落后發(fā)達(dá)國家30年
2003年11月,國產(chǎn)碳纖維第一次第三方獨立檢測,我國T300級碳纖維抽樣產(chǎn)品的3項主要指標(biāo),其穩(wěn)定性存在很大問題。但中國證券網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)過近10年的發(fā)展,目前國內(nèi)有一兩個單位的產(chǎn)品品質(zhì)已超過T300級的性能指標(biāo),達(dá)到了T400級水平,并且可以小批量生產(chǎn)。這處于上世紀(jì)80年代海外在碳纖維研發(fā)方面的水平,同時由于T300級碳纖維實現(xiàn)了國產(chǎn)化,打破了國外壟斷,迫使進(jìn)口價格大幅度下降。從總體形勢來看,我國當(dāng)前處于由T300通用級向高性能的T700和T800發(fā)展的過渡期。T700級正在進(jìn)行中試放大,T800級正在實驗室研制。
中國不飽和聚酯樹脂行業(yè)協(xié)會副秘書長趙鴻漢認(rèn)為,目前世界碳纖維的技術(shù)格局是:一些發(fā)達(dá)國家壟斷關(guān)鍵技術(shù),國內(nèi)則處于起步階段。世界碳纖維技術(shù)主要掌握在東亞個別國家,技術(shù)嚴(yán)格保密。而美國赫克塞爾(Hexcel)、阿莫科(Amoco)和卓爾泰克(Zoltek)等其他碳纖維企業(yè)均處于成長階段,生產(chǎn)工藝還處于不斷完善階段。
造成這種差距的原因究竟在哪里?中科院化學(xué)所博士徐堅認(rèn)為,原絲落后是制約我國碳纖維技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸之一。先天不足,后天則很難有所突破。在碳纖維制備過程中,僅單體聚合和聚合物紡絲這一流程,就有將近200米生產(chǎn)線,上千個工藝控制點,調(diào)整其中任意一個控制點都可能在產(chǎn)品產(chǎn)生影響。原絲預(yù)氧化還有近200米生產(chǎn)線以及上千個工藝控制點。對于這些問題,如果只知其然而不知其所以然,就很難控制好這一復(fù)雜過程,目前在沒有充分研發(fā)和相關(guān)數(shù)據(jù)支撐條件下,難以用理論和模型來描述這一復(fù)雜過程,以及影響因素眾多的碳纖維結(jié)構(gòu)形態(tài)—性能—工藝條件的相關(guān)性。
制約我國碳纖維發(fā)展的瓶頸之二是耐高溫材料及大型高溫爐。國產(chǎn)碳化爐采用僅能允許在1400℃以下溫度使用的碳化硅作為發(fā)熱體,高溫環(huán)境下碳化硅抗負(fù)荷強(qiáng)度低,不能制作大尺寸工業(yè)規(guī)模碳化爐,無法實現(xiàn)1500℃的最佳工藝。國外采用高純石墨材料1800℃以上的高溫碳化爐,嚴(yán)格限制對我國的出口,中等規(guī)模的高溫碳化爐進(jìn)口價格高,導(dǎo)致國產(chǎn)碳纖維裝備的建設(shè)成本過高,無法與進(jìn)口纖維競爭。
實質(zhì)突破有待技術(shù)創(chuàng)新
與會專家認(rèn)為,企業(yè)應(yīng)是技術(shù)創(chuàng)新主體。目前,我國碳纖維研發(fā)仍然以科研機(jī)構(gòu)為主體,加之部門各行其是,利益條塊分割,造成碳纖維技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用互為脫節(jié)。技術(shù)創(chuàng)新集成要從以科研單位為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐云髽I(yè)為主體。碳纖維制備過程中包括溶液聚合、纖維成型、氧化碳化、表面處理等多道工藝,工藝總路線可能超過350米,那么長的生產(chǎn)線以及如此復(fù)雜的控制系統(tǒng),要堅持以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新,才能把技術(shù)有效地集成起來。
徐堅認(rèn)為,碳纖維是跨高分子化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)、紡絲工程、高溫氧化工程等多學(xué)科交叉領(lǐng)域。我國的碳纖維技術(shù)研發(fā)在許多方面科學(xué)基礎(chǔ)薄弱,關(guān)鍵技術(shù)控制點不清晰,系統(tǒng)集成無法形成。企業(yè)各有所長,但都沒有全面掌握原絲和碳絲生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù),加之企業(yè)的生產(chǎn)線相互保密,導(dǎo)致國家科研投入雖高,但效益十分低下。據(jù)悉,我國目前已頒布和實施了世界上第一份原絲分析表征的國家標(biāo)準(zhǔn),但由于缺乏原絲樣品,盡管建立了方法或模型,卻沒有數(shù)據(jù)。企業(yè)不愿意拿出樣品,科研單位空有檢測能力卻只能望洋興嘆。
徐堅呼吁,國內(nèi)建立第三方獨立測評機(jī)制已經(jīng)迫在眉睫。目前,我國碳纖維市場需求在7000~8000噸,以體育休閑用品、航空航天、工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用為主。其中,工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用正在急速擴(kuò)大,將成為主要的應(yīng)用領(lǐng)域。然而,2011年我國碳纖維規(guī)劃產(chǎn)能7萬噸,其中建成1萬噸,開工投產(chǎn)的僅2000噸。而且產(chǎn)能分散,開工不足,裝置閑置。在強(qiáng)化纖維制備基礎(chǔ)研究、突破關(guān)鍵技術(shù)的同時,加強(qiáng)碳纖維領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和團(tuán)隊建設(shè),以應(yīng)用需求牽引碳纖維產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展!霸趪页雠_扶持碳纖維產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的政策措施的同時,我們應(yīng)該重視運行機(jī)制和體系的創(chuàng)新,堅持公平公正的第三方獨立測評機(jī)構(gòu),建立檢測公用平臺,堅持公平競爭、擇優(yōu)選擇、獨立考評、風(fēng)險共擔(dān)的創(chuàng)新機(jī)制!毙靾哉f
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