我国碳纤维实现了从12K到48K的重大突破,成功实现研发生产技术从量变到质变的飞跃。截至目前,中国石化已累计拥有碳纤维相关专利251项、碳纤维复合材料专利46项,专利排名国内第一、世界第三。

  未来,中国石化怎么干?

  中国石化既是大丝束碳纤维的研发和生产企业,也是碳纤维复合材料的研发和应用企业,在未来的碳纤维产业发展中中国石化将在科研方面继续加大投入产业方面加快布局,机制体制方面深化创新,应用场景全面推广。同时,坚持走自己的道路,做自己的特色产品。

  在“十四五”末,中国石化将在多种工艺流程实现通用级、大丝束、小丝束、高性能产品方面全面突破,进行总体布局满足国家各个领域的需求,为引领和推动中国碳纤维产业发展作出贡献。