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国产碳纤维缘何依然“脆弱”

“近10年来我国碳纤维关键技术相继取得重大突破，碳纤维产业规模雏形已具。但原丝落后、研用脱节正制约着碳纤维产业的进一步发展。”日前，2012年全国碳纤维产业发展会议在吉林召开，业内专家指出，碳纤维作为复合材料最重要的增强项之外卖一，已被国家纳入战略性新兴产业的重要发展方向，我国需要多措并举，来提升该行业的产品质量和国内外竞争力。

落后发达国家30年

2003年11月，国产碳纤维第一次第三我们就可以解决目前碳纤维复合材料在汽车上没法大量使用的材料和生产本钱障碍方独立检测，我国T300级碳纤维抽样产品的3但也有专家向直言： ldquo;在不到1年的时间里项主要指标，其稳定性存在很大问题。但中国证券的相关数据显示，经过近10年的发展，目前国内有一两个单位的产品品质已超过T300级的性能指标，达到了T400级水平，并且可以小批量生产。这处于上世纪 80年代海外在碳纤维研发方面的水平粮仓机械，同时由于T300级碳纤维实现了国产化，打破了国外垄断，迫使进口价格大幅度下降。从总体形势来看，我国当前处于由T300通用级向高性能的T700和T800发展的过渡期。T700级正在进行中试放大，T8Pcba00级正在实验室研制。

中国不饱和聚酯树脂行业协会副秘书长赵鸿汉认为，目前世界碳纤维的技术格局是：一些发达国家垄断关键技术，国内则处于起步阶段。世界碳纤维技术主要掌握在东亚个别国家，技术严格保密。而美国赫克塞尔(Hexcel)、阿莫科(Amoco)和卓尔泰克(Zoltek)等其他碳纤维企业均处于成长阶段，生产工艺还处于不断完善阶段。

造成这种差距的原因究竟在哪里？中科院化学所博士徐坚认为，原丝落后是制约我国碳纤维技术发展的主要瓶颈之一。先天不足，后天则很难有所突破。 在碳纤维制备过程中，仅单体聚合和聚合物纺丝这一流程，就有将近200米生产线，上千个工艺控制点，调整其中任意一个控制点都可能在产品产生影响。原丝预 氧化还有近200米生产线以及上千个工艺控制点。对于这些问题，如果只知其然而不知其所以然，就很难控制好这一复杂过程，目前在没有充分研发和相关数据支撑条件下，难以用理论和模型来描述这一复杂过程，以及影响因素众多的碳纤维结构形态—性能—工艺条件的相关性。

制约我国碳纤维发展的瓶颈之二是耐高温材料及大型高温炉。国产碳化炉采用仅能允许在1400℃以下温度使用的碳化硅作为发热体，高温环境下碳化硅抗负荷强度低，不能制作大尺寸工业规模碳化炉，无法实现1500℃的最佳工艺。国外采用高纯石墨材料1800℃以上的高温碳化炉，严格限制对我国的出口，中等规模的高温碳化炉进口价格高，导致国产碳纤维装备的建设成本过高，无法与进口纤维竞争。

实质突破有待技术创新

与会专家认为，企业应是技术创新主体。目前，我国碳纤维研发仍然以科研机构为主体，加之部门各行其是，利益条块分割，造成碳纤维技术的研发和应用互为脱节。技术创新集成要从以科研单位煮蛋器为主体转变为以企业为主体。碳纤维制备过程中包括溶液聚合、纤维成型、氧化碳化、表面处理等多道工艺，工艺总路线可能超过350米，那么长的生产线以及如此复杂的控制系统，要坚持以企业为主体的和丈量速度、加速度、振动等参数技术创新，才能把技术有效地集成起来。

徐坚认为，碳纤维是跨高分子化学、无机化学、材料科学、纺丝工程、高温氧化工程等多学科交叉领域。我国的碳纤维技术研发在许多方面科学基础薄弱，关键技术控制点不清晰，系统集成无法形成。企业各有所长，但都没有全面掌握原丝和碳丝生产的关键技术，加之企业的生产线相互保密，导致国家科研投入虽高，但效益十分低下。据悉，我国目前已颁布和实施了世界上第一份原丝分析表征的国家标准，但由于缺乏原丝样品，尽管建立了方法或模型，却没有数据。企业不 愿意拿出样品，科研单位空有检测能力却只能望洋兴叹。

徐坚呼吁，国内建立第三方独立测评机制已经迫在眉睫。目前，我国碳纤维市场需求在7000～8000吨，以体育休闲用品、航空航天、工业领域的 应用为主。其中，工业领域的应用正在急速扩大，将成为主要的应用领域。然而，2011年我国碳纤维规划产能7万吨，其中建成1万吨，开工投产的仅2000 吨。而且产能分散，开工不足，装置闲置。在强化纤维 制备基础研究、突破关键技术的同时，加强碳纤维领域的人才培养和团队建设，以应用需求牵引碳纤维产业的健康发展。“在国家出台扶持碳纤维产业可持续发展的 政策措施的同时，我们应该重视运行机制和体系的创新，坚持公平公正的第三方独立测评机构，建立检测公用平台，坚持公平竞争、择优选择、独立考评、风险共担 的创新机制。”徐坚说。

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