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中国碳纤维企业是否有生产原丝必要

文章出处:网络责任编辑:管理员人气:发表时间:2015-09-10【

如今,全球碳纤维市场正在以每年两位数的速度迅速增长,中国市场对碳纤维的需求也与日俱增,每年需要碳纤维近万吨。然而,令我们尴尬的是我国相对落后的制造水平。据统计,国内每年实际碳纤维总产量不足40吨,生产能力仅占世界高性能碳纤维总量的0.4%左右,而国内需求量的90%以上则依靠进口。国内生产企业普遍处于规模少、产品层次不高的状态,加快自主碳纤维产业发展显得尤为迫切。

一.炙手可热的碳纤维
碳纤维(Carbon Fiber-CF)是目前国际市场上炙手可热的高科技材料,其刚度约为钢的四倍,而密度仅为钢的四分之一,是目前已大量生产的高性能纤维中具备最高的比强度和比模量的纤维。碳纤维不仅拥有优异的力学性能,还十分耐高温,在2,000摄氏度的高温环境中,是唯一强度不减弱的材料,这让金属和其他合成材料望尘莫及。加之,它还兼具耐腐蚀、尺寸稳定性好、耐疲劳、电及热传导性高、X光穿透性高等一系列优良性能,既可用于结构承载用途,亦可作为功能性材料备受军民两用的亲睐。

本文来自123

二.中国碳纤维发展现状
我国的碳纤维研究可以追溯至上世纪六十年代末,经过四十年的发展历程,进展依然缓慢。在这期间,国外一些碳纤维技术领先的国家对中国的碳纤维材料及制品的出口一直保持相当谨慎的态度。仅有少量与中国建立了很有限的合作关系,而且还仅限于民用品。因此,我国的碳纤维发展必须依靠自力更生。

与国外成熟的技术和产品性能相比,我国的碳纤维产业无论从产品质量,到规模化生产都远远不能满足日益增长的庞大市场需求量。因此,国家将碳纤维列入化纤行业重点扶持的产品。目前,国内号称装置能力达到300t/a的小规模PAN基碳纤维企业虽有十几家,但尚未掌握碳纤维产业化生产技术,实际年产量还不足100t。

制约我国碳纤维产业发展的一大瓶颈是聚丙烯腈原丝质量不过关。聚丙烯腈原丝不仅影响碳纤维的质量,还且也是导致我国碳纤维成本居高不下的主要原因。要知道,原丝的成本占碳纤维成本的50%~60%,而原丝部分的投资占到碳纤维生产投资的80%。可以说,掌握原丝生产技术要害,就占据了生产碳纤维的主要优势。

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俄国碳纤维权威人士曾形象概括原丝的重要性:“碳纤维质量90%在原丝”。诚然,在碳纤维的生产成本中,原丝(precusor)占到50%~60%(图1),原丝的质量及性质决定成品碳纤维的最终性能。如果原丝质量低劣,丝与丝彼此性能差异大,就容易在生产过程中出现打结和断裂的现象,难以保证稳定的生产。通常,优质原丝必须具备小直径、分子链沿纤维轴向的最大取向、最大的结晶含量、低环化活化能等特性。原丝高强化、高纯度花、细纤度化、均质化、少缺陷化是的当前国外原丝技术的核心。正因为原丝如此重要,所以有关原丝生产技术、生产规模的信息均被各生产商严格保守,很少流露出数据真实的报道。
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四.在中国原丝的达标突破需依靠化纤行业
目前世界上碳纤维生产企业已经不在少数,但是具备从原丝到碳丝一条龙生产能力的制造商只有五家,三家在日本,它们是日本东丽(Toray)、东邦 (Toho)、三菱人造丝 (Mitsubishi Rayon)、美国阿莫科(Amoco)和中国台湾的台塑。而还有一部分企业只生产原丝,比如英国阿科迪斯(Acrodis)公司和美国巴斯夫(BASF)等公司。

而在中国,据我们对中国十个主要的碳纤维项目的统计结果看,有七成的企业都配套自己的原丝生产线,其中多数企业在原丝生产上并没有突出的技术优势,原丝的质量及性质决定成品碳纤维的最终性能。对于质量挺好的原丝,用2.2kg就能生产出1kg碳纤维,如果质量差的话,则至少需要2.5kg,这必然增加了成本。因为,由于原丝聚合是一项投资很大的技术,实际投资远远高于碳化,致使中国市场上碳纤维的成本一直居高不下。

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因此,我们建议企业应量力而行,在我国碳纤维尚处于发展初期,行业基础较薄弱的阶段,不如从大化纤厂采购质优价廉的原丝。大型化纤厂每年有二十万吨的丙烯腈聚合,这些企业对原丝聚合技术有更为深刻的了解,因此容易技术突破。此外,化纤行业是一个依靠规模效益的行业,如果不具备一定的聚合能力,势必会亏损。而在我们的碳纤维产业发展成熟到一定阶段,具备原丝制备的工艺和生产经验以后,再进行原丝碳丝生产一体化,定会达到事半功倍的效果!而行业也应该给予明确的信息指导,引导企业做好规划,和正确的投资。

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近期国内有多家企业正致力于本土化碳纤维原丝技术创新研究,并取得了一定成果。近日,哈尔滨天顺化工科技开发有限公司经过三年自主研发,完成的黑龙江省科技攻关项目“高性能聚丙烯腈碳纤维原丝的聚合工艺研究”,通过了由黑龙江省科技厅组织的专家鉴定。据悉,该项目在多个方面取得了创新突破,他们采用自主研发的三元低温共聚技术,得到的聚合物具有良好可纺性能和满足高性能碳纤维碳化的工艺要求。其中具有自主知识产权的三元凝固成型技术,对原丝实施改性,改性后的原丝具有预氧化温度低,碳化过程缓慢稳定,可大大减少碳化过程中纤维缺陷问题的产生。尤其该技术中实现了较低聚合温度,为目前国内该行业的最低温度,创新的同时达到了节能减排和环保的要求;该项目还独立开发了原丝油剂,经北京化工大学碳纤维及复合材料研究所试验证明该油剂基本满足预氧化要求,在实验选定的工艺范围内,无粘黏、结焦现象,原丝灰分小于0.45%;同时该项目所开发的立式梯度逆流洗涤设备也是国内独家,具有节能环保的优点。 本文来自123

此外,奇峰化纤作为国内最大的腈纶纤维生产商,已形成年产量约1500吨碳纤维原丝的生产能力。06-07年公司跟长春大学合作进行碳纤维原丝的科研。最早建成100吨的试验线,09年在晴纶纤维生产线上改造两条线,形成1500吨生产能力。公司计划2010年底建成5000吨的生产能力。09年公司生产了约300多吨碳纤维原丝,
2010年公司计划生产1000吨碳纤维原丝。公司碳纤维原丝产品目前主要销售给中钢下属的公司,中钢在吉林建有下游配套的项目,采购原丝后进行碳化,生产的碳纤维产品,高端运用于军工领域,低端主要运用于体育器材。目前1K的高端产品售价约50万元/吨,低端的12K产品售价约5-7万元/吨。项目完全达产后,按当前的市场价计,该项目的净利润率有望达30%以上。

客观讲,一个成熟的行业从不是一蹴而就的,中国碳纤维企业也不应急于求成。鉴于目前的发展水平,我国的碳纤维企业不宜各自为政,而应放眼全局,做到与上下游,及周边相关产业的密切合作,相互取长补短。碳纤维毕竟是纤维,应充分发挥化纤工业的原丝聚合实力,以最大限度实现碳纤维的优质化,和生产的规模化。 123456

 
 

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