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[高端制造] 碳纤维产业化专题

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shaolin1254 发表于 2012-9-21 17:41 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 暴力英雄 于 2012-9-21 20:23 编辑

西航研制的T800碳纤维牵伸原丝生产线填补国家空白
更新时间:2012-9-21  出处:本站原创    作者:刘华清    编辑录入:吴秀荣  



西航研制的T800碳纤维牵伸原丝生产线填补国家空白
年产25吨生产线运行平稳
产品质量达到国际先进水平

    中航工业西航自行设计、自行制造、拥有完全自主产权的25吨T800碳纤维牵伸原丝生产线填补国家空白,生产线一次投料成功。生产线历经8个月运行性能稳定可靠,经对生产线生产的数十批次产品检测验证,产品质量达到国际先进水平,成为我国目前唯一能够批量生产T800碳纤维原丝生产线。
    总装备部、国防科工局组织的专家组考察25吨T800碳纤维产业化生产线后,给予了高度评价。中国材料界泰斗,中科院院士师昌绪寄语各参研单位,“走自主创新之路,做碳纤维行业标兵,带动我国碳纤维发展”。
    高级别碳素复合材料作为战略性新材料,在航空、航天、航海和其它高端装备领域有着不可替代的作用。高级别碳素复合材料,尤其是研制生产高级别碳素复合材料的工艺技术装备,是西方国家对我国实施禁售禁运的战略物资。
    西航作为中国大中型航空发动机研制生产基地,在承担我国主战飞机、主战舰船动力、多型导弹发动机重要部件研制和批产的同时,充分运用自身科技优势、装备优势和制造优势,致力构建军机、外贸、非航“三足鼎立”的产品架构,为国民经济各重要领域潜心开发和提供高端装备。
    公司凭借上世纪80年代开始积累和逐步掌握的化纤聚合器、喷丝头、牵拉机等关键装备设计研制核心技术,承担了国内首条25吨T800碳纤维原丝牵拉生产线设计和研制任务。研发团队聚焦国际高级别碳素复合材料科技制高点,凝心聚力、攻坚克难,以自身的力量打破国外技术壁垒,突破多个技术关键和技术瓶颈,精心设计、精心制造、精心施工,获得25吨T800碳纤维原丝牵拉生产线项目成功。
    目前,历经8个月运行考验,25吨T800碳纤维原丝牵拉生产线负荷已达到设计能力的90%,产品合格率达到90%以上,T800碳纤维产品的拉伸强度、拉伸模量、断裂延伸三大主要性能指标,产品的线密度、导热率等指标与国际先进水平相当,涉及碳素纤维复合材料构件裕度值的重要指标——变导系数(CV值),优于国际碳纤维巨头同级别产品。
据了解,西航高级别碳素复合材料牵伸原丝生产线研发团队,正进一步优化25吨T800碳纤维原丝牵拉生产线设计参数,开展T1000级以上碳纤维原丝牵拉生产线研发。



http://www.avicone.com/Article_Show.asp?ArticleID=20176

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暴力英雄 发表于 2012-9-21 20:12 | 显示全部楼层

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暴力英雄 发表于 2012-9-21 20:22 | 显示全部楼层


                                                                             自主创新·突出重围看中复神鹰
                                                                                   2012-04-12  经济日报
追梦之旅
       有“新材料之王”美誉的碳纤维,因其军民两用的特性,一直笼罩在国外严密的技术封锁阴影之下。我国从“六五”计划开始立项攻关,试图突破碳纤维的产业化,却久攻不下。
       近几年,从江苏连云港跑出一匹“黑马”——中复神鹰碳纤维有限责任公司,短短6年多的时间,从零起步,创造了国内碳纤维领域的多个第一:第一个实现千吨T300碳纤维产业化生产;第一个实现干喷湿纺T700碳纤维的技术突破……尤其值得一提的是,其全套生产装备全部自主研发
      在去年国内的碳纤维市场上,中复神鹰销售碳纤维996吨,占1500吨国产碳纤维市场的三分之二,当之无愧地成为国内碳纤维市场上的翘楚
      强者将引起更强者的注意,这是市场的逻辑。一家全球顶尖的碳纤维生产企业把目光投了过来,在其定期出版的全球碳纤维市场报告中,第一次对中复神鹰给予了重点关注。
      后起的中复神鹰发展缘何如此“神”速?
一个并非必须的选择
       “不要做!烧钱!”“你这是心血来潮,肯定会半途而废!”“那么多年研究都不行,凭啥你能做出来!”……在几十趟南上北下的调研中,中复神鹰董事长张国良听到的全是专家们的反对声。同时,他也第一次看到了碳纤维。
       尽管如此,他还是在2005年9月作出了一个在多数人看来并非必须的选择:将自己效益颇丰的鹰游纺机集团交给职业经理人,带着7000多万元现金,以门外汉的身份,集聚起一群国内的碳纤维痴迷者,在连云港郊外一片长满芦苇的盐碱地上开始了产业化攻关。
       听起来这很像一个莽汉所为,实际上,张国良这位享受国务院政府津贴的纺织机械专家,以自己从事大腈纶生产设备制造10余年经验,在考察中看出了另一个门道:碳纤维原丝与腈纶丝如出一辙!“碳纤维原丝就是没有瑕疵的腈纶丝,我能生产出纺腈纶的设备,就能生产出纺碳纤维的设备!”
      此时的张国良已跳出为企业储备下一代产品的局限,为自己这个并非必须的选择而激情澎湃,正如他作的一首散文诗所描述:“我在实现一个梦想,我被梦中的激情所燃烧,做出中国人自己的碳纤维。我知道中国的军民产业对碳纤维的渴盼,打破西方国家禁运和技术封锁是如此重要!”
      说干就干。他们边学习边设计,边基建边研发设备,边试生产边改进设备……1年半的时间,500多个日日夜夜,他们茶饭不香,夜寝难安。
      功夫不负有心人。2007年5月3日清晨终于生产出第一束碳纤维。看到从碳化炉内出来的碳丝,虽然不知道其性能如何,张国良已激动万分,带着职工在厂房外放起了鞭炮。
      谁料想,这鞭炮声迎来了碳纤维情结浓重的中国建材集团董事长宋志平。“听连云港市委书记说你在做碳纤维,我一定要来看看。”宋志平笑着说。
      从此,这个碳纤维追梦之旅中,多了央企的身影。2007年10月24日,中国建材集团通过其子公司中国复合材料集团以增资扩股形式参与该项目,组建中复神鹰碳纤维有限责任公司,拉开了万吨碳纤维产业化工程的序幕
      数以亿计的投资一直没有产生效益,中国复合材料集团董事长张定金因此在董事会上面临压力。此时,宋志平总会给他打气,在建材集团碳纤维与每年赚百亿元利润的水泥产业同等重要。“对于央企而言,这绝对是责任,你不去做,又指望谁去做?”宋志平如是说。
失败与希望如影随形
       2012年3月上旬的一天,中复神鹰的生产厂房内,一束束充满质感光泽的黑丝在生产线间流畅前移。记者用手掌轻轻地托起其中的一缕,轻盈柔滑的触感使人难以想象其具有比钢高数倍的抗拉强度。指着生产线,因年龄原因刚刚卸任中复神鹰总经理的李怀京骄傲地说,“这些生产装备全部都是我们自主研发的!”
      “可是6年来我们每一步都很难,几乎每天都承受着希望、失败、焦虑和茫然的煎熬。”他告诉记者,刚开始的目标是T300级碳纤维,2009年初千吨级T300碳纤维生产线一投产,紧接着就开始攻关高性能的T700级碳纤维,一攻又是3年,现在T700出来了,T800级又成了新的攻关对象
      碳纤维原丝虽与腈纶丝有极大的共通性,但其“零缺陷”要求,对工艺及装备要求极高,从聚合到原丝再到碳化的每一个环节都不能存在任何偏差。
       碳化炉和高温饱和蒸汽牵伸机都是碳纤维生产的关键设备,国外设备不仅买不到连看都没门,他们只能自力更生。研发碳化炉时,他们先是选用1厘米厚的耐热不锈钢炉膛材料,理论上能耐1200℃高温,然而当温度达到800℃时炉膛就被烧穿了。结构不合理?改了又试,照样烧穿。只能重新选择耐高温材料,又试了四五种,拆拆卸卸达七八十次。高温饱和蒸汽牵伸机的研发同样不顺利,经历了半年时间,前前后后改了8次。
      “真的是烧钱啊!粗算一下,我们光试验用掉的钱就上亿元。”李怀京感叹。他带着记者来到一个车间,只见地面上油渍斑斑,一角堆着一些报废设备和材料,卡车正往外清运。“上千平方米的车间里曾经摆满了废品,看着就让人心痛啊。”
      如今,这个见证了中复神鹰人失败的车间,将修葺一新,成为展示其创新成果的“展厅”——T700碳纤维的生产车间。
真正的一把手工程
       没有豪华的办公楼,只有齐刷刷的厂房——这是北京化工大学硕士研究生陈秋飞拒绝了许多相对安逸的高薪职位选择来中复神鹰的理由。“这里的人都是干实事的!”
       的确,在中复神鹰自主创新是真正的一把手工程。
       董事长张国良始终在研发一线,既是决策者,又是技术员,还是操作工。2006年9月,第一条生产线开始调试,然而却没有一个人敢启动操作。因为大家都知道,设备启动后,若聚合反应控制不好,有可能发生暴聚现象,原丝就会凝固在生产线上,上千万元的设备将全部报废。“责任太大了!最后是张国良亲自按下了那个绿色的按钮。”李怀京回忆。接下来的日子,张国良有76天没回过一次家。有一次,他就在控制室的长条凳上坐了3天3夜,为攻克一个难关而冥思苦想。
       张定金则成了北京至连云港航线上的常客,平均一星期一次。这位享受国务院政府特殊津贴的耐火材料专家,往往是带着国际上最新的碳纤维资讯直奔车间,看设备、盯进度。“张总不时会对研发工作提出一些独到的建议,大大开阔了我们的眼界。”已是总经理助理的陈秋飞如是说。不仅如此,张定金还不遗余力地为中复神鹰发声,争取国家有关部门和各级政府的支持。
       陈秋飞还告诉记者,当研发遇到困难时,两个张总总是鼓励我们,大胆试,大胆做,不要有任何资金上的顾虑。
      “我们必须抓紧发展,否则就有可能永远跟不上了!”这种焦虑常常让张定金彻夜难眠。他分析,几家国际碳纤维巨头正计划在未来三五年内扩产近80%,总投资额约13亿美元,均以生产T700级以上级高性能碳纤维为主。与此同时,土耳其、印度、韩国等国家也在碳纤维领域快步崛起。种种迹象表明,随着技术的扩散,三五年后碳纤维的成本将下降,应用范围进一步扩大,市场容量会大幅度增加。
       为此,中复神鹰加快了发展的步伐。追求速度的同时,中复神鹰人也深刻意识到品质提升对于企业发展的重要性。而如何能让产品性能更好,成本更低,对于中复神鹰而言,仍然需要新一轮的艰难攻关。
       我们有理由相信,中复神鹰人的碳纤维之梦一定能实现。这是因为——他们仅用5年的时间就实现了从零到1000吨规模的突破,而国际行业巨头却花了21年的时间!而且他们每天都在拼搏,每天都在进步。
创新引领产业突破
        碳纤维产业化这一国内科研机构久攻不下的难题,对中复神鹰来说似乎显得有点容易。难道中复神鹰有什么灵丹妙药?
        回答这个问题,也许可以借用中国建材集团董事长宋志平对记者关于“为何投资中复神鹰碳纤维”的回应。他说,“碳纤维生产的科学原理一清二楚,产业化的关键是如何将技术和工艺通过生产装备来实现。而在纺织机械装备制造领域浸润10多年的张国良团队正好具有这一优势,而且他们是一群不达目标誓不罢休的碳纤维痴迷者。”正应了“工欲善其事,必先利其器”的古训。
       “站在先行者的肩膀上集成创新。”中复集团董事长张定金的回答很干脆。
       中复神鹰董事长张国良分析认为,经过国内多家科研机构三四十年的研究,碳纤维各单元技术在实验室都已成熟,几个国家重点实验室也试制出了碳纤维,产业化一直不能实现的原因有两方面,一是分散的碳纤维各单元技术不能有效对接,各吹各的号,各唱各的调。比如,聚丙烯腈的技术在高分子研究机构,原丝制造技术在纺织技术研究机构,而碳化技术则在材料研究机构。二是有些实验室工艺不能直接地简单放大,必须再创新。以碳化工艺为例,实验室就是将一小段碳纤维原丝直接放入封闭的碳化炉进行碳化,只要出来的碳纤维合格就可以发表论文了。而在生产中,且不说实验室方法效率很低,重要的是实际应用中的碳纤维不能是一小段一小段的,所以要求生产过程必须连续,一边进一边出,照搬实验室方法就行不通了。
      “如果能通过装备研发,将各单元技术集成起来,碳纤维产业化一定能实现。我们就具有这种能力。”张国良认为,实验室的理论成果、大腈纶工程控制技术、化纤设备的制造经验是碳纤维产业化的“三把剑”,“只要这‘三把剑’凝聚在一起,形成合力就一定能成功。后‘两把剑’我们已舞了10多年,比较熟悉。”“2007年,中国建材集团之所以选择投资连云港的碳纤维,就是看中了张国良领导的鹰游纺机公司强大的装备制造能力。”宋志平毫不掩饰自己当时的考虑。他说,“装备现代化非常重要,从装备入手,大规模产业化才能实现。”
       说干就干,他们决定整合全国各方面的科技优势,走集成创新之路,实现碳纤维产业化。一场自我设计、自我制造、自我安装、自我调试碳纤维生产线的攻关战役在连云港郊外的盐碱地上打响。
      “在战术上要重视,但在战略上要藐视。”张国良说。他们集成聚合、纺丝、碳化及装备制造等各环节技术,汇聚了化工、材料、纺织、制造等等各专业人才,不仅有“863计划”碳纤维项目取得的单元技术、中试成果,而且有像刘宣东一样多年从事大腈纶生产的一批工程技术人员,像王国兴、王成国一样从事碳纤维研发试制的专家、工程师。
      “我带的是一支碳纤维产业化的国家队。”张国良笑称,在这支“国家队”的联合攻关下,500吨原丝生产线、100吨的碳化生产线、2500吨的原丝生产线、1000吨的碳化生产线,单线2500吨的原丝生产线、单线1500吨的碳化生产线相继顺利投产。
      通过集成创新,主攻装备制造难关,中复神鹰在6年间成为国内首个拥有完整的碳纤维产业链并实现规模化生产的企业。
像揉面团一样制造适用装备
       中复神鹰6年的实践证明,没有工艺基础,没有装备支撑,实验室成果的产业化就无法实现。对此,一直在研发一线工作的技术顾问李怀京深有体会。他介绍说,2006年投料生产后,问题一个接着一个,几乎每一个问题的解决,都要对工艺提出新的要求,而每一次工艺的改进,与工艺相匹配的装备就要相应改进。
      正因为中复神鹰的装备都是自己设计制造的,所以不管在生产中遇到什么问题,只要提出工艺上的要求,装备马上就能制造出来。中复神鹰常务副总经理席玉松认为,自己研发装备与买装备相比,最大的区别就是自己动手可以准确地将工艺要求体现在装备中,说改就可以改;而买的装备常常会打折扣,也不能及时地响应持续的工艺改进,装备损坏也得不到及时维修。
      装备制造正是中复神鹰的优势所在,其股东单位鹰游纺机集团具有强大的纺织机械设计和制造能力。有了这一优势,才创造了中复神鹰的“神”速:万吨碳纤维二期工程原丝单线产能2500吨、碳丝单线产能1500吨/年的生产线,从前期的调研试验、技术路线的确立到工艺论证及装备制造安装,仅用了8个多月的时间。
产学互动突出实践创新
      张国良清楚地记得,在第一条年产500吨碳纤维原丝生产线调试投产的日子里,开始时生产的纺丝聚合物总也不合格。他带领技术人员上山东、赴山西、奔吉林请教专家,都没有找到解决问题的办法。“最后我们是从结构入手对反应釜进行改造。改后的结构与理论相比更简单,看上去好像不能实现复杂的工艺要求,但是在产业化中反而能实现理论结构实现不了的功能。”从去年9月到现在,他们研制的国内最大的20立方米的反应釜没有出现过问题。记者了解到,现在中复神鹰在计划做更大容量的反应釜。
      实验室技术实现产业化并不是一个简单的放大过程,有的方法甚至是无法直接产业化扩大,需要再创新,而这种创新有时就是生产中的小诀窍。中复神鹰总经理助理陈秋飞毕业于北京化工大学国家碳纤维重点实验室。他说,产学互动非常重要。他举例说,对于干燥致密化,专家认为不适合高温瞬间烫干,但实践却证明,高温瞬间烫干的原丝致密性要好一些。
      中复神鹰为什么能在国内率先取得干喷湿纺T700碳纤维技术的突破?张定金认为,“很多人做干喷湿纺,技术上没问题,做不出来主要是工艺上的问题。”中复神鹰经过3年的刻苦攻关,摸索出了一个又一个诀窍,成功攻下了干喷湿纺工艺,“这些诀窍就像一层窗户纸,捅破很容易,但没有它产业化就不能实现。”
      正是以产促学,以学助产,敢于集成创新、敢于跳出书本创新、敢于从实践中创新,中复神鹰才能在碳纤维产业化的道路上不断取得关键性突破。
naugty 发表于 2012-9-24 22:30 | 显示全部楼层
25吨级的算是小试水平,产业化的铺路石。碳纤维行业一条线产能在1000吨左右比较符合产业化实际,能在产量,成本,稳定性上比较平衡。

