原絲提質(zhì)解碳纖維發(fā)展難題

　　據(jù)吉林碳谷碳纖維有限公司高級(jí)工程師王繼軍介紹，目前，國(guó)際上PAN基碳纖維總產(chǎn)能已達(dá)70000噸/年以上，生產(chǎn)國(guó)主要有日本、美國(guó)、俄羅斯等，日本占世界總產(chǎn)能的90%以上，并成為日本十大支柱性經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)之一。

　　我國(guó)PAN基碳纖維研發(fā)、生產(chǎn)、規(guī)模尚處于較低的水平，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所需產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。但是，由于高性能PAN基碳纖維在尖端武器研制方面的重要作用，美、日等國(guó)家嚴(yán)格封鎖相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品對(duì)我國(guó)的出口，開發(fā)出低成本、大規(guī)模PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)技術(shù)，我國(guó)碳纖維碳纖維事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

　　2011年9月吉林化纖集團(tuán)吉林碳谷碳纖維有限公司建成國(guó)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)。公司與與中鋼江城碳纖維、吉研高科合作形成一條包括碳纖維原絲、碳纖維、碳纖維制品等完整的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、質(zhì)量反饋的產(chǎn)業(yè)鏈。原絲質(zhì)量的提高為碳絲及制品質(zhì)量提高提供了可靠的原料基礎(chǔ);碳化、制品應(yīng)用也為原絲質(zhì)量提高提供了保證。

　　就總體思路而言，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)纖維工程研究中心主任敖玉輝教授介紹說(shuō)：，這個(gè)項(xiàng)目是在吉林化纖腈綸生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上生產(chǎn)PAN基碳纖維原絲的，項(xiàng)目的開發(fā)主要包括五方面內(nèi)容，包括PAN聚合物生產(chǎn)技術(shù)、紡絲原液制備技術(shù)、紡絲技術(shù)、碳化技術(shù)及制品開發(fā)。”

　　那么，哪些自主研發(fā)的內(nèi)容成為突破原絲質(zhì)量瓶頸的創(chuàng)新點(diǎn)?敖玉輝詳細(xì)介紹了該項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)。一是自主研發(fā)出無(wú)機(jī)氧化還原三元水相懸浮聚合法生產(chǎn)PAN基碳纖維原絲用聚合物的新技術(shù)。該技術(shù)聚合反應(yīng)速率快，并且在水相中進(jìn)行，克服了溶液聚合后期體系粘度增大導(dǎo)致?lián)Q熱、脫單困難等難題，易于大規(guī)模、低成本、工業(yè)化生產(chǎn)。目前已建成生產(chǎn)線的單個(gè)聚合釜聚合能力為12000噸/年、該技術(shù)單釜聚合能力可放大到20000噸/年、體積達(dá)到40m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶液聚合單釜生產(chǎn)能力。

　　二是自主研發(fā)出不含任何金屬離子的聚合引發(fā)體系，為了使碳纖維原絲中金屬離子的含量低于10 ppm，我們研發(fā)出一種不含任何金屬離子的無(wú)機(jī)氧化還原引發(fā)體系，大大提高了聚合物純度。

　　三是自主研發(fā)出濕法二步法生產(chǎn)PAN基碳纖維原絲新技術(shù)，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(jià)格低廉，回收簡(jiǎn)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。

　　四是研發(fā)出PAN基碳纖維碳化工業(yè)技術(shù)，原絲碳化屬設(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(dòng)系統(tǒng)為無(wú)擠壓多輥驅(qū)動(dòng)，減少了產(chǎn)品的機(jī)械損傷。

　　在技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化成果應(yīng)用方面，由于上下游產(chǎn)業(yè)鏈的密切配合，項(xiàng)目組已開發(fā)出PAN基碳纖維原絲系列產(chǎn)品和PAN基碳纖維系列產(chǎn)品 。“我們已經(jīng)向市場(chǎng)推出了5種款式15種型號(hào)的碳纖維自行車，受到了用戶的廣泛好評(píng)。”