2010年碳纤维 走出低端的突围之路

日前，江苏连云港神鹰自行车有限责任公司生产出完全拥有自主知识产权的仅有6公斤重的碳纤维自行车，其主要原料碳纤维全部由中复神鹰碳纤维有限责任公司提供。这种自行车已通过欧洲碳纤维自行车质量认证，价格仅为同类进口碳纤维自行车的1/3。公司年产10万辆碳纤维自行车一期工程将于年内开工建设。与普通材质自行车相比，碳纤维自行车具有质轻耐用、节省体力的特点。作为自行车车体材料，这仅仅是碳纤维应用领域的一个小小实例。

　　碳纤维离我们的日常生活越来越近，这种比头发丝细100倍的纤维状碳材料，它的密度不到钢的1/4，但抗拉强度却是钢的7～9倍，抗拉弹性也高于钢，碳纤维比铝轻、比钢硬。由于质轻，碳纤维复合材料质量大约是钢的20%，依据纤维等级和方向性，甚至可以达到类似钢材的强度。此外，碳纤维还不生锈，使用碳纤维材料可以大幅降低产品体重，因而可显著提高燃料效率，用其生产的飞机、汽车，可节约大量燃油。

　　碳纤维由于具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、导电和导热等性能，因而使其成为一种兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征的化工新材料，是新一代增强纤维。目前，碳纤维不仅广泛应用在航空航天、军事工业，而且在汽车构件、风力发电叶片、核电、油田钻探、体育用品、碳纤维复合芯电缆以及建筑补强材料领域也存在巨大应用空间。

　　困境一：生产技术远落后于发达国家

　　由于碳纤维应用领域涉及到国家的国防和军工，因此，碳纤维的技术及生产设备各国都严格保密。日本、美国等主要生产公司长期以来不但对高性能特种原丝制备技术高度保密、不肯转让，也不出售高性能特种原丝产品，而且成套技术引进的可能性也很小。

　　据中科院山西煤炭化学研究所研究员贺福介绍，我国T300通用级产业化已取得突破性进展，百吨级和千吨级碳纤维已投入生产；T700级正在进行中试放大，T800级正在实验室研制。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年代日本东丽公司在碳纤维研发方面的水平。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。

　　但是由于应用领域的不同，对碳纤维及其复合材料的质量要求也不同。也就是说，仅有通用级T300是远不能满足市场需求的。因此，贺福认为，必须研制高性能的T700、T800和T1000级的碳纤维。他举例说，制造大飞机的一次结构材料需要用T800H级及其复合材料P2302（T800H/3902-2）；制造碳纤维复合芯铝绞电缆（ACCC）也需要T700S级。因此，研制高性能碳纤维已是当务之急。未来的主导产品应是T700和T800级，并且T700级将逐步取代T300级，成为新一代通用级碳纤维。

　　困境二：规模小数量多重复研发

　　我国对碳纤维的研究起步并不晚，虽取得了一些进展，但多年来发展较为缓慢。据上海擎督信息科技公司金秋能源化工工作室创办人钱伯章高工介绍，我国自20世纪60年代由中科院长春应用化学研究所率先开始PAN基碳纤维的研究，70年代初完成了连续化中试装置。其后上海合成纤维研究所、中科院山西煤化所、北京化工大学、山东工业大学等也开始研究工作，并于80年代中期通过了中试，进入产业化试生产阶段，先后建成了从年产几百千克到几吨的小试装置和年产几十吨的中试装置。但总体而言，不论是技术水平、生产能力和产品质量等都与国外先进水平有较大的差距。

　　进入21世纪以来，国内碳纤维产业发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引进了年产500吨原丝、200吨PAN基碳纤维生产装置，成功填补我国碳纤维及原丝工业产业化生产空白。

　　从2000年开始，我国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。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。

　　据钱伯章介绍，近年来，国家有关部委已将碳纤维技术的产业化进程作为我国的一项战略任务。随后，一些企业相继加入碳纤维生产行列。目前，我国已有吉林神舟碳纤维公司、山东天泰新材料股份有限公司、浙江嘉兴中宝碳纤维有限公司、保定天鹅化纤集团、大连兴科碳纤维有限公司、山西恒天纺织新纤维科技有限公司等生产规模大小不一的碳纤维生产厂家，合计年生产能力为2310吨。据不完全统计，目前拟建和在建的碳纤维生产企业有11家，合计生产能力为原丝年产量7100吨、碳纤维1560吨，其中在建企业为4家，合计生产能力为原丝年产量1100吨、碳纤维470吨。

　　反观全球，由于碳纤维生产工艺复杂，至今世界上规模企业不超过12家。他们分别是日本的东丽、东邦和三菱丽阳，美国的氰特工业公司（Cytec）、赫克塞尔（Hexcel）公司、卓尔泰克（Zoltek）公司、阿莫科（Amoco）公司，德国的SGL，韩国泰光产业公司以及中国台湾的台塑公司等。其中领先的生产商有日本的三菱丽阳、东邦和东丽以及美国Cytec、Hexcel公司等。