吉林化纤：突破我国碳纤维产业发展瓶颈

时间：2021-01-31 12:02:34　来源：雅意学习网本文已影响人

　　工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类，其中由聚丙烯腈纤维原丝制得的高性能碳纤维，生产工艺较其他方法简单，产量约占全球碳纤维总产量的90%以上。
　　碳纤维生产工艺流程长，技术关键点多，生产壁垒高，是多学科、多技术的集成，其中碳纤维原丝的生产技术更是难中之难。国产碳纤维原丝在纯度、强度以及均质化方面与国外相比存在较大差距，成为制约我国碳纤维产业发展的瓶颈。
　　目前，国际上PAN基碳纤维总产能已达70 000 t/a以上，生产国主要有日本、美国、俄罗斯等。其中日本占世界总产能的90%以上，碳纤维技术主要由日本东丽公司、东邦公司和三菱人造丝公司等 3 家公司掌握。我国PAN基碳纤维研发、生产、规模长期处于较低的水平，国内市场所需产品主要依赖进口。由于高性能PAN基碳纤维在军工方面的重要作用，日、美等国严格控制相关技术和产品对我国的出口。
　　吉林化纤集团奇峰公司在1995年曾全套引进了世界先进的意大利蒙特公司的湿法二步法腈纶生产工艺技术和设备，建成后腈纶产能达28.6万t/a，是我国最大的腈纶生产商。鉴于日本东丽、东邦、三菱三大碳纤维公司都是由腈纶企业发展起来的，2006年，吉林化纤集团决定利用公司原有腈纶生产设备和技术，自主研发大规模、低成本PAN基碳纤维原丝的工业化生产新技术，替代进口产品，满足国内市场需求。
　　2006年10月起，吉林化纤公司与长春工业大学通过产学研合作，联合开展碳纤维原丝产业化攻关。课题组整合了实验室研究成果与工业化腈纶生产控制技术，通过自主研发，集成创新出水相悬浮聚合湿纺二步法PAN基碳纤维原丝工业化生产新技术。该技术具有工艺流程短、产量高、成本低、产品质量稳定、适合大规模工业生产等特点，为国内首家独创。
　　2011年11月，吉林化纤集团旗下公司吉林碳谷碳纤维有限责任公司建成年产5 000 t PAN基碳纤维原丝生产线，成为中国最大的碳纤维原丝生产基地，破解了长期制约我国碳纤维产业发展的瓶颈，为碳纤维的广泛应用奠定了坚实的原料基础，大大提升了国产碳纤维产品的综合竞争力。

　　同时，碳谷公司还积极与中钢江城、吉研高科等下游企业紧密配合，形成了一条包括碳纤维原丝、碳纤维、碳纤维制品等完整的产业链。2013年11月，由吉林碳谷碳纤维有限公司、长春工业大学、中钢集团江城碳纤维有限公司、吉林市吉研高科技纤维有限责任公司共同完成的“年产5 000 t PAN基碳纤维原丝关键技术”项目荣获“纺织之光”2013年度中国纺织工业联合会科技进步奖一等奖。
　　据该项目的主要完成人之一、长春工业大学化学纤维工程研究中心主任敖玉辉教授介绍，课题组自主研发出无机氧化还原三元水相悬浮聚合法生产PAN基碳纤维原丝用聚合物的新技术。该技术聚合反应速率快，并且在水相中进行，克服了溶液聚合后期体系粘度增大导致换热、脱单困难等难题，易于大规模、低成本、工业化生产。现已建成生产线的单个聚合釜（28 m3）聚合能力为12 000 t/a，并且可以可放大到单釜40 m3、年产20 000 t，远远大于溶液聚合单釜生产能力，达到国际先进水平。
　　项目的主要完成人之一、吉林碳谷公司生产处处长王继军高级工程师告诉记者，目前公司已经开发出了原丝系列产品，种类包括 1、3、6、12、24、48 K产品，已在中钢吉林碳素厂、中石油吉化公司等十几家国内碳化企业实际应用，因质优价廉而深得用户青睐，有效解决了我国PAN基碳纤维原丝匮乏的局面。下游企业的碳纤维产品已在我国卫星、火箭、载人飞船、体育用品、汽车等领域广泛应用。

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