PS 国内最先能实现T800产业化的最看好中复神鹰了
暴力英雄 发表于 2012-9-24 23:33 | 显示全部楼层
国内首条T700碳纤维千吨级生产线在连云港中复神鹰正式投产
http://kfq.shangbao.net.cn/a/110855.html
连云港经济技术开发区 2012-08-10 14:43
    近日,国内第一条千吨级干喷湿纺T700碳纤维生产线在连云港经济技术开发区中复神鹰碳纤维有限公司正式投产。
      据了解,T700高性能碳纤维代表世界先进水平,在军工、国防、航空航天、核工业等很多高科技产品上大量使用。多年来,国外从技术上一直对我国实施封锁。T700碳纤维的成功研发,并实现规模化生产,打破了发达国家的技术垄断。
      中复神鹰碳纤维有限公司通过两年多的科研攻关,终于将千吨级T700碳纤维生产线投入使用。该公司董事长张国良说:“干喷湿纺的工艺难度非常大,国内还没有一家工厂、科研单位可以做出,我们这次把这一套工艺成功地用于千吨级的生产,对于我们国家碳纤维新材料来讲都是一个历史性的突破。”
      在去年国内的碳纤维市场上,中复神鹰销售碳纤维996吨,占1500吨国产碳纤维市场的三分之二,成为国内首个拥有碳纤维产业链并实现规模化生产的企业。

PS 我也看好
暴力英雄 发表于 2012-9-24 23:41 | 显示全部楼层
[香港大公报]高纯碳纤助导弹飞天 碳纤维列国家战略产业
http://www2.dhu.edu.cn/dhuxxxt/xinwenwang/shownews.asp?id=18408
       中国自主研制的航天级高纯黏胶基碳纤维粗度仅头发丝十分之一,但其纤维束的强度却是钢的4至5倍,在摄氏2000度高温下仍丝毫无损,它曾助力中国的洲际导弹成功飞天。【本报记者倪巍晨上海五日电】
    上海东华大学首次部分解密了该校的高纯碳纤维研究试验室,负责该纤维研发的东华材料科学与工程学院教授潘鼎表示,上世纪90年代中国的洲际导弹因没有高纯碳纤维而无法飞天,由于美俄垄断技术,中国只能依靠自身力量研发。「我们用了4年时间,使中国成为继美、俄后第三个掌握高纯碳纤维技术的国家,该技术至今仍为现役及高新工程后续型各类武器提供持续而稳定的碳纤维产品」。
能抗摄氏2000度燃烧
       高纯碳纤维是导弹防热层的主要骨架材料,其性能关系到导弹发射成功与否。由于导弹在高空高速飞行及重返大气层时,外壳与空气的摩擦可使温度达到近5000度,没有任何替代材料具备如此高的隔热、降温功能,因此高纯碳纤维成了导弹的「防护服」。
       经过安全检查,记者进入东华大学的高纯碳纤维实验室,看到高纯碳纤维生产工艺极端复杂,整个工艺流程需要历经从原丝、低温碳化、补强处理等几十道工序。
       为证明中国研制的高纯碳纤维具超强耐热属性,潘鼎用手持式火焰枪对一束由逾千根小纤维组成的纤维束燃烧了数分钟,过程中,纤维在烈焰中逐渐变红,火焰一停又恢复常态。
       上世纪,中国的洲际导弹研发面临两大科技难题。其一是航天级的高纯黏胶基碳纤维,由于纤维的品质直接关系到导弹飞行质量与成败,因此对原料的要求极高,设备技术极难。潘鼎说,导弹没有高品质的高纯碳纤维就无法飞天;另一方面,全球仅美、俄掌握生产高纯黏胶基碳纤维的技术,且长期对中国施行技术封锁及禁运,中国决定自主研发该项技术。
研发4年攻克多项难关
       美俄的高纯碳纤维原料都是经过精选的特殊树木纤维,中国只能采用美俄两国早已弃用的普通棉短绒为原料,但制成的原丝各项指标均不理想,在国家有关部门支持下,潘鼎领衔的碳纤维项目组坚持采用国内仅有的棉浆基纤维素为原料,在4年内先后攻克原丝、工艺、强度和排废等科技难关,终于在高纯碳纤维领域获得突破,并研制出集美俄同类产品性能之所长的航天级高纯黏胶基碳纤维,为中国战略武器飞天提供关键的技术支撑。   
       潘鼎坦言,中国科研人员研制的高纯碳纤维成功后,立即被应用到洲际导弹及其他导弹的弹头防热层,这种纤维不仅有效减轻洲际导弹重量,其防热效果使核弹和制航系统在进出大气层时得到有效保护。
  互联网资料显示,高纯碳纤维在军机、导弹、运载火箭、卫星与飞行器方面有不可替代的作用。在「十二五」规划中,碳纤维等新材料已列为战略产业之一。据预测,至2015年,中国民用碳纤维产能需求将达1.2万吨,这预示�改变中国碳纤维产业赶超世界先进水平指日可待。
开发空间飞行器应用材料
  东华大学复合材料及高性能新材料研究团队透露,除国防用的黏胶基碳纤维,以及民用的聚丙烯�基碳纤维外,团队还研发航空轻质材料芳纶1313制备关键技术,建有国内首条自主设计的间位芳纶1313短纤生产线,使中国成为继美国等国家后,少数拥有生产间位芳纶绝缘纸自主知识产权的国家。
  此外,东华大学作为首席单位,正牵头《高性能芳纶纤维制备过程中的关键科学问题》国家重点基础研究项目,该材料是火箭固体燃料发动机零部件的急需材料。
  国家「973」项目首席科学家、东华大学纤维材料改性国家重点实验室副主任余木火教授透露,东华大学在高温陶瓷纤维、超高强有机高性能纤维等新型高性能纤维的理论研究领域也正在进行前沿探索。由于该技术可应用于「高超声速近空间飞行器」,因此目前相关技术研究与世界同比,美国、德国、日本在该领域均处在研究阶段。  
(来源:大公报 时间:2012-06-06 记者:倪巍晨 通讯员:向娟 邱登梅)
暴力英雄 发表于 2012-9-24 23:47 | 显示全部楼层
本帖最后由 暴力英雄 于 2012-9-24 23:49 编辑

