专家剖析中国碳纤维技术攻关如何把握方向
- 2011-08-12 14:19:011084
国家新材料产业发展战略咨询委员会副秘书长李克健表示：“碳纤维开发是个大工程，当前各自为政的体制不利于技术攻关和产业发展，需要相关部门出台政策，引导行业有序发展。”
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建议，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。不能单纯为了谋政绩、抢资源，在技术不成熟的时候就盲目上马。应该按照技术、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的咨询机制，深人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。
尽快掌握关键设备制造技术
吕春祥从技术层面深入分析了影响碳纤维国产化进程的关键节点。他指出，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、纺织工学、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，就会终影响到碳纤维产业。
据吕春祥介绍，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，而上*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，一些关键设备产业化设计制造技术国内尚未取得突破，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。吕春祥提醒，一旦这些设备在上禁运，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。
形成3～5家优势企业
李克健表示，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。目前碳纤维项目遍布东、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，有些远离主要原料产地，难以做大做强，碳纤维行业必将面临重新整合。他认为，通过优胜劣汰，在竞争中形成3～5家掌握全程生产技术的优势企业是比较合理的。“碳纤维产业出现的局面不是碳纤维特有的，不少高新技术产业都有类似情况。有人说这是市场经济的固有特点，通过竞争使产业发展从无序到有序，是正常现象，似乎也有道理。”李克健说。
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。
吕春祥也表示，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，譬如次承力结构件、地暖等，要积极开拓市场，为大规模生产做准备。