碳纖維 走出低端的突圍之路（1）

　　日前，江蘇連云港神鷹自行車有限責任公司生產出完全擁有自主知識產權的僅有6公斤重的碳纖維自行車，其主要原料碳纖維全部由中復神鷹碳纖維有限責任公司提供。這種自行車已通過歐洲碳纖維自行車質量認證，價格僅為同類進口碳纖維自行車的1/3。公司年產10萬輛碳纖維自行車一期工程將于年內開工建設。與普通材質自行車相比，碳纖維自行車具有質輕耐用、節省體力的特點。作為自行車車體材料，這僅僅是碳纖維應用領域的一個小小實例。

　　碳纖維離我們的日常生活越來越近，這種比頭發絲細100倍的纖維狀碳材料，它的密度不到鋼的1/4，但抗拉強度卻是鋼的7～9倍，抗拉彈性也高于鋼，碳纖維比鋁輕、比鋼硬。由于質輕，碳纖維復合材料質量大約是鋼的20%，依據纖維等級和方向性，甚至可以達到類似鋼材的強度。此外，碳纖維還不生銹，使用碳纖維材料可以大幅降低產品體重，因而可顯著提高燃料效率，用其生產的飛機、汽車，可節約大量燃油。

　　碳纖維由于具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、導電和導熱等性能，因而使其成為一種兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征的化工新材料，是新一代增強纖維。目前，碳纖維不僅廣泛應用在航空航天、軍事工業，而且在汽車構件、風力發電葉片、核電、油田鉆探、體育用品、碳纖維復合芯電纜以及建筑補強材料領域也存在巨大應用空間。

　　困境一：生產技術遠落后于發達國家

　　由于碳纖維應用領域涉及到國家的國防和軍工，因此，碳纖維的技術及生產設備各國都嚴格保密。日本、美國等主要生產公司長期以來不但對高性能特種原絲制備技術高度保密、不肯轉讓，也不出售高性能特種原絲產品，而且成套技術引進的可能性也很小。

　　據中科院山西煤炭化學研究所研究員賀福介紹，我國T300通用級產業化已取得突破性進展，百噸級和千噸級碳纖維已投入生產;T700級正在進行中試放大，T800級正在實驗室研制。目前國內有一兩個單位的產品品質已超過T300級的性能指標，達到了T400級水平，并且可以小批量生產。這處于上世紀80年代日本東麗公司在碳纖維研發方面的水平。從總體形勢來看，我國當前處于由T300通用級向高性能的T700和T800發展的過渡期。

　　但是由于應用領域的不同，對碳纖維及其復合材料的質量要求也不同。也就是說，僅有通用級T300是遠不能滿足市場需求的。因此，賀福認為，必須研制高性能的T700、T800和T1000級的碳纖維。他舉例說，制造大飛機的一次結構材料需要用T800H級及其復合材料P2302(T800H/3902-2);制造碳纖維復合芯鋁絞電纜(ACCC)也需要T700S級。因此，研制高性能碳纖維已是當務之急。未來的主導產品應是T700和T800級，并且T700級將逐步取代T300級，成為新一代通用級碳纖維。

　　困境二：規模小數量多重復研發

　　我國對碳纖維的研究起步并不晚，雖取得了一些進展，但多年來發展較為緩慢。據上海擎督信息科技公司金秋能源化工工作室創辦人錢伯章高工介紹，我國自20世紀60年代由中科院長春應用化學研究所率先開始PAN基碳纖維的研究，70年代初完成了連續化中試裝置。其后上海合成纖維研究所、中科院山西煤化所、北京化工大學、山東工業大學等也開始研究工作，并于80年代中期通過了中試，進入產業化試生產階段，先后建成了從年產幾百千克到幾噸的小試裝置和年產幾十噸的中試裝置。但總體而言，不論是技術水平、生產能力和產品質量等都與國外先進水平有較大的差距。

　　進入21世紀以來，國內碳纖維產業發展較快，安徽華皖碳纖維公司率先引進了年產500噸原絲、200噸PAN基碳纖維生產裝置，成功填補我國碳纖維及原絲工業產業化生產空白。

　　從2000年開始，我國碳纖維向技術多元化發展，放棄了原來的硝酸法原絲制造技術，采用以二甲基亞砜為溶劑的一步法濕法紡絲技術獲得成功。目前利用自主技術研制的少數國產碳纖維產品已經達到國際同類產品水平。

　　據錢伯章介紹，近年來，國家有關部委已將碳纖維技術的產業化進程作為我國的一項戰略任務。隨后，一些企業相繼加入碳纖維生產行列。目前，我國已有吉林神舟碳纖維公司、山東天泰新材料股份有限公司、浙江嘉興中寶碳纖維有限公司、保定天鵝化纖集團、大連興科碳纖維有限公司、山西恒天紡織新纖維科技有限公司等生產規模大小不一的碳纖維生產廠家，合計年生產能力為2310噸。據不完全統計，目前擬建和在建的碳纖維生產企業有11家，合計生產能力為原絲年產量7100噸、碳纖維1560噸，其中在建企業為4家，合計生產能力為原絲年產量1100噸、碳纖維470噸。

　　反觀全球，由于碳纖維生產工藝復雜，至今世界上規模企業不超過12家。他們分別是日本的東麗、東邦和三菱麗陽，美國的氰特工業公司(Cytec)、赫克塞爾(Hexcel)公司、卓爾泰克(Zoltek)公司、阿莫科(Amoco)公司，德國的SGL，韓國泰光產業公司以及中國臺灣的臺塑公司等。其中領先的生產商有日本的三菱麗陽、東邦和東麗以及美國Cytec、Hexcel公司等。