中國碳纖維制備技術(shù)攻關(guān)前景分析

    我國一直非常重視碳纖維技術(shù)的開發(fā)，目前有多個部門分管相關(guān)工作，但部門多就難免出現(xiàn)“多龍治水”的局面。從企業(yè)層面來看，當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)研發(fā)大多各自為戰(zhàn)、相互封鎖，投在該領(lǐng)域的人力、物力并不少，但資源沒有得到有序、合理的配置，缺少一種鼓勵技術(shù)研發(fā)的機制。


    國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會副秘書長李克健表示：“碳纖維開發(fā)是個大工程，當(dāng)前各自為政的體制不利于技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要相關(guān)部門出臺政策，引導(dǎo)行業(yè)有序發(fā)展。”


    中科院山西煤化所碳纖維制備技術(shù)國家工程實驗室主任呂春祥建議，應(yīng)以需求為牽引，按照科研——產(chǎn)業(yè)化示范——產(chǎn)業(yè)化的規(guī)律規(guī)范碳纖維的研究和發(fā)展。不能單純?yōu)榱酥\政績、搶資源，在技術(shù)不成熟的時候就盲目上馬。應(yīng)該按照技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律科學(xué)布局，對單元核心工藝、關(guān)鍵設(shè)備和配套材料等瓶頸技術(shù)開展專題攻關(guān)，各個擊破。同時注重碳纖維人才隊伍建設(shè)，建立高素質(zhì)的專家系統(tǒng)和高效的咨詢機制，深人研究碳纖維發(fā)展的技術(shù)脈絡(luò)，把握正確的技術(shù)方向，有效牽引、推動技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)工作。 


    盡快掌握關(guān)鍵設(shè)備制造技術(shù)

    呂春祥從技術(shù)層面深入分析了影響碳纖維國產(chǎn)化進程的關(guān)鍵節(jié)點。他指出，碳纖維制備過程分為純化聚合、紡絲、氧化炭化、石墨化和表面處理等多道工藝，涉及到有機化學(xué)、紡織工學(xué)、化工機械、高分子化學(xué)和流體力學(xué)等多個學(xué)科，是一項工藝復(fù)雜、多學(xué)科交叉的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。無論是工藝技術(shù)還是設(shè)備開發(fā)以及配套材料，只要有一項跟不上研制和產(chǎn)業(yè)化進程，就會最終影響到碳纖維產(chǎn)業(yè)。


    據(jù)呂春祥介紹，目前相對落后的關(guān)鍵單元技術(shù)有大容量聚合、快速紡絲、均質(zhì)氧化、快速氧化炭化等，其工程問題沒有徹底解決，導(dǎo)致產(chǎn)品性能不穩(wěn)，生產(chǎn)成本高。以大容量間歇聚合工藝為例，目前我國容積最大的聚合釜約6～10立方米，部分生產(chǎn)單位為安全起見，采用多個2～3立方米小反應(yīng)釜并聯(lián)，而國際上先進的聚合釜容量現(xiàn)在已達到20～45立方米。聚合釜容積小，單釜聚合量就少，生產(chǎn)成本就高，而生產(chǎn)批次太多也會影響碳纖維整體性能的穩(wěn)定性。


     在生產(chǎn)設(shè)備方面，一些關(guān)鍵設(shè)備產(chǎn)業(yè)化設(shè)計制造技術(shù)國內(nèi)尚未取得突破，譬如，氧化爐、多工位蒸汽牽伸機、寬口高溫炭化爐和高溫石墨化爐等。