[中国经济网]东华大学教授研发"神奇纤维" 助推经济转型
      中国经济网上海6月4日讯(记者李治国)有一种神奇纤维,只有头发丝的十分之一细,纤维束强度却是钢的4到5倍;在2000℃以上的高温环境中,别的纤维也许早已化为灰烬,它却纹丝不动;它的研制,不仅曾助力国家头号战略武器成功飞天,如今更在新材料领域刮起一股革命旋风,用它来造大飞机、汽车、轮船,能大幅减重提速;用它来做高尔夫球棒、羽毛球拍、钩鱼竿,轻且耐用……它,就是被誉为“黑色黄金”的碳纤维。在东华大学校园里,就有一位与碳纤维打了一辈子交道的专家,他就是材料科学与工程学院的潘鼎教授。
                                           获奖的潘鼎教授,据说还被某“打假斗屎”打过,真是脑袋进屎了,呵呵
攻坚克难:助导弹一飞冲天
       潘鼎教授早在40多年前就与碳纤维结下了不解之缘。1978年,国家恢复研究生招生制度后,他考入我国纺织教育与研究的最高学府——华东纺织工学院(东华大学前身)。正是从那时起,在恩师、中国化学纤维之父钱宝钧教授的指点下,他开始潜心专攻碳纤维的理论及产业化问题。
       潘教授回忆到,上世纪80年代,我国头号战略武器面临最后两项久攻不克的遗留难题。其中一个“拦路虎”就是航天级高纯粘胶基碳纤维。作为洲际导弹弹头防热层关键材料,航天级高纯粘胶基碳纤维的性能、品质直接关系到飞行的质量及成败。因其原料要求极高、制备技术极难,当时只有美、俄两个超级大国拥有,且对我国实行严密禁运、技术封锁。难关攻不下,导弹上不了天!
       关键时刻,在国家有关部门的支持下,潘鼎教授领衔的碳纤维项目组临危受命,采用国外否定、国内仅有的棉浆基纤维素为原料,先后攻克了“原丝、工艺、强度、排废”等难关,苦战4年,在碳纤维生产的基础理论、工艺技术和制备等方面获得了系列突破,在软硬件技术上获得了大量原创性成果,最终成功研制了集美、俄两国同类产品性能所长的航天级高纯粘胶基碳纤维,为国家头号战略武器飞天提供了关键性的技术支持。
       潘教授此举不仅填补了国内空白,让我国由此成为世界上第三个掌握航天级高纯粘胶基碳纤维研制技术的国家,也为我国国防现代化的升级换代及捍卫国民经济现代化成果作出了贡献。10余年来,潘鼎教授团队配合国家战略任务,为现役及高新后续的各类型号导弹持续稳定地提供着保质、保量的碳纤维产品,得到了相关航天部门及军代表的充分肯定,获得国家科技进步奖等多项奖励。
敢为人先:推产业“换代升级”
       如果说粘胶基碳纤维的“横空出世”,展现了东华大学在高性能纤维研究领域“敢为人先”的魄力与胆识,那么,聚丙烯腈基碳纤维的持续攻关,则体现了潘鼎教授团队在致力于新材料产业“换代升级”变革过程中“追求卓越”的决心与毅力。和粘胶基碳纤维相比,聚丙烯腈基碳纤维也用于国防军工,但其涉及的民用领域更广泛,不仅飞机、汽车等交通工具可用,建材、医疗器械、体育用品等方面也大有可为。拿飞机来说,以前多用的是铝合金耗材,有疲劳极限,换做聚丙烯腈基碳纤维材质,不仅机身更轻,飞得更快,更重要的是,强度得以加强,断裂几率大为降低,安全系数也得到很大提高,在能耗及环境污染方面,也创造了杰出效益。
       目前,国内最大的民用碳纤维生产企业是位于江苏连云港的鹰游集团中复神鹰碳纤维有限公司。该公司创造了国内碳纤维领域的多个“第一”:第一个实现千吨T300碳纤维产业化生产,第一个实现干喷湿纺T700碳纤维的技术突破,2011年全国碳纤维产量近1500吨,神鹰的碳纤维销售量已达1000吨……在这些光环的背后,是潘鼎教授带领的东华大学科研团队对鹰游集团的鼎力相助。对此,该公司董事长张国良深有感触
       2005年,公司刚起步,张国良走访了国内几乎所有碳纤维研究专家,因为技术上很难实现从实验室到产业化,只有潘鼎等少数专家支持他。张国良还清楚地记得,那年9月29日到10月2日,潘教授连着5天给自己及原先从事纺机制造行业的团队系统地上了碳纤维的第一课,从丙烯腈单体到碳纤维乱层石墨结构,从原丝、碳化生产线到飞机、导弹、汽车、自行车等碳纤维复合材料的开发,潘教授深刻、详细的介绍,引发了张总及其企业对碳纤维的浓厚兴趣。校企间的紧密合作与协同创新由此开始而“一发不可收”。
       在潘鼎教授的领衔下,东华大学材料学院科研团队依托材料学国家重点学科、上海市十大重中之重学科、纤维材料改性国家重点试验等国家级科研基地优势,将在一系列国家及省市973等重大基础理论项目研究中获得的成果“全过程缺陷产生及消除”等理论、国内外高性能碳纤维制造关键单元化及集成化技术介绍到企业,在多项江苏省成果转化项目中,共同申报及承担科研任务,为中复神鹰碳纤维通用级产业化及高强高模型碳纤维的制造持续提供了强有力的科技支撑。2009年起,东华大学—中复神鹰碳纤维工程技术中心,东华大学—中复神鹰碳纤维工程研究中心,东华大学材料科学与工程博士后流动站科研基地、鹰游集团碳纤维博士后科研工作站科研基地等协同创新平台陆续成立,提升着企业的研发实力,更为推进碳纤维产业化进程提供了坚实的保障。谈起未来发展,张国良充满信心地说:“如今,我们已实现碳纤维系列生产设备和多条生产线的自我设计、自我制造、自我安装、自我调试,基本打破了国外先进国家对我国关键生产技术及设备的严密封锁。并且建设中的万吨碳纤维生产基地已具备规模。预计到2015年,国内碳纤维产能需求将达1.2万吨,尽早改变我国碳纤维生产的落后局面、赶上及超过世界先进水平已经指日可待了。有与东华大学的强强联合、紧密合作,我们中复神鹰有信心、有能力助推中国碳纤维产业化之梦!”
匹夫有责:怀为国为民服务之志
       从投身碳纤维事业算起来,年近古稀的潘鼎教授迄今已跟这个纤维界的“黑色大腕”打了近半个世纪的交道。为了早日研制出国家急需的碳纤维产品,他和项目组的老师们经常通宵达旦地扑在生产一线,无论寒暑,不畏苦累,把车间当成家,困了就在钢平台上躺一会儿,饿了就随便吃点东西。潘教授坦言,研究中也曾有过被千斤重担压得喘不过气来的时候,压力大到甚至想自杀,但终于凭借执着的信念撑过来了。“国家兴亡匹夫有责,做研究就应解决关键技术,服务国计民生,这大概就是支撑我和同事们走到今天的力量源泉吧”,潘教授如是说。
       采访中,记者还了解到,潘教授他们在碳纤维研究中既重视技术与工艺的创新,与企业的协同创新,又注重基础研究,“说白了,就是既要弄清楚原理,知道‘为什么’,又要搞明白方法,晓得‘怎么做’、‘怎么产业化’”。跟潘教授有着同样观点的,还有国家“973”项目首席科学家、东华大学纤维材料改性国家重点实验室副主任余木火教授,他目前正牵头负责《高性能芳纶纤维制备过程中的关键科学问题》这一国家重点基础研究项目。据他介绍,东华大学不仅在粘胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维等的国产化与稳定生产上取得成效,在高温陶瓷纤维、超高强有机高性能纤维等新型高性能纤维的理论研究领域也正在进行前沿探索。“高性能纤维研究视野必须放长远,了解国家发展战略及其需求,准确把握国际发展趋势;在着力解决理论问题及关键技术的同时,要考虑能否产业化,并真心实意为企业服务,这样才可能有所作为。”
       近年来,东华大学在当今世界公认的三大高性能纤维——碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯纤维等领域突破的多项关键技术和获得的系列科研成果,都属学科领域的前沿,都事关国计民生发展。东华大学材料学院院长朱美芳教授告诉记者,“这些成果离不开老师们十年如一日的执着付出,更源自老一辈专家代代相传的宝贵精神财富”。
       从中国化学纤维学科的开拓者和奠基人、曾任东华大学前身华东纺织工学院院长的钱宝钧教授开始,东华大学纤维材料的研究就形成了追踪国际学术前沿、关注国家战略和民生需求的优良传统。“所有这些努力,在服务国家战略的同时,最终受益的还是我们的学生”,朱美芳强调。据悉,包括潘鼎教授、余木火教授等研发团队在内,材料学院高性能纤维研究团队中多有学院博士生、硕士生,甚至本科生的身影,他们进实验室,入企业一线,“真刀真枪”地直接参与项目研究。目前,材料学院所有大一新生班主任均配备博导班主任,有30%的一年级本科生、80%的二年级本科生进入实验室,开展科研实践活动,50%的学生获得各类科技创新项目和奖励,50%的学生会选择继续深造。“这保证了学生最大限度地接触学术前沿和生产实际,激发学生的专业兴趣和创新实践能力。”
       在东华大学,像潘鼎教授碳纤维团队这样坚持校企协同创新、共同推动产业经济转型发展的例子还有很多。东华大学副校长俞建勇教授表示,高性能纤维是低碳经济与国家战略发展的关键材料,东华大学在高性能纤维研发领域具有历史积淀、学科优势和与行业企业的协同创新传统。学校将继续主动承担大学使命,助推企业在科研成果的市场化及产业化过程中唱好主角。“碳纤维等高性能纤维的研发与产业化道路任重而道远,我们会继续与有战略眼光的企业紧密合作,各司其职,协同创新,为服务国家战略、经济转型和地方发展不懈努力。”
(来源:中国经济网 2012年06月04日 记者:李治国 通讯员:向娟 邱登梅)
gdxd 发表于 2012-9-25 07:56 | 显示全部楼层
原来碳纤维是这样制造的?小白,猛一看,以为是纺织厂的女MM在工作...
ziluolan 发表于 2012-9-25 09:18 | 显示全部楼层
目前,世界上最高水平的、产业化的碳纤维是什么情况?

