碳纖維 有里有面

閆文佳

聚丙烯腈（PAN）基碳纖維是與國民經(jīng)濟(jì)和國家安全密切相關(guān)的戰(zhàn)略物資，是發(fā)展先進(jìn)武器所急需的高性能纖維材料，更是制造衛(wèi)星、航空與航天飛行器等迫切需要的結(jié)構(gòu)材料。在建筑補(bǔ)強(qiáng)、石油工業(yè)、海洋開發(fā)、交通運(yùn)勢及體育娛樂業(yè)等民用方面也有廣泛用途，具有廣闊的市場前景。而我國的碳纖維產(chǎn)業(yè)目前在研發(fā)、生產(chǎn)、規(guī)模都還處于較低的水平，國內(nèi)市場所需的產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展和提高。吉林碳谷碳纖維公司相關(guān)負(fù)責(zé)人首先介紹了本次獲得紡織之光科技進(jìn)步一等獎的項目立項背景。

該負(fù)責(zé)人表示，2010年1月，國家科技部認(rèn)定吉林市為國家碳纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地，這是科技部認(rèn)定的唯一碳纖維產(chǎn)業(yè)化基地。本項目的建設(shè)對推動我國碳纖維產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)吉林市建成全國綜合生產(chǎn)規(guī)模最大、水平最高、國際知名的碳纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地奠定了堅實基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，該項目整合了長春工業(yè)大學(xué)實驗室研究成果和化纖工業(yè)化腈綸生產(chǎn)控制技術(shù)，通過自主研發(fā)，集成創(chuàng)新出水相懸浮聚合濕法二步法工業(yè)生產(chǎn)聚丙烯腈基碳纖維原絲新技術(shù)，屬國內(nèi)首創(chuàng)。碳纖維原絲要求原絲重金屬離子含量須低于10ppm。晴綸工業(yè)生產(chǎn)中水相懸浮聚合引發(fā)體系含有大量的金屬離子。本項目研發(fā)出一種不含任何金屬離子的無機(jī)氧化還原引發(fā)體系，又由于水相懸浮聚合產(chǎn)物為聚合物淤漿，在其烘干前可多次水洗，大大提高了聚合物純度。同時，自主研發(fā)出以二甲基乙酰胺（DMAC）為溶劑、濕法二步法生產(chǎn)PAN基碳纖維原絲工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。DMAC價格低廉，回收簡單，該技術(shù)生產(chǎn)規(guī)模大、單線產(chǎn)能高、進(jìn)一步降低了PAN基碳纖維原絲的生產(chǎn)成本。該負(fù)責(zé)人表示，“這項技術(shù)是我公司首創(chuàng)，目前國內(nèi)領(lǐng)先。”

該項目的創(chuàng)新之處還在于研發(fā)出PAN基碳纖維碳化工業(yè)技術(shù)，原絲碳化屬于設(shè)備主導(dǎo)型工藝，研發(fā)的碳纖維生產(chǎn)線，氧化爐采用垂直送風(fēng)方式，氧化效率提高。高低溫碳化爐為石墨碳化爐，加熱元件四周籠式布置，提高了爐溫均勻性。驅(qū)動系統(tǒng)為無擠壓多輥驅(qū)動，減少了產(chǎn)品的機(jī)械損傷。

2011年9月在吉林化纖集團(tuán)吉林碳谷碳纖維有限公司建成國內(nèi)最大的5000噸/年P(guān)AN基碳纖維原絲生產(chǎn)線，并成功達(dá)產(chǎn)。聯(lián)合研發(fā)出年產(chǎn)2000噸PAN基碳纖維和年產(chǎn)10000 m2碳纖維預(yù)浸布工業(yè)技術(shù)，正在中鋼集團(tuán)江城碳纖維有限公司、吉林市吉研高科技纖維有限責(zé)任公司建設(shè)相應(yīng)的生產(chǎn)線。在十一屆人大五次會議上，吳邦國委員長參加吉林省代表團(tuán)審議時，特別提到，“吉林化纖建起擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的碳纖維生產(chǎn)線”。

吉林碳谷公司生產(chǎn)的碳纖維原絲產(chǎn)品已在中鋼吉林碳素廠、中石油吉化公司等六家國內(nèi)碳化企業(yè)實際應(yīng)用，結(jié)果表明，產(chǎn)品性能指標(biāo)均超過日本東麗公司T300水平。

江城碳纖維公司的碳纖維產(chǎn)品已在我國東方紅1號衛(wèi)星、澳星、長征系列火箭、巨浪、東風(fēng)系列戰(zhàn)略武器、神舟載人飛船等廣泛應(yīng)用，受到國家部委的表彰。

該項目的成功，為我國碳纖維事業(yè)發(fā)展及紡織行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品升級起到了示范作用。