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行业动态

我国碳纤维产业

    碳纤维是国民经济和国防建设中不可或缺的战略性新材料,因其性能优异而被广泛应用于航空航天、体育休闲以及建筑、交通、石油等领域。经过十多年的引进消化与自主研发,我国碳纤维行业从无到有并实现了“三初”,呈现出配套不断加速、产学研体系初步构建、应用正在启动三方面特点,未来发展蕴含巨大机遇。

  碳纤维工业化生产“从无到有”

  碳纤维是以聚丙烯腈、沥青等化学材料为前驱体,经预氧化、碳化等过程制成的含碳量达90%以上的无机纤维材料。由于具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热等碳材料特性,同时具有纤维材料的柔软可加工性,碳纤维被广泛应用于航空航天、工业应用和体育休闲三大领域,是近年来世界各国发展最快的新材料之一。

  材料是装备的基础和前提,业内有“一代材料,一代装备”的说法。我国碳纤维的研发始于上个世纪60年代初,但由于体制机制、基础科学、工程技术、工业装备等诸多原因,一直停留在低性能碳纤维水平上,高性能碳纤维的产业化关键技术一直未能实现有效突破。

  2000年以来,我国对碳纤维发展给予了高度重视。碳纤维关键技术专项于十五期间被列入国家高技术研究发展计划(“863”计划)、“高性能聚丙烯腈碳纤维基础科学问题”于十一五期间被列入国家“973”计划,“十二五”战略性新兴产业规划将碳纤维作为其中的重点之一。发展改革委、科技部、工信部等部门也都加大了对碳纤维产业化的支持力度。

  北京化工大学材料科学与工程学院国家碳纤维工程技术研究中心研究员徐樑华认为,在国家政策扶持下,我国碳纤维产业从无到有,产业规模和技术水平都得到较大发展。

  产业进步实现“三初”

  中国化纤工业协会副会长赵向东说,这几年我国碳纤维产业的进步可以概括为“三初”:一是初具规模,二是初上水平,三是初步满足国民经济与社会发展的需要。

  初具规模意味着国产碳纤维的规模化工业生产已经成为现实。据专家介绍,目前,我国在T300级碳纤维上的工业化生产的全流程关键技术,已基本实现国产化突破,形成了具有高自主知识产权的碳纤维产业化成套技术,达到了千吨级产业化规模生产的能力,产品已经部分替代了进口。

  初上水平意味着我国在型号更加先进的高性能碳纤维的研发和工业化生产上有所突破。目前,我国T700级碳纤维已经在部分地区和企业内完成了中试线和百吨级线的建设历程,初步实现了产业化,正在开展高水平的产业化生产建设。T800级碳纤维已突破了制备关键技术,为进入工程化阶段做好了准备。此外,M50J高模碳纤维也突破了研制的关键技术。

  国产碳纤维已经能初步满足需要。高端碳纤维产品及其复合材料的研发是否符合国防科技工业发展的需求,能否不断提高我国国防自主保障水平,是衡量碳纤维产业发展水平的重要标志。我国每年使用碳纤维近1万吨,其中国产碳纤维约2000吨,已在运载火箭、卫星、大型飞机等高端装备上陆续得到应用验证。

  随着碳纤维行业进入快速发展期,我国培育了江苏恒神、中复神鹰、威海拓展等碳纤维的龙头企业,形成了产业集群效应。截至目前,国内已有30多家碳纤维生产企业,生产线规模达到2万吨左右。

  “863”计划专家委员会专家、战略性新兴产业发展专家咨询委员会专家徐坚说,我国已有了相关的高性能碳纤维,只是在工艺、技术、装备等方面没有解决全面平行的问题,真实差距也就是十几年。

  国产碳纤维行业发展呈现三大特点

  调研发现,经过十几年的发展,国产碳纤维行业还呈现出配套不断加速、产学研体系初步构建、应用正在启动三方面特点。

  一是配套不断加速。记者在多家企业走访了解到,碳纤维产业涵盖了材料及应用的全产业链。我国的碳纤维大型关键设备的自主化制造水平正在提升,大多数企业在生产链全程几乎都使用了国产设备。

  徐坚说,我国碳纤维行业经过长期的自主研发,打破了美、日等国碳纤维生产企业长期对我国的技术封锁和市场垄断,已基本解决了工艺控制、关键装备自主创新、生产系统集成等工程化难题,初步积累起国产碳纤维千吨级工业化生产线建设所需的工程化经验,碳纤维产业的技术创新能力得到了大幅度提升,缩短了与国外的差距,初步具备了与国外竞争的基础。

  二是产学研体系初步构建。经过多年的建设,我国已经在高校、科研院所和企业建设了若干高水平技术研发和工程化、产业化研究平台。

  我国逐步形成了以航空、航天等碳纤维应用单位为牵引,以高等院校和中科院为高性能纤维研发主体,以大型国企及民营企业为产业化基地的国产纤维研发、生产和应用体系。这为下一步建立以企业为核心,产学研用相结合的产业自主创新体系,打下了良好基础。

  三是应用正在启动。先进复合材料在多领域的快速发展是世界性趋势,据统计,2012年,全球碳纤维产能约为10.5万吨、总产量约为7.4万吨,均为2008年的1.5倍,呈现不断扩产扩能的态势。

  在过去十几年的碳纤维产业发展过程中,我国逐步形成了以工业用为主的发展思路,在建筑补强、船艇、高压输电缆、机械配件等产业领域的应用正在逐步展开,实现了技术积累,为产业的可持续发展提供了支撑。

  专家认为,我国碳纤维的国内消费正处于发展初期,国内碳纤维消费量仅占全球的25%。随着国内碳纤维生产的规模化和成本的不断降低,我国大飞机项目、国际航空业外包业务,以及建筑工程加固修复、汽车减重与优化、海洋工业装备制造等行业的应用蕴含着巨大的发展机遇。

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点击次数:  更新时间:2014-11-29  【打印此页】  【关闭