点评

东丽商用T1000,7.0GPa;实验室做到9GPa  发表于 2012-9-25 21:28
暴力英雄 发表于 2012-9-25 21:15 | 显示全部楼层
全民皆上啊!
上海石化、复旦大学高性能碳纤维产业化产学研合作案例
(来源:市经信委 发布日期:2012-09-14)
http://www.sheitc.gov.cn/zxxx/657214.htm
一、项目背景情况
  碳纤维是国家战略需求的重要新材料项目,不仅在国防军工领域有着不可替代的重要作用,在大型民用客机、风电设备、船舶和海工、交通运输等领域都有着广阔的应用空间和市场前景,对产业链的带动提升作用十分显著。我国开展碳纤维的研究已有近40年的历史,多家单位都取得了一定的实验室成果,但由于产品成本高、质量不稳定,连续大规模生产难于实现,尚未真正形成碳纤维产业和技术体系,导致国内碳纤维用量绝大多数依赖进口。上海具有良好的碳纤维研发基础,复旦、东华等多家高校和中科院有机所等院所都先后取得了一些科研成果,但同样未能迈向产业化。在此背景下,市经济信息化委在高新技术产业化推进过程中,将碳纤维列为重要的产业发展方向,通过发挥企业主体作用,开展产学研协同创新,加快碳纤维产业化进程。
1、在产业发展前期,主动介入,系统布局,落实项目主体
  围绕高性能碳纤维国产化工作,市经济信息化委从全局部署着手,组织各方科技攻关力量,提供服务和技术支持,多次组织复旦、东华、华东理工、中科院有机所、上海纺科院、上海碳素厂、上海石化、上海航天局等产学研用各方召开专题研讨会。经多方调研论证,选择有实力、有基础的企业作为项目投资主体和联合攻关的牵头单位。一方面上石化的产业化目标明确,由于市场需求和转型需要,中国石化重点布局在上石化进行高性能碳纤维的产业化研究。另一方面复旦大学具有较强的研发基础,复旦大学高分子科学系科研实力雄厚,杨玉良院士领导的课题组,在双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)等大品种通用高分子材料方面取得了多项重要成果。
市经济信息化委主动组织以上石化为投资主体,复旦大学提供技术支撑,并带动北京化工大学、东华大学、纺织科学院等单位在原料净化、聚合反应控制、纺丝工艺及装备国产化等方面进行技术攻关,以此促进高性能碳纤维国产化顺利实现。通过政府部门主动介入,提前布局,连接各单位相对孤立的科研成果,打通碳纤维产业化技术链上的关键环节。
2、在产业化攻关中,牵线搭桥,创新机制,开展协同创新
  2008年初,市经济信息化委通过产学研项目提供200万元财政补助,支持上海石化将原年产1000吨腈纶中试线改造为年产200吨聚丙烯腈原丝中试线,建设可年产40吨T300碳纤维的工程化中试试验线。同时,在市经济信息化委积极牵线搭桥,推动上海石化同复旦大学于2008年2月3日签署了合作协议,开展联合攻关。
  在合作机制方面,为充分发挥“政、产、学、研”各方优势,市经济信息化委牵头组成碳纤维产学研攻关领导小组,并成立了上海石化—复旦大学碳纤维研究课题组,由复旦大学杨玉良院士和上海石化张建平副总经理任组长,上海石化腈纶部和复旦大学相关研究人员组成研究团队。项目组围绕碳纤维生产过程中的各个环节,包括聚合、纺丝、整理、氧化碳化等开展攻关,由上石化在中试线建设中提出技术路线的要求,复旦从中抽提出基本的科学问题开展基础研究,然后回到生产中去进行工艺指导。首先以T300级碳纤维稳定的批量生产为突破点,从中提炼出与原丝PAN共聚物的链结构和聚集态结构相关的基础科学问题和碳纤维性能的主要控制因素,目标是最终实现T700及以上碳纤维的自主产业化
3、在项目实施推进中,整体推动,解决难点,强化跟踪服务
  在项目推进中,市经济信息化委分管委领导高度重视,多次做出重要指示,关心指导项目实施。重化产业处、技术进步处等项目推进部门加强跟踪服务,多次组织专家研讨会,定期进行项目协调,及时解决项目推进中的困难和问题,并赴现场进行指导,对碳纤维产业化项目进行系统化化的整体推动。一是落实项目支持,通过产学研项目和高新技术产业化项目为上石化碳纤维中试线建设及后续产业化提供资金补助,并积极协调中石化,形成工作合力。二是协调难点问题,对项目环评、设备引进、工艺放大等推进中遇到的难点问题一一加以解决落实。三是对接国家战略,积极指导相关单位争取国家项目支持。在市经济信息化委的推动争取下,上石化获得了国家发改委“碳纤维产业化”高新技术产业项目支持,复旦大学则先后获得了科技部“863”重点项目和“973”项目的立项支持。
  2008年11月,上石化建成年产200吨原丝中试装置。2009年3月,原丝中试装置成功研制出12K原丝,经氧化、碳化后产品性能达到了T-300的水平。这些工作为国产碳纤维迈向产业化打下了坚实的基础。同时,我们还支持了民营企业上海斯瑞碳纤维公司同东华大学合作开展“SK300斯瑞卡-高强、高模聚丙烯腈基碳纤维产业化”项目,通过不同技术路线推进碳纤维产业化。
二、项目推进情况
  为加快实现碳纤维大规模产业化,市经济信息化委积极推动上海石化承担上海市高新技术产业化重大项目“年产1500吨PAN基碳纤维项目”。项目总投资8.76亿元,财政专项资金补助1000万元,分二阶段实施:第一阶段完成年产1500吨碳纤维原丝和年产500吨碳纤维氧化碳化生产能力的建设;第二阶段完成另外年产1500吨碳纤维原丝以及另外年产1000吨碳纤维氧化碳化生产能力的建设。
  目前,在各方共同努力下,第一阶段氧化碳化部分已于2011年12月完成建设,并已进行了试运行;原丝部分已于2012年4月完成建设,进行了调试和开车准备,并于2012年6月底开始试车,正在作进一步调试。第一阶段试运行已取得了良好的效果,预氧丝各项性能达到工艺目标,打通了全流程。经检测,碳纤维样品性能指标达到了较好的水平。北京化工大学对样品进行不同条件的后处理,其层间剪切强度和拉伸强度与日本同类产品相比基本接近,可以认为这条500吨碳纤维生产线设备配置合理,工艺设定恰当,能够工业化生产T300等级的碳纤维。
  下一步,上石化将于年内完善工艺技术软件包,完成第二期工程建设设计;2013年完成第二期1500吨/年原丝装置、1000吨/年炭化氧化装置建设,稳定第一期装置生产;2014年完成第二期1500吨/年原丝装置、1000吨/年炭化氧化装置建设,进行试生产,完成项目验收。
暴力英雄 发表于 2012-9-25 21:28 | 显示全部楼层
ziluolan 发表于 2012-9-25 09:18
目前,世界上最高水平的、产业化的碳纤维是什么情况?

