中國碳纖維之囧

○ 文/張曉君 趙淑玲

發(fā)展碳纖維復(fù)合材料，可提高碳纖維產(chǎn)品的附加值。石化企業(yè)應(yīng)延伸碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)碳纖維產(chǎn)品上下游生產(chǎn)、研發(fā)一體化，并指導(dǎo)用戶應(yīng)用，發(fā)揮技術(shù)支持和市場開拓功能，提高企業(yè)競爭實力。

11月14日，隨著不同紋路的碳纖維布編織出來，吉林石化碳纖維產(chǎn)品與油田抽油桿項目相配套的產(chǎn)業(yè)鏈取得突破性進展。

據(jù)了解，吉林石化碳纖維廠碳纖維新型復(fù)合材料試驗裝置今年10月底建成后，已生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。這套具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線，將形成年產(chǎn)10萬平方米碳布和年產(chǎn)10噸短切纖維的產(chǎn)能，填補了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白。

纖維建設(shè)熱一浪高過一浪

“我們復(fù)合材料主要在以下兩方面推廣。一是碳纖維連續(xù)抽油桿項目，計劃11月底在新疆油田開展井下試驗。二是碳纖維扶正器項目。該項目已經(jīng)在吉林油田完成井下試驗。下一步，準備在中石油其他油田推廣應(yīng)用。我們計劃在明年開始全面推廣應(yīng)用碳布和短切纖維?！痹擁椖考夹g(shù)人員王立偉滿懷信心地說。

●用碳纖維制造的自行車，比鋼鐵材料更為輕便、堅固耐用。 供圖/CFP

近年來，我國共有近40家企業(yè)已建成或正在建設(shè)碳纖維原絲生產(chǎn)裝置。其中，已建成原絲能力7110噸，碳化能力3342噸；在建原絲能力3.2萬噸，碳化能力1.48萬噸；計劃建設(shè)原絲能力6.8萬噸，碳纖維生產(chǎn)能力3.15萬噸。中國化工、中國建材、中國恒天等大型企業(yè)均進入這一領(lǐng)域。僅“十一五”期間，國內(nèi)用于碳纖維行業(yè)的投資已超過百億元，還不包括擬建項目。

目前，我國碳纖維建設(shè)熱潮一浪高過一浪，國家又出臺了相關(guān)扶植規(guī)劃。但是，我國碳纖維發(fā)展仍處于低端產(chǎn)品多、高端產(chǎn)品少，關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備難以突破。碳纖維行業(yè)要想趕上國外先進水平尚需時日。

正視差距 關(guān)鍵技術(shù)還未突破

資料顯示，碳纖維可通過丙烯腈、瀝青和黏膠三種基礎(chǔ)原料進行制備，分別得到聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和黏膠基碳纖維。由于PAN基碳纖維在性能和收益上的明顯優(yōu)勢，因此占據(jù)了全世界碳纖維產(chǎn)量的90%以上。PAN基碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕等一系列優(yōu)點，是鋼鐵的重要替代材料。制備原理涵蓋了化學(xué)工程、高分子合成、化學(xué)纖維和材料學(xué)等多個學(xué)科，是一個多學(xué)科交叉的復(fù)雜系統(tǒng)工程。

據(jù)國家碳纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基碳纖維產(chǎn)業(yè)推進組負責人陳寶善介紹，目前國際碳纖維市場大部分被來自日本、美國等地區(qū)的企業(yè)瓜分。日本東麗公司、東邦公司和三菱人造絲公司控制著小絲束的市場；美國福塔菲爾(Fort-afil)、卓爾泰克(Zohek)、阿爾迪拉(Aldila)、德國愛斯奇愛爾(SGL)四家公司控制著大絲束的市場。值得一提的是我國臺灣的臺塑公司，占有近10%的低端產(chǎn)品市場份額。

縱觀我國大陸碳纖維行業(yè)發(fā)展，盡管起步于上個世紀60年代，和日本、美國幾乎同時進入這個領(lǐng)域，但此后因多種原因，技術(shù)研發(fā)基本處于停滯狀態(tài)。而美國、日本的碳纖維技術(shù)在上世紀70年代實現(xiàn)了迅猛發(fā)展。

直到2001年，我國碳纖維研發(fā)才重新提到議事日程?！笆晃濉逼陂g，碳纖維科技研發(fā)開始步入上升軌道。通過國內(nèi)纖維生產(chǎn)企業(yè)和科研院所的努力，在碳纖維技術(shù)、工藝、裝備等方面的研發(fā)，取得了大量科研成果。比如國內(nèi)T300碳纖維工藝及生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)掌握，產(chǎn)品質(zhì)量可以達到T300的水平。

不容忽視的是，我國碳纖維工業(yè)化試驗中仍存在著產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等技術(shù)問題，高性能碳纖維的研發(fā)還處于小試或中試階段，無論在產(chǎn)量和性能上，與國外相比還有很大差距，實現(xiàn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化的全面升級任務(wù)異常艱巨。

缺少規(guī)劃 低端產(chǎn)品已過剩

從上游聚丙烯腈到下游高性能碳纖維復(fù)合材料制品的應(yīng)用，需要跨越形成了很長的產(chǎn)業(yè)鏈，其中每一鏈段都飽含高精尖的技術(shù)與品質(zhì)。加之國內(nèi)碳纖維行業(yè)興起較晚，產(chǎn)品又具有軍民兩用特殊性，要打通這條產(chǎn)業(yè)鏈實屬不易。

