中国碳纤维制备技术攻关前景分析

    我国一直非常重视碳纤维技术的开发，目前有多个部门分管相关工作，但部门多就难免出现“多龙治水”的局面。从企业层面来看，当前国内企业研发大多各自为战、相互封锁，投在该领域的人力、物力并不少，但资源没有得到有序、合理的配置，缺少一种鼓励技术研发的机制。


    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高效的咨询机制，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，就会最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，目前我国容积最大的聚合釜约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，而国际上先进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。