转一篇2011年的文章,文章是根据中国化工报对国家新材料产业发展战略咨询委员会副秘书长李克健和中科院山西煤化所碳纤维制备技术国家工程实验室主任吕春祥等采访专稿摘编,并补充了2011年世界碳科学(上海)大会有关信息和本刊收集资料。
我国碳纤维技术现状和思考  
http://www.cnbxfc.net
2011-11-10
       碳纤维作为战略性新兴产业中的重要产品正受到越来越多的关注,国内碳纤维生产线建设也异常热闹,一片红火。目前,我国碳纤维生产企业已近30家,除了民营企业,中石油、中石化、中化工、中钢铁、中国建材、首钢国际等大型国企都已介入,而且都是大手笔。截至目前,我国已建和拟在建的碳纤维产能已达到7万—8万吨/年,其中建成的产能为5000吨。然而,去年的产量只有千吨左右,部分产品质量水平连T300级都达不到,国内市场每年8000—9000吨的需求量大部分要依靠进口。在大量生产线出现“趴窝”现象的背后,反映了我国碳纤维目前真实的技术现状。
       1959年,日本发明了用聚丙烯腈为原丝加张力牵伸制造碳纤维的方法。目前,日本东丽公司的系列化聚丙烯腈基碳纤维最具代表性,其产品主要分为T、M、MJ三个系列,每个系列又有不同型号,远远领先于世界平均水平。日本在1984年就生产出了T700级产品,此外,国外单线最大产能已达1800吨(12k),生产效率高
       我国碳纤维生产的研究始于1962年,起步不晚,但长期以来未取得实质性进展。近年的攻关,我国在一些碳纤维应用领域已经不再受制于人,但整体技术水平仍然相对落后。由于碳纤维技术被日本、美国等专利覆盖,我国企业缺乏核心自主知识产权的技术支撑,尚未全面掌握完整的碳纤维核心关键技术,高性能碳纤维基本处于空白。目前,国内只有相当于或者次于T300级碳纤维的产品,T700级碳纤维尚处于工程化研究阶段,T800、MJ系列碳纤维尚在攻关。国内以3K(3000根)、12K的T300级碳纤维为主打产品,许多低端产品毛丝多,性能指标不稳定,通用性差。千吨级碳纤维生产线的投资在4亿元左右,如果技术始终不能过关,项目投资有可能会打水漂,因此当务之急是提高碳纤维技术水平。目前国内技术水平高的碳纤维企业也有几家,但由于没有形成规模优势,同等质量产品的价格远高于国外,因此成本差异很大,导致我国碳纤维产品没有市场竞争力。据了解,日本东丽T700级碳纤维的成本与国内T300级的成本相当
       近年来,碳纤维产业风行,有技术背景的和没有技术背景的都在上项目。有技术上项目可以理解,但没技术怎么上呢?多数企业采用的是“挖人战术”,师出同门,技术水平和工艺路线处于同一档次的项目在低水平重复建设。引进的洋技术由于相关设备及配套技术的缺失,改造后多数都难以开花结果。上世纪80年代我国就曾从英国RK公司引进大丝束预氧化炉和炭化炉,结果两套设备均未能正常运转,所谓的外国专家也无能为力,引进单位有苦难言,十几年后,当初的设备都当废铁卖了。另据了解,上世纪末期,安徽华皖碳纤维有限公司从英国引进了200吨/年聚丙烯腈基碳纤维及500吨/年原丝生产线,经过近十年建设,耗资3亿多,但始终未能正常运转,最终宣布破产,后来生产线被廉价卖给了中国首钢国际贸易工程公司,目前仍在改造中。实践证明,无论从政治角度还是商业角度,技术水平较高的国外碳纤维公司都不可能向我国转让技术或出售设备;即使同意转让技术、出售设备的大多是一些小公司,其技术水平无先进性可言。所以引进技术一定要找准合作方,并加大相关配套技术的研发。当前国内企业研发大多各自为战、相互封锁,投在该领域的人力、物力不少,但资源没有得到有序、合理的配置,缺少一种鼓励技术研发的机制。
       中国碳纤维技术攻关到底应该如何把握方向?碳纤维开发是个大工程,应以需求为牵引,按照科研—产业化示范—产业化的规律规范碳纤维的研究和发展,按照技术、产业发展规律科学布局,对单元核心工艺、关键设备和配套材料等瓶颈技术开展专题攻关,各个击破。同时注重碳纤维人才队伍建设,建立高素质的专家系统和高效的咨询机制,深入研究碳纤维发展的技术脉络,把握正确的技术方向,有效牵引、推动技术研究和产业工作。
       碳纤维制备过程分为纯化聚合、纺丝、氧化炭化、石墨化和表面处理等多道工艺,涉及到有机化学、纺织学、化工机械、高分子化学和流体力学等多个学科,是一项工艺复杂、多学科交叉的高新技术产业。无论是工艺技术还是设备开发以及配套材料,只要有一项跟不上研制和产业化进程,就会最终影响到碳纤维产业。目前相对落后的关键单元技术有大容量聚合、快速纺丝、均质氧化、快速氧化炭化等,其工程问题没有彻底解决,导致产品性能不稳,生产成本高。以大容量间歇聚合工艺为例,目前我国容积最大的聚合釜约6-10立方米,部分生产单位为安全起见,采用多个2-3立方米小反应釜并联,而国际上先进的聚合釜容量现在已达到20-45立方米。聚合釜容积小,单釜聚合量就少,生产成本就高,而生产批次太多也会影响碳纤维整体性能的稳定性。在生产设备方面,国内一些关键设备产业化设计制造技术尚未取得突破,譬如氧化炉、多工位蒸汽牵伸机、宽口高温炭化炉和高温石墨化炉等。一旦这些设备在国际上禁运,对我国碳纤维产业的损害将无法估计,因此必须尽快掌握这些关键设备的制造技术。此外,碳纤维用油剂和上浆剂等关键原料在我国还处于实验室开发阶段,尚需依赖进口;与碳纤维产业化过程配套的废水、废气处理技术也不够完善。从发展前景看,规模化生产是降低成本、参与市场竞争的重要前提。
       从国外碳纤维产业发展历程看,比较成功的碳纤维企业都是从PAN原丝开始,到碳纤维生产,甚至到复合材料制品,形成一条龙产业。单一生产原丝,或依靠从市场购买原丝生产碳纤维的企业发展比较困难,大都已关停,这应引起我国相关企业注意。技术水平太低的企业必然要遭到淘汰,技术水平相对较高的企业可以加大碳纤维在普通民用领域的应用开发。未来碳纤维市场的增长点在风电叶片、建筑材料、汽车、大飞机、压力容器和高压输电线等新兴工业领域,消费量将会大幅增长。
       对于碳纤维用量能否实现飞跃?自上世纪60年代末碳纤维投入市场应用以来,至今已走过50多年,但去年全球的碳纤维用量也仅有5万吨左右。从所得到的资料分析:全球2010年玻纤用量达450多万吨,碳纤维为5万多吨,市场用量为90:1;从价格比看碳纤维为玻纤的10倍以上,与高强高弹碳纤维相比,要达数十倍以上。所以,这就决定了它不可能在短时间内有玻纤那么大的市场。根据国内外碳纤维企业和专家预测,从2011年起,每年约有13%的增长,到2018年才达到10万吨,因此,全球占主导地位的复合材料仍然为玻璃钢复合材料。从另一方面看,当前和今后,全球碳纤维复材的应用市场主要集中在与钢结构密切相关的高耗能、高排放领域中的大飞机工程、汽车工程、海船工程、电力工程等,以此达到以碳代钢、节约燃料、减少二氧化碳排放。众所周知,因化石能源的生产及应用,每年给全球造成温室气体损害无可估量,就美国报告的数字超过70亿美元。因此,各国政府近几年陆续出台一系列政策与法规来解决这一问题。就欧美先进国家来讲,他们把传统能源节能减排和新能源产业看作一种战略经济,利用碳减排推出低碳经济方案,用法律来约束。当前,国内出现“碳纤维热”,有碳纤维深加工OEM“加工热”、大量碳纤由海外提供的“进口热”、国内碳纤维开发“圈地投资热”等,我们期望这“三种热”能带来冷静思考,使我们最终看到国产碳纤维由集成创新走向自主创新。
       关于玄武岩纤维,我国自2002年将玄武纤维及其复合材料项目正式列入国家“863”计划,“玄武岩纤维热”也逐渐兴起。玄武岩纤维是以火山喷出岩作为原料,将其破碎加入熔窑炉中,经过1450℃~1500℃高温熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。但玄武岩纤维因生产工艺太粗放、原料成分多且波动大等多种技术因素,至今在国内外均未被广泛应用。据资料报道,目前国内现有玄武岩纤维生产企业近十家,其中四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司的3000吨/年玄武岩纤维生产线项目,是国内首个采用气电结合单元窑拉丝工艺的项目。去年底该公司又将此单元窑技术移植到河北通辉科技有限公司,建立起总投资8700万元,年产能1000吨的连续玄武岩纤维生产线。另据了解,玄武岩纤维开发项目又在南京新城科技园“绿材谷”落户,该项目是东南大学与南京市建邺区政府共同打造的国家级示范性项目。我国玄武岩纤维有近二十多年的开发历史,但至今未能形成产业,其原因是多方面的,如原料使用粗放、工艺技术不成熟、产品性能不稳定、相关标准体系不完善等等,但缺少对玄武岩纤维特性的整体基础性研究是制约玄武岩纤维产业健康发展的最大问题。国外数据显示,玄武岩纤维物理性能基本接近S玻纤性能,而耐2000℃高温的性能是其优势所在。目前全世界能够稳定生产的连续玄武岩纤维生产线约有15条,产量不足10000吨,其中比较知名的有乌克兰绝热材料公司和俄罗斯苏达格达玻纤公司。
       谈到我们自身玻璃纤维,值得我们骄傲的是近十多年来,全球玻纤无论是产量、品种还是性能创新,都取得了快速发展。目前全球玻纤产量450万吨,70%为玻璃钢复合材料市场,其它30%为电绝缘市场、建筑节能市场、滤材膜材市场及多用途工业技术织物市场等。国民经济的整体提升,推进了全球高性能玻纤持续开发。六大玻纤企业OCV、PPG、AGY和我国的重庆、泰山、巨石等成为高性能玻纤的开拓者。
       全球玻璃纤维在2005年之前,处于一个大规模产能扩张及应用的规模经济时期,玻纤及其应用市场逐步向中国转移,更体现了这一趋势。2005年后,全球低碳经济的提出,将玻璃纤维推向了高性能发展时期。由于玻璃纤维成份的可设计性、从超细纤维到粗直径纤维的多变性,借助于玻璃纤维表面处理技术和纺织工艺而衍生出的各类工业技术纺织品,将推动我国玻璃纤维产业未来的市场更为广阔,并以此赢来更多的新兴市场和高端市场。围绕着当前高性能玻纤的应用,无论是热固性树脂的环氧、不饱和、聚氨脂、酚醛树脂,还是热塑性塑料、工程塑料等树脂,都在强度、模量、耐疲劳和工艺性方面进行技术突破,尤其是聚氨脂树脂和尼龙树脂的改性开发,其耐疲劳性能大大超过其它树脂,可能在受力制品的材料和性价比的设计上会领先整个纤维增强复合材料。
       科学无止境,实践出真知。高性能纤维的持续开发,缩短了与当前高性能纤维的性能差距,并在玻纤特性上得到了更充分的发挥。我们在现有不断创新的基础上,通过玻璃成分、表面处理、炉窑结构、漏板结构的一系列技术设计,加快推进高性能玻璃纤维向多功能、多品种发展大有奔头。我们将与碳纤维、芳纶纤维、超高分子聚乙烯纤维等高性能纤维一起,优势互补,共聚发展。
暴力英雄 发表于 2012-9-25 21:32 | 显示全部楼层
暴力英雄 发表于 2012-9-21 20:12
横幅啊!!

江苏航科建成我国首条T800碳纤维产业化线
http://www.carbonfiber.co/news/show.php?itemid=118
2012-06-29  江苏经济报
     本报讯 近日,江苏航科复合材料科技有限公司建成我国首条T800碳纤维产业化线,并取得一系列自主知识产权创新成果,打破了国外厂商的技术垄断。
    据介绍,碳纤维复合材料是一种战略性新材料,在航天航空等领域发挥着不可替代的作用,西方国家对我国实施禁售禁运。
    航科公司投入2.5亿元,率先建成的25吨T800碳纤维生产线,在国内高性能碳纤维产业化方面实现零的突破。目前,航科公司正开展百吨生产级T800碳纤维生产线研发和建设工作,力争十年内将公司做成国内碳纤维及复合材料高端产品的主要供应商之一。
图片是江苏航科的