通過長期的實踐與探索，黃河流域已初步形成以流域為單元，流域與區(qū)域相結(jié)合、水利與環(huán)保相聯(lián)合的黃河水資源保護管理體系，同時，黃河流域在構(gòu)建流域水功能區(qū)劃及水資源保護規(guī)劃體系、依法強化以入河排污口為重點的水功能區(qū)管理、積極探索水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復(fù)、完善突發(fā)性水污染事件應(yīng)急機制、加強水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)、不斷提高水資源保護現(xiàn)代化水平和科技支撐能力等方面也取得了顯著成效。這些有益的探索，為形成有黃河流域特色的水功能區(qū)納污紅線管理模式打下了堅實的基礎(chǔ)。

另外，受碳纖維企業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定影響，產(chǎn)品品質(zhì)波動大，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，出現(xiàn)了下游用戶對國產(chǎn)貨評價不高、采購態(tài)度不積極等問題。

這些都反映出我國碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈存在不均衡發(fā)展的現(xiàn)象，以及當前國產(chǎn)貨的尷尬處境。更令人擔憂的是，低端產(chǎn)品出現(xiàn)供大于求的局面。

目前，國內(nèi)碳纖維產(chǎn)能主要集中在中低端的T300級，主流規(guī)格為3K和12K，其中3K產(chǎn)品主要用于織碳纖維布，12K產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)預(yù)浸料。這兩個行業(yè)的消耗量占中國市場碳纖維總消耗量的90%以上。受產(chǎn)能和產(chǎn)量快速增長影響，國內(nèi)T300級市場已出現(xiàn)供大于求局面，具體表現(xiàn)為行業(yè)間競爭加劇，產(chǎn)品價格不斷下滑，生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)營虧損。同時，國外大量低端產(chǎn)品的涌入加劇了市場的嚴峻性。2011年，進口貨的市場占有率為85%左右，而國內(nèi)兩大生產(chǎn)廠家威海拓展和中復(fù)神鷹依靠企業(yè)規(guī)模大、市場進入早，市場占有率僅為12%。

低端產(chǎn)品過剩日益凸顯，高端產(chǎn)品在等米下鍋。隨著碳纖維在工程修補、飛機制造、汽車及其部件的應(yīng)用，以及電子設(shè)備套殼、醫(yī)療器械、深?？碧胶托履茉撮_發(fā)等方面的應(yīng)用，對碳纖維的需求將逐步放大。我國在2020年有可能超過美國，成為全球第一大消費國。

這些領(lǐng)域?qū)μ祭w維產(chǎn)品品質(zhì)有更高的要求。而國內(nèi)高端產(chǎn)品大多處于中、小試階段，工業(yè)化生產(chǎn)尚未形成，產(chǎn)業(yè)需要加快速度發(fā)展才能滿足需求。

步履艱難 國外模式難復(fù)制

有人說我國碳纖維發(fā)展的歷史，具有典型的中國特色。各自為戰(zhàn)，大干快上，相互復(fù)制，處于無序發(fā)展狀態(tài)。

業(yè)內(nèi)人士認為，與國內(nèi)徘徊不前形成鮮明對比的是，土耳其AKSA腈綸公司2007年起步，短短幾年其Aksaca碳纖維性能品級從A-42一下子突破A-49，在中國市場創(chuàng)造了銷售1500噸碳纖維的奇跡，年銷售量比中國全部碳纖維企業(yè)年實際銷售總量還多，令人驚嘆。

業(yè)內(nèi)人士一致認為，究其深層次原因是體制的差異造成了這種局面。

一是自主創(chuàng)新能力差，投入資金少。我國的技術(shù)發(fā)展長期以來以跟蹤模仿為主，缺乏自主創(chuàng)新。目前世界上公認的創(chuàng)新型國家科技進步產(chǎn)業(yè)貢獻率在70%以上，研發(fā)投入占GDP的比例一般在2%以上，對外技術(shù)依存度指標一般在30%以下。而我國科技投入占GDP比重1.5%的目標迄今仍未實現(xiàn)，對外技術(shù)依存度高達50%。碳纖維行業(yè)就是一個例子，技術(shù)研發(fā)難以突破。

二是高端人才缺失，科研氛圍不強。目前，不少科研單位把大量時間花在跑課題、要經(jīng)費、寫總結(jié)上，難以形成一心一意搞科研的氛圍，整個科研體系尚未形成以企業(yè)為主導(dǎo)的科研體系。另外，我國高端人才流失嚴重，能躋身國際前沿、參與國際競爭的戰(zhàn)略科學(xué)家更是鳳毛麟角。

三是產(chǎn)學(xué)研銜接不夠?？茖W(xué)與工程的矛盾，演變成專家與企業(yè)的矛盾，這對我國碳纖維的發(fā)展極為不利。

面對這些原因，業(yè)內(nèi)人士呼吁，過去的發(fā)展思路導(dǎo)致碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈走入困境，現(xiàn)在不妨創(chuàng)建碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合會等舉措。這將是中國碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈健康、有序發(fā)展的有益思路。

鏈接

碳纖維復(fù)合材料

碳纖維復(fù)合材料是由碳元素組成的一種特種纖維，是目前世界高科技領(lǐng)域中十分重要的新型工業(yè)材料，強度高、模量高、耐高溫、抗蠕變、耐疲勞性好，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，市場前景廣闊，在國防、軍工及油田、建筑材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。