國產(chǎn)碳纖維技術(shù)突破大絲束瓶頸

日前,上海石化“聚丙烯腈(PAN)基大絲束原絲及碳纖維技術(shù)及工藝包開發(fā)”項目,通過中國石化組織的國內(nèi)專家組鑒定。這標(biāo)志著中國石化成功開發(fā)出48K大絲束碳纖維的聚合、紡絲、氧化炭化成套工藝技術(shù),國產(chǎn)碳纖維技術(shù)突破大絲束瓶頸。

碳纖維被稱為“新材料之王”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,應(yīng)用前景廣闊。在碳纖維行業(yè)內(nèi),通常將每束碳纖維根數(shù)大于48000根(簡稱“48K”)的稱為大絲束碳纖維。48K大絲束最大的優(yōu)勢,就是在相同的生產(chǎn)條件下,可大幅度提高碳纖維單線產(chǎn)能和質(zhì)量性能。

一直以來,碳纖維核心技術(shù)只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家掌握。為實現(xiàn)碳纖維技術(shù)上的自力更生,2007年,中國石化部署PAN基碳纖維的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)工作,并將建設(shè)項目落實在具有腈綸產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的上海石化。上海石化與上海石化研究院、上海工程公司、復(fù)旦大學(xué)等數(shù)十家科研院所、高校、企業(yè)通力合作,快速推進(jìn)碳纖維技術(shù)攻關(guān)：2008年11月,建成中試裝置；2009年3月,成功研制出12K原絲；2016年5月,開展碳纖維48K大絲束原絲工業(yè)化研究試驗；2018年1月,成功開發(fā)大絲束碳纖維的聚合、紡絲、氧化炭化工藝技術(shù),形成千噸級PAN基48K大絲束碳纖維成套技術(shù)工藝包的技術(shù)基礎(chǔ)。3月,成功試制出國內(nèi)真正意義上的48K大絲束碳纖維,并貫通工藝全流程。據(jù)測試,48K大絲束原絲經(jīng)過氧化炭化成48K碳纖維大絲束后,單絲強(qiáng)度達(dá)到高性能。

上海石化碳纖維已經(jīng)在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域一顯身手：在莫桑比克N6公路、天津津濱高速立交橋、沈陽至丹東鐵路線、遼寧蓡窩水庫等9個基礎(chǔ)設(shè)施維修工程中,采用碳纖維拉擠板材加固,不僅施工高效便捷,而且結(jié)構(gòu)承載力明顯提高。此外,上海石化開發(fā)的碳纖維,用于油田抽油桿性能優(yōu)良,完全可以取代進(jìn)口碳纖維,在勝利油田試驗應(yīng)用中成效顯著。目前,上海石化就48K大絲束碳纖維應(yīng)用,已與海上風(fēng)電、汽車等行業(yè)達(dá)成合作意向。