暴力英雄 发表于 2012-9-25 21:37 | 显示全部楼层
碳纤维产业亟待突围

                                                            由碳纤维制成的人造骨骼图片来源:中国碳纤维网
■李惠钰
       被誉为“黑色黄金”的碳纤维是一种力学性能优异的新材料,因其具有强度高、重量轻等特点,成为生物医药、医疗器材、海洋工程及航空航天等领域里不可或缺的重要材料之一。
       2012年2月,工业和信息化部发布的《新材料产业“十二五”发展规划》中,碳纤维产业也被列为发展的重点之一。《规划》中提出,国家将实施示范工程大幅提升我国碳纤维的产能。
业内人士预计,随着碳纤维应用领域的不断扩展,产品需求量将急剧增加,到2015年全球碳纤维消费量将达到7万吨,年均复合增长率达9.37%。到2020年,全球碳纤维需求量甚至可达到13万吨/年。
我国是碳纤维的消费大国,但是,面对国际先进碳纤维产业的强势竞争、面对自己成熟度过低的技术水平、面对产业赢利能力的不确定性等因素,中国碳纤维产业如何缩短与世界先进水平的差距、获得国际话语权,是摆在我国政府和碳纤维制造与应用企业面前的重大课题。
产业发展之难
碳纤维是指含碳量高于90%的无机高分子纤维,一般作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷等材料中,构成具有强度高、模量高、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀等一系列优异性能的新型复合材料。通常,高标准的医用设备非常注重所用原材料的质量、卫生性、可靠性和精度,而由碳纤维材料制成的医疗器材具有比重轻、稳定性高、强度大及抗断裂的特性。
例如,碳纤维材料可用于X射线台面、臂架和头部固定器等由特殊承载泡沫制成的夹层结构组件中。使用此类组件的患者支持器可以承受高达1200kg的负荷,而普通的支持器则只能承受400kg的负荷。
目前碳纤维产业已被纳入战略性新兴产业的重要发展方向。然而,在当前提升产业技术水平、扩大市场规模的关键时期,我国碳纤维产业的发展却面临重重障碍。
据中国科学技术发展战略研究院产业科技发展研究所副研究员段小华分析,国外碳纤维原丝生产企业的前期大量研发投入已在全球市场销售中获取巨额回报,进入产品升级换代时期之后,将即将淘汰的规格产品以低价卖给中国,达到遏制中国企业的技术进步的目的,这是我国碳纤维产业面临的问题之一
目前,全球碳纤维市场的95%已被国外大型企业所占据。与国外相比,国内的碳纤维产业尚处于“幼稚期”。国产原丝生产企业不超过6家,而且没有一家已形成规模。90%的原丝还需要进口,而且国内生产的碳纤维也多集中于通用、基础和低档次品种上。
段小华认为,基于中国现有的研制水平,碳纤维生产成本至少为200元/kg,而日本公司的碳纤维市场销售价为160~170元/kg,前不久,土耳其企业在短期内生产出的碳纤维更以110元/kg的售价抛向中国市场,对国内企业冲击很大。
“国外企业针对中国市场特点采取这种低价竞销的方式,将迫使国内下游的碳纤维制品企业继续大量进口,这让国内技术水平本来就不高的原丝生产企业更难以在市场发育中获得技术学习机会。”段小华说。
另外,在良好的市场预期下,国内碳纤维企业还存在大量低水平重复投资的现象。仅大连兴科碳纤维有限公司就分别在大连、包头、三河、保定建设了4个年产万吨的碳纤维基地。除了民营企业,中国石油、中国石化、中国化工、中国钢铁、中国建材、中国恒天、首钢国际等大型国企也都以“大手笔”介入。这些企业投资形成的产能大大超过实际需求,也将面临骑虎难下的局面。
段小华表示,碳纤维产业涉及的产业链较长,科研机构和相关企业应形成一定的合理分工。但在市场前景看好的情况下,碳纤维生产企业之间出于市场竞争需要,相互封闭尤为严重,这进一步延缓了产业技术升级进程。
“目前,大量企业在产品阶段投入巨资扩大生产规模,而一些基础性研究较为缺乏,如增强碳纤维强度的油剂产品在国内没人研发。” 段小华说。
加大政策扶持
针对如何在国家战略层面上加大对碳纤维产业的推动力,促进产业良性发展等问题,连云港鹰游集团、中复神鹰碳纤维有限公司董事长张国良表示,国家须加大对碳纤维产业的扶持力度。张国良建议,国家对国内优势的、已规模化的碳纤维生产企业应给予特别支持,例如直接资金支持、电力补贴、税收、人才引进等优惠待遇。同时,为了抵制国外碳纤维企业的恶意低价竞销行为,还应提高碳纤维进口关税,保护国内碳纤维市场健康发展。
张国良还建议,由碳纤维行业领头企业自建研发实验中心,国家放宽设立审批门槛并给予专项运作资金扶持。在碳纤维原丝和碳丝的制备、结构形态、性能相关性等领域进行系统深入研究,突破制约产业快速发展和核心竞争力提升的技术问题。
国家还应制定碳纤维有序发展的产业政策。对当前行业内规模大小不一,技术水平参差不齐,难以做大做强,又难以整合的企业合理进行引导。
另外,吉林石化研究院院长王勋章也建议,应广泛联系全国范围的碳纤维领域科研院所和业内专家,加快建设各类产学研的合作平台,引导企业加大科技投入,集中资源、人才、资金优势,开展高性能碳纤维及其复合材料的研究。
国家要加强科技服务与平台建设,应构建行业内的专家技术服务平台、科技成果转化平台、技术引进合作平台、科技信息平台和科技人员培训等平台。
《中国科学报》 (2012-03-20 B1 生物周刊)
暴力英雄 发表于 2012-9-25 21:45 | 显示全部楼层
聚丙烯腈基碳纤维产业发展前景分析
2012-7-13
摘要:介绍了国内外聚丙烯腈基碳纤维发展状况,指出国内聚丙烯腈基碳纤维产业目前仍存在技术无特色、质量产品差及核心技术缺乏等诸多问题。分析了国内外聚丙烯腈基碳纤维的市场需求,认为只有坚持自主创新、降低生产成本、加强应用研究和市场开发,才能推动国内聚丙烯腈基碳纤维产业健康发展。
关键词:聚丙烯腈,碳纤维,发展,分析,对策
  1959年日本人进藤昭男发明了用聚丙烯腈原丝生产碳纤维的方法。1962年日本东丽(Toray)公司开始生产并积极研制用于生产碳纤维的专用优质原丝,并于1967年成功生产T300聚丙烯腈基碳纤维。英国皇家航空研究所的Watt等人对聚丙烯腈纤维生产进行技术改进后,英国考陶尔公司利用这项技术开始生产高强度、高模量聚丙烯腈基碳纤维。1969年日本Toray公司研究成功用特殊的单体共聚而成的聚丙烯腈制成碳纤维原丝,结合美国联合碳化物公司的碳化技术,生产出高强度、高模量碳纤维。此后美国、法国和德国也都通过引进技术或自主开发生产聚丙烯腈原丝及碳纤维,但日本Toray公司的碳纤维研发与生产一直处于世界领先水平。特别是20世纪90年代以来,由于聚丙烯腈基碳纤维性能优越,应用领域日益扩展。目前世界聚丙烯腈基碳纤维已进入发展旺盛的成熟期。
  我国从20世纪60年代后期开始研制碳纤维。1976年在中科院山西煤炭化学研究所建成我国第1条产能2t/a的聚丙烯腈基碳纤维扩大试验生产线。80年代开展了高强型碳纤维的研究,于1998年建成一条规模为40t/a的中试生产线。
  尽管如此,我国碳纤维生产与国外相比仍有很大差距,产量和质量均不能满足市场发展需求。制约我国碳纤维发展的首要原因是聚丙烯腈基碳纤维原丝质量不过关,其次为生产技术及设备等其他因素。
  进入21世纪以来,国内碳纤维产业得到较快发展,目前利用自主技术研制的少数国产碳纤维产品已经达到国际同类产品水平[1]。
1  聚丙烯腈基碳纤维发展分析
1。1产能
  21世纪仍是世界聚丙烯腈基碳纤维生产的快速发展时期。目前聚丙烯腈基碳纤维产量约占全球碳纤维总产量的90%。世界上聚丙烯腈基碳纤维的生产也已分化为以美国为代表的大丝束碳纤维和以日本为代表的小丝束碳纤维两大类。日本和美国所产的碳纤维约占全球碳纤维总供应量的80%。Toray、东邦(Toho)及三菱人造丝公司(Mitsubishi)这3家以腈纶纤维为主要产品的日本公司,依靠其先进的纺丝技术形成高性能原丝生产优势,通过大量生产高性能碳纤维使日本成为碳纤维大国,3家企业的产量之和占据了世界碳纤维总产量的78%左右,无论质量还是产量均处于世界前列,而且基本控制了世界高性能小丝束碳纤维的生产。而福塔菲尔(Fortafil)、卓尔泰克(Zoltek)、阿尔迪(Aldila)和爱斯奇爱尔(SGL)等4家公司则垄断了世界聚丙烯腈基大丝束碳纤维的生产,其中Fortafil公司聚丙烯腈基大丝束碳纤维的生产能力居世界首位。
  受国际金融危机的影响,2009年全球聚丙烯腈基碳纤维生产厂家普遍陷入亏损的状态。2009年全球聚丙烯腈基碳纤维的总产能为78 kt/a,产量约为58 kt,而2009年全球聚丙烯腈基碳纤维的实际需求量为35 kt,产能及产量均明显超过需求。为避免产生大量库存,生产企业纷纷采取限产措施。直至2010年全球聚丙烯腈碳纤维市场才出现了回暖的迹象。2008-2014年全球碳纤维产量及预测见表1。
      2007年以前虽然我国聚丙烯腈基碳纤维产量年均增长率为25.8%,但2007年产量也仅为250t左右。从2008年开始,我国碳纤维在技术上取得突破,建成了千吨级的生产装置,产量成倍增加,2009年产量已达1 000t,年均增长率达到100%。但受技术不成熟、装置不稳定等因素影响,许多装置不能正常开车或处于停产状态,平均开工率仅为10%左右。预计到2015年国内碳纤维产能将达到20kt/a,产量将在10kt,产量的年均增长率将会稳定在45%[2-3]。
  近年来,通过合作和自主创新,国内碳纤维实现了规模化生产。2008年12月中复神鹰碳纤维有限公司万吨级碳纤维装置的一期工程——千吨级碳纤维装置建成投产,成为我国第1条能达到经济规模、原丝能够自给的碳纤维工业化生产线,国内外供需矛盾也得到一定程度的缓和。国内主要碳纤维生产厂家及产能情况见表2。
        另外,目前全国有14个省市22-25家企业也将开始建设碳纤维原丝、碳纤维及复合制品生产线。
1.2  消费情况
  我国聚丙烯腈基碳纤维的消费结构与日本类似,多集中在体育休闲用品领域。未来的发展重点是新兴工业应用领域,其中风力发电机叶片、建筑材料、汽车、压力容器和高压输电线潜力很大,预计到2020年仅风机叶片对碳纤维的需求就将达万吨。
  过去10年我国碳纤维的消费年均增长率为12.4%。受国外碳纤维出口限制,国内碳纤维的消费被严重抑制,消费量增长率变化较大。尤其是在2006-2008年的3年间,由于全球供应不足导致碳纤维产品价格高企,造成国内市场消费量接近零增长,甚至出现负增长。未来随着国内碳纤维供应量的提升以及新兴领域需求的快速增长,国内碳纤维消费量将会稳步增长。预计到2015年国内碳纤维消费量将达到20kt左右,年均增长率将达20%以上(见表3)。但与欧、美、日等发达国家和地区相比,国内碳纤维在新兴工业及航空航天等领域的应用还有很大空间(见表4)。
1.3  进出口情况
  目前我国聚丙烯腈基碳纤维产业的总体水平远落后于发达国家,全球聚丙烯腈基碳纤维的市场95%以上的份额掌握在国外大型企业的手中。国产聚丙烯腈基碳纤维产品集中在通用、基础和低档次品种上,在产品性能和成本上难以与国外产品竞争,不能完全满足国内市场需求,国内市场缺口巨大。2000年我国聚丙烯腈基碳纤维产品的自给率仅为2.3%,2009虽年有所上升,但也仅为16.1%,大部分仍需依赖进口。随着未来国内企业产能的不断增长,预计到2015年国内碳纤维的自给率将达到45%左右。
  2009年聚丙烯腈基碳纤维进口量以碳质量分数90%左右的特种碳纤维纱线及其他制品为主,占总进口量的67%,而进口单价则以碳纤维布和棒最高,是其他品种的3倍。这表明经过一次加工后的碳纤维产品附加价值远高于初级碳纤维产品。
  2008年以前,国内聚丙烯腈基碳纤维的进口量逐年增加,年均增长17.3%,2008年达到最高,为8128t。到2009年,外贸订单的减少使得国内聚丙烯腈基碳纤维的进口量和出口量双双下降。未来随着国内新兴领域对碳纤维需求量的快速增加,碳纤维的进口量将重新恢复增长的趋势。
  国内碳纤维市场存在着巨大的市场缺口,进口量占据国内大部分市场份额。但与此同时,我国还有部分碳纤维出口量,这与国内供应紧缺的现状相矛盾。这样的贸易现状背后隐藏的是我国进出口结构的不平衡。2009年我国碳纤维的进出口贸易情况见表5。
      在我国碳纤维进出口贸易中,碳纤维布和棒的进口主要以一般贸易为主,占一般贸易总进口量的83%;而以加工贸易形式进口的碳纤维数量占到了加工贸易总进口量的90%,即其中绝大部分是为国际市场进行加工的原料;碳纤维纱线及其他制品的加工贸易进口量也占到了总进口量的61%,大部分也是为国际市场进行加工的原料。总出口量中,一般贸易占到了81%,说明我国碳纤维的出口多以自主加工后出或贸易商出口。占进出口重要地位的是加工贸易的方式,相当部分碳纤维进口企业都是加工贸易企业。这种情况清晰地显示了我国作为全球生产基地的地位,表明加工贸易是我国参与国际分工的重要路径,但同时也说明我国自主出口产品的国际竞争力还有待提高。
2  国内聚丙烯腈基碳纤维存在的主要问题
2.1  整体水平不高
  从发展前景看,规模化生产是降低成本、参与市场竞争的重要前提。目前国内碳纤维生产装置的建设地点遍布我国东、中、西部20多个省(市),利益主体不同,规模大小不一,技术水平参差不齐;有些装置远离主要原料产地,难以做大做强,也难以整合。
  从技术层面看,由于多数碳纤维生产企业技术水平和工艺路线处于同一档次,技术无特色,产品低质量,属于低水平重复建设,因而影响了碳纤维的规模生产和全球销售。从市场需求看,制备增强树脂复合材料是碳纤维的主要市场,约占90%以上的市场份额,由于对碳纤维质量有较高要求,多数国产碳纤维产品质量目前还达不到要求。从环保方面看,碳纤维的主要原料——丙烯腈属剧毒和易燃、易爆产品,不宜长距离运输;生产过程中的污水和废气治理技术难度较大,成本也较高。此外国内碳纤维企业规模小、分布散,加大了企业的安全和环保成本,不利于整个行业的可持续发展。
2.2  缺乏核心技术
  国内碳纤维虽然经过了一段时期的发展,但是与国外的技术水平还存在一定的差距,也存在一些在竞争中不容忽视的问题。首先,原丝质量与国外相比还存在差距,由于国产碳纤维原丝在生产过程中大部分采用民用腈纶原液,杂质的质量分数较高,造成碳纤维性能不稳定,纤维离散系数较大;其次,大部分国产碳纤维未经过表面处理,制成的复合材料层间剪切强度偏低,没有经过表面处理的国产碳纤维不能用作高性能要求的先进复合材料增强体,也不能用来制作航空、航天器材中的主承力构件;再次,存在生产装置尚未形成经济规模、产品价格贵及成本组成不合理的情况。国产碳纤维目前售价过高,远比国外进口同类产品的价格要高。我国碳纤维的质量、技术以及生产规模都与国外差距很大,尤其是我国碳纤维行业缺乏具有自主知识产权的核心产业化技术,目前尚未掌握完整的碳纤维核心关键技术,特别是中高性能碳纤维技术,更是被西方国家垄断和封锁。从技术研发到产业化难度较大,产业发展不会一蹴而就,因此碳纤维要真正实现国产化需要一个漫长的过程[4]。
3  促进国内聚丙烯腈基碳纤维发展的建议
3.1  尽快掌握核心技术
  坚持自主创新是发展我国碳纤维的唯一出路。碳纤维是军需战略物资,是国防建设、先进武器不可或缺的关键材料,不可能也不应该长期依赖进口,只能依靠自力更生、自主创新研发。碳纤维生产工艺流程长、技术关键点多,是多学科、多技术的集成,发展我国的碳纤维工业,当前首先要解决工程化问题。可采用消化吸收引进技术与自主创新相结合办法,尽快实现规模化工业生产,在工程实践和生产实践中锻炼人才,积累经验,在发展中不断提升技术水平,真正掌握核心技术。在工艺技术上必须首先解决原丝质量问题,同时加强预氧化、碳化、石墨化设备及表面处理等工程技术的研发。在熟练掌握碳纤维生产技术的前提下,在碳纤维原丝生产上取得突破,发展高质量的上游产品生产线,保证碳纤维生产稳定、高质。
3.2  实现生产一体化以降低生产成本
  原丝品质直接影响碳纤维性能的稳定性以及企业对碳纤维品质和生产成本的控制。价格是制约碳纤维发展的主要因素,在保证质量的基础上降低成本,产品才有实用价值,为广泛应用创造条件,才能带来碳纤维工业的高速发展。降低成本的主要措施有降低碳纤维用原丝成本及采用新型节能技术和装备等。世界上碳纤维生产厂商都在致力于降低碳纤维生产成本。国外一些知名的碳纤维公司,如东丽、东邦和三菱人造丝公司等均拥有配套的原丝生产装置。
3.3  加强应用研究和市场开发
  碳纤维很少直接使用,大多是经深加工制成中间产物或复合材料后使用。为此,应大力开展应用研究,扩大使用范围,形成产业链。同时努力提升碳纤维的附加值,通过上下游产业共同努力,促使我国碳纤维产业走上快速发展轨道。我国应逐步建立和健全碳纤维工业生产及应用研发体系,立足自身,加强交流与合作,同时密切关注国际上著名碳纤维生产厂商技术发展进程,借鉴其发展经验,加快发展步伐,努力缩小差距。现阶段的应用研究应着力于碳纤维及其复合材料相应标准的建立,如碳纤维及其复合材料性能表征、质量控制与保证,以及复合材料的修补技术、回收使用技术等。
3.4  加快推进碳纤维国产化
  目前制约我国碳纤维发展的主要因素有两个:一是碳纤维原丝质量问题,二是缺少适用的耐高温材料及大型高温炉。为了打破国外技术及产品垄断,满足国内市场需求,国内部分化纤企业加大了高性能碳纤维的投入,使我国碳纤维生产规模迈上了千吨级的新高度,推动了我国碳纤维产业化进程。这些项目的实施使我国高性能碳纤维产业化生产实现了突破,影响并带动了其他高新技术纤维的发展,对满足我国军用、民用两个市场需要,起到了较好的示范作用。
  作者简介:李香梅,女,1980年出生,毕业于郑州大学科技英语专业,经济师,现从事上市公司投资者关系管理工作。
  参考文献
  [1]  陈杰,吴永兴,张振声,等.国内碳纤维发展态势分析 [J]. 高科技纤维与应用,2007(2):22-25.
  [2]  金立国.我国碳纤维工业现状和碳纤维应用 [J]. 合成纤维,2000(10):1-6.
  [3]  钱伯章.国内外碳纤维应用领域、市场需求以及碳纤维产能的进展(1) [J]. 高科技纤维与应用,2009(5):38-42
  [4]  王学彩,李峰,唐有守.我国碳纤维行业发展综述 [J]. 山东纺织科技,2011(4):46-48
来源:《石油化工技术与经济》
ziluolan 发表于 2012-9-25 21:52 | 显示全部楼层
暴力英雄 发表于 2012-9-25 21:45
聚丙烯腈基碳纤维产业发展前景分析
2012-7-13 摘要:介绍了国内外聚丙烯腈基碳纤维发展状况,指出国内聚丙 ...

谢谢科普,非常感谢

点评

不客气,紫罗兰很漂亮  发表于 2012-9-25 21:56
暴力英雄 发表于 2012-10-3 00:31 | 显示全部楼层
                                                        中国首条T800碳纤维生产线投运 产能有望达千吨级
                                                                                2012-7-30 15:18  中国化工报
       资料图:法国工厂在用高强度碳纤维制作洲际导弹发动机外壳,碳纤维在航天航空等领域发挥着及其重要的作用,是一种比铝钛还轻,比钢还强韧的人造材料
    “我们的T800碳纤维生产线从原丝到技术均为自主研发,而且包括稳定性在内的各项产品性能指标完全可以比肩日本东丽公司同类产品。现在,生产线的开工负荷已提升到90%,5个月来累计产出成品500千克,合格率达到90%以上。”
    7月16日,江苏航科复合材料科技有限公司总经理王浩静在接受记者采访时兴奋地说。
    专家对该项目进行了考察并现场取样测试,结果表明,由江苏航科投资2.5亿元建设的国内首条T800生产线实现了稳定批量生产。这标志着我国高性能碳纤维在产业化方面取得了重大突破,长久以来国外垄断的局面终被打破,江苏航科也由此成为目前国内唯一能够工业化生产T800碳纤维的企业。
       王浩静告诉记者,航科T800碳纤维产品拉伸强度、拉伸模量、断裂延伸三大主要性能指标以及线密度、导热率等其他各指标,都和国际碳纤维巨头日本东丽公司的T800产品相当。特别是国内碳纤维产业长期以来的软肋——产品的稳定性也有了质的飞跃,在此之前,稳定性一直是企业产品研发的“紧箍咒”。
       据介绍,航科T800碳纤维的变异系数(CV值)小于3,略优于东丽同类产品(小于5)。碳纤维的CV值是设计复合材料构件裕度的重要指标,碳纤维的CV值越小,则用量越少、增强效果越好。
       中国的高性能碳纤维长期依赖进口,并且受到西方高科技产品的封锁限制,T800是目前世界量产碳纤维中性能最高的一种。
       此外,生产碳纤维所用的原丝均由企业自主生产,主要为6k、12k(每束有6000/12000根)。据王浩静介绍,该项目2009年年底启动,通过产学研政合作,取得了一系列具有自主知识产权的创新成果,突破了T800碳纤维产业化过程中的许多关键技术和专用设备制造的瓶颈。
       目前,江苏航科已申请专利85项(其中24项获授权),编制设备制造规范20项、生产工艺规范40项、过程跟踪测试规范68项、T700和T800企业标准各1项,为碳纤维生产奠定了良好的技术研发和产业化基础,也为未来我国碳纤维产业化的发展积累了宝贵的经验。据透露,航科生产的T800碳纤维产品赢得了多家用户的好评。
       “到今年年底,我们的生产线将从年产25吨扩到百吨级。”王浩静自信地表示,今后3~5年内,生产线有望达到千吨级。

碳纤维等复合材料均有极高的军事价值,广泛用在陆海空等各个领域。图为西飞收购的奥地利先进复合材料公司的制作车间

暴力英雄 发表于 2012-10-3 00:42 | 显示全部楼层
                                                                          江苏航科自主创新十年磨一剑
  十年磨一剑,今朝剑出鞘。江苏航科复合材料科技有限公司科研团队走自主创新之路,近日建成我国首条T800碳纤维产业化线,并取得一系列自主知识产权创新成果,打破了国外厂商的技术垄断。
  碳纤维复合材料是一种战略性新材料,在航天航空等领域发挥着不可替代的作用,西方国家对我国实施禁售禁运。虽然国内碳纤维产业化已开始起步,但与国外先进厂商相比,尤其在T800等高性能碳纤维产业化方面差距较大。
  江苏航科复合材料科技有限公司是镇江新区和中国科学院西安光学精密机械研究所在2010年共同投资成立的碳纤维产业化示范企业,埋头于T700、T800、T1000和MJ系列等高端碳纤维产品的研发和产业化。在两年不到的时间里,航科公司投入2.5亿元,利用科研团队手中的核心技术,立足原材料供应国产化,利用自主设计并由国内加工的设备,近日一次性投料成功,率先建成国内首条25吨T800碳纤维生产线,在高性能碳纤维产业化方面实现零的突破。
  总装备部、国防科工局近日组织专家对江苏航科T800碳纤维产业化项目进行考察,并进行相关测试。专家认为,江苏航科是目前国内唯一能够稳定批量生产T800碳纤维的企业。我国材料界泰斗——中科院院士师昌绪获悉项目成功研发后,激动地寄语航科“走自主创新之路,做碳纤维行业标兵,带动我国碳纤维发展”。
  中科院西安光机所复合材料技术中心主任、江苏航科公司总经理王浩静说,科研团队从10年前开始介入碳纤维领域,通过产学研政的合作,企业取得了一系列自主知识产权创新成果,突破了T800碳纤维产业化许多关键技术和专用设备的瓶颈,打破了国外的技术垄断。航科目前已申请专利85项,获授权24项,“生产线上九成设备是我们自主设计开发的中国造产品”。
  目前,航科公司已进行了15个批次样品验证,产品性能稳定可靠。企业已编制设备制造规范20项、生产工艺规范40项、过程跟踪测试规范68项、T800企业标准1项,为碳纤维产业化奠定了良好的技术研发和产业化基础。航科公司正开展百吨生产级T800碳纤维生产线研发和建设工作,力争十年内将公司做成国内碳纤维及复合材料高端产品的主要供应商之一。

                                                                              江苏航科T-800生产车间
暴力英雄 发表于 2012-10-3 00:51 | 显示全部楼层
               天津工业大学《高性能碳纤维三维纺织复合材料连接裙的研制》荣获全国纺织科技进步一等奖
                                                       发表时间:2010年11月26日 天津工业大学
       2010年11月19日,2010年度“全国纺织科学技术大会”在人民大会堂隆重召开,李嘉禄等教师的《高性能碳纤维三维纺织复合材料连接裙的研制》荣获中国纺织工业协会科学技术进步一等奖。该项目先后成功研制了可织造直径为1400mm、三维机织圆桶形预制件的三维机织专用设备,创新性地开发了带端筐的整体复合材料裙预制件的三维机织工艺和变厚度的三维机织工艺,成功开发了超大型三维机织预制件树脂基复合材料RTM复合固化的工艺技术,成功设计制造了碳纤维树脂基三维纺织复合材料整体裙用RTM模具和脱模工装。经实验测试,所研制的两种尺寸碳纤维树脂基三维纺织复合材料整体结构连接裙的力学性能超过了规定的标准;制件表面光洁,无缺陷;经过X射线检查,制件内部无缩孔和疏松、气孔、裂纹等,实现了研制合同中对复合材料裙要求的各项性能指标,并通过了装机考核。同时,项目所研制的三维机织复合材料制件的制作技术,已经成功推广应用到高性能制件上。项目研制的三维机织复合材料的性能达到了国际先进水平。三维纺织复合材料连接裙研制成功,为我国固体火箭性能的提高奠定了坚实的技术基础。同时,为研制其他形状的高性能三维整体机织复合材料制件提供了理论依据和技术保障,也进一步拓展了纺织技术在高性能复合材料和航天航空领域中的应用。
       李嘉禄教授,作为天津工业大学复合材料研究所所长,他和他的团队历时四年,完成了“嫦娥一号”卫星发动机支架连接件的攻关研制,这也标志着天津纺织复合材料研究在航空航天领域的应用居国内领先水平。李嘉禄教授主要从事先进的三维纺织织造技术和三维纺织复合材料,特别是三维异型整体编织技术和复合材料的科研、教学和应用开发工作,以他为核心的科研团队研制的三维纺织复合材料制件为我国航空航天事业做出了很大贡献,被誉为 “把纺织送上天的人”。
  早在上世纪80年代初,一种名为“三维异型整体编织复合材料”的新型高级纺织复合材料开始应用于航空航天领域,但其关键设备和技术一直被西方发达国家严密控制。上世纪90年代初,李嘉禄教授接受了这项艰巨的科研任务,带领着他的团队开始了漫长而又艰难的研究。在项目研究的1000多个日夜里,李嘉禄和课题组日夜奋战,研制出了可以挂编织纱2万根、轴纱2万根的国内最大的、由计算机控制的三维整体编织机,并取得了发明专利。
  如何使复合材料学科的研究水平一直保持国际领先地位,是李嘉禄教授思考的问题。在他的带领下,天津工大复合材料研究所的研究人员埋头攻关,不断开发“三维纺织复合材料”在航空航天、民用工业、医学等方面的工程应用,多次获得国家级和省部级奖励。
http://mil.chinaiiss.com/html/201012/29/a31606.html
暴力英雄 发表于 2012-10-3 00:58 | 显示全部楼层
                                 中国碳纤维及其复合材料发展
www.carbonfiber.com.cn碳纤维制品与行业资讯
1 碳纤维市场特点及商机展望
       世界碳纤维产能、需求和价格变化见图1。国际碳纤维市场的发展呈现波浪型推进。
       2000年前后和2008年前后两次碳纤维的市场波峰和各级政府的大力推动,使我国大量投资者进入碳纤维领域。从全球碳纤维发展40年历史看,供需信息不对称或矛盾是造成近20年碳纤维价格波动的主要原因。
       前一轮的价格高峰从2007年开始,到2009年突然下滑,使一些碳纤维厂不得不关闭部分生产线,业界认为主要原因是商用大飞机生产的延误所致。从2008年起世界各主要厂家的扩产计划重新启动,日本企业预测碳纤维材料价格将上涨。主要碳纤维厂不同年份新产能的增加情况及年平均增长率见图2和表1。

       Zoltek公司依据目前迅猛增长的风电叶片和汽车市场,在2010年9月30日的国际碳纤维会发表观点认为:2010~2013年,碳纤维市场需求将以每年30%增长;到2017年,全球碳纤维的产能将达到40万t/a,而2010年全球的产能也就5万t/a。由此新一轮价格上涨趋势已形成,至2010年底,全年涨幅超70%已成事实。
2 中国碳纤维领域的投资现状及严峻挑战
       据不完全统计,到目前为止国内已有32家公司宣布投资碳纤维领域,同时国内还有10家碳纤维专门研究机构。如果按这32家宣布的计划产能,已经是目前全世界实际产能数据的2~3倍。
       这32家公司分布在16个省、市或直辖市(见图3),其中已经实际投入的有28家,目前,已经投产的有17家;其中,绝大部分实际产能在100t/a以下。目前大都已开工碳纤维厂家的产品规格是1k、3k或6k,个别有12k,性能在T300级水平左右,品质均匀度还有待提高;T700级碳纤维还没有批量生产,24k以上的大丝束也基本没有形成量产。
       由于市场小丝束碳纤维的需求量有限,不少已经开工的企业正在为碳纤维的销路发愁。
3 国际碳纤维利润与成本
      ⑴根据2001~2002年的数字,国际主要碳纤维厂利润情况见表2(平均行业利润率:15.7%)。
  ⑵碳纤维各工艺分担成本见表3,碳纤维的成本构成见图4。

4 碳纤维的产业链和价值链
4.1碳纤维的取材形式及比例

       预浸布:51.6%,编织布:20%(其中有12.4%要经过预浸进入后段),短切纱:19%,纤维丝束通过缠绕等方式直接使用:9.9%,具体见图5。
       4.2碳纤维产业链关联度非常紧密,上游帮扶下游就是帮自己碳纤维产业链见图6所示。碳纤维制造企业因为资金和技术的优势,要成为引领整个产业链的生力军!市场培育任重道远!只有不断推进从碳纤维向纤维材料以及复合材料制品的纵深发展,完善产业链,扩大碳纤维的应用范围,才能使整个碳纤维行业实现跨越式的发展。
       4.3碳纤维产业链中的价值链:我们常听到关于碳纤维价值链的说法是:从石油原料到碳纤维,增值关系是1到3,而把碳纤维做成复合材料,增值可以到10。而国际上还有一个类似的说法:一个工业用碳纤维复合材料零件的成本构成,其中碳纤维和树脂的成本占25%,把碳纤维转成预浸料或编织布(我们称之为纤维材料),转化成本为15%,而把纤维材料制造成复合材料构件,需要60%的成本,原因是这个过程的边角废料太多,主要是沿袭于航空航天的成型工艺效率太低。
       当很多人抱怨:碳纤维因为价格太高而影响其应用面时,我们必须重视除了25%~30%的碳纤维成本之外的其它70%~75%的纤维和构件成型的巨大成本。否则,即使碳纤维成本降得再低,做出的复合材料成本还是惊人!
5 中国碳纤维“平民化”发展之路探讨
       碳纤维因品种和质量的不同,价格从100多元/kg到5万多元/kg(日本东丽的M60J据说曾炒到这个价格)都有。其中,走小批量、高精尖的品种,我们不妨戏称为“贵族碳纤维”,而量大、价格相对低的碳纤维,我们则戏称为“平民化碳纤维”。中国堪称是世界碳纤维研发的“老人”,但却是产业化的“新手”,所以,对于中国众多碳纤维企业来说,探讨“平民化”之路有实质意义。
naugty 发表于 2012-10-10 10:20 | 显示全部楼层
碳纤维还是高烧不退啊,目前几家建立或在建T800的线。而且都是25吨的线,小试级别的,难道选择了同样的设备商?

技术来源 产能(t/a)
中航西航 25
江苏航科 西安光机所 25
太钢 山西煤化所 25

太钢进军高端碳纤维材料领域
宋维东 芦文晓    时间:2012-10-08



9月29日上午,太钢高端碳纤维项目开工奠基仪式在太原市阳曲县转型发展产业园区举行。这一项目的开工奠基,是太钢由钢铁制造向材料制造拓展、由“材料加工”向“加工材料”转变迈出的重要一步。项目竣工后,将填补国内高端碳纤维的生产空白,成为依靠创新驱动发展的标杆项目。
      
    中国科学院副院长阴和俊,山西省委常委、太原市委书记陈川平,山西省副省长牛仁亮,太原市委副书记、市长廉毅敏,副市长王建生,中科院、山西省、太原市有关领导,省市相关部门和阳曲县有关负责人出席奠基仪式。
      
    太钢领导李晓波、杨海贵、高祥明、刘复兴、王新平、韩瑞平、王继光、柴志勇、韩珍堂、王一德、谢力、张志方、王百东、杨贵龙参加奠基仪式。
      
    太钢党委书记杨海贵主持仪式。
      
    太钢高端碳纤维项目部经理常春报介绍了项目概况。
      
    中科院山西煤化所副所长吕春祥在讲话中说,中科院山西煤化所从上世纪60年代开始碳纤维研发,积累了宝贵经验。煤化所将与太钢一起努力把项目建成国内乃至国际一流的高端碳纤维研发基地和生产基地,打造出技术精品、产业精品、合作模式精品和团队研发精品,早日实现T800级碳纤维在高端领域的应用。
      
    太钢董事长李晓波在致辞中说,“十二五”是太钢加快转型跨越发展的重要战略机遇期。立足钢铁,发挥优势,由钢铁制造向材料制造拓展,由“材料加工” 向“加工材料”转变,形成主业特强、多元协同的业务格局,是太钢实现转型升级的重要战略部署。紧跟国家战略性新兴产业发展要求,依靠科技创新,发展新材料产业,是太钢正在加速推进的新业务板块。中科院煤化所与太钢强强联合,优势互补,建立紧密的科技创新战略联盟和合资企业,共同建设高端碳纤维项目,开发高端碳纤维新材料。该项目技术起点高、创新引领作用强、产品竞争优势明显、市场前景广阔。希望项目经理部与煤化所科研团队精诚合作、科学组织,加快推进项目建设,确保建成精品工程,力争项目早投产、早达效、早日填补国内高端碳纤维生产空白,成为依靠创新驱动发展的标杆项目,为太原市建设一流的新兴产业基地和一流的自主创新基地,为全省加快转型跨越发展作出更大的贡献。
        
    王建生在讲话中说,太钢与中科院煤化所的合作,将T800级高端碳纤维技术留在了山西,并在阳曲县转型发展产业园区内产业化,必将有力带动太原新兴产业和阳曲地方经济发展。太原市政府将一如既往地支持新材料产业的发展,加大对新材料产业的投入,充分落实高新技术和相关优惠政策,积极研究、制定新材料“首批次”应用示范支持政策,对太原市新材料企业给予更多、更好的支持。
      
    阴和俊在讲话中说,当前,我国正处于社会经济发展的重要战略机遇期,必须依靠科技创新加快转变经济发展方式,提高传统产业的质量效益和竞争力,大力培育战略性新兴产业。此次,煤化所与太钢依托各自优势共同建设高端碳纤维项目,瞄准航空工业与高端制造业的迫切需求,开工建设高端碳纤维工程化试验线,推动高端碳纤维的工程化应用和产业化发展,带动碳纤维新材料产业迅速崛起,促进区域经济发展与产业结构升级,具有十分重要的战略意义和示范价值。希望合作双方充分发挥各自优势,密切协作,双赢发展,早日拿出合格产品,实现项目目标。
      
    出席仪式的领导和嘉宾共同为太钢高端碳纤维项目开工奠基。
      
    碳纤维是国际公认的第二代复合材料中的关键材料,是关系国计民生的重要战略物资,是目前国际新材料领域发展前景最被看好的材料之一,市场前景广阔,被广泛应用于航空航天等高端领域,已被国家《新材料产业“十二五”发展规划》确定为重点方向。太钢高端碳纤维项目一期投资6亿元,计划于2013年10月竣工,形成每年30吨的产能,其中T800级碳纤维25吨,M55J石墨纤维5吨,达产后年产值超过2亿元,利税2000万元。二期投资14亿元,建设年产500吨级碳纤维生产线和高端碳纤维复合材料工程,预计2016年完工,达产后年产值增加25亿元,年利税超过5亿元。整个项目建成后,将形成从基础原料、复合材料到制品构件的碳纤维完整产业链,在太原市形成超百亿元的新材料产业基地。
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