由中國紡織機械器材工業協會主辦的首屆“碳纖維織造預成型復合材料研討會”于2010年6月11日在北京順利召開。本屆研討會的內容分為兩大部分:(一)碳纖維預成型骨架材料的制造裝備及應用介紹;(二)碳纖維復合材料在各應用領域的需求與展望,目的是通過倡導碳纖維多層織造裝備的研發大幅提高碳纖維織物的生產效率,從而推動碳纖維增強復合材料的機械化、自動化、規模化生產。會議吸引了相關科研院所(東華大學、天津工業大學、北京航空航天大學),和產業聯盟(中國汽車協會、中國自行車協會等)以及企業單位(中國航空工業集團公司、常州第八紡織機械有限公司等)的積極參與,與會代表結合了碳纖維產業在國內國外的發展現狀和趨勢,和自身發展途中遇到的問題,紛紛對碳纖維增強復合材料及設備的發展提出了寶貴建議和要求。
制備技術 & 規模效益——中國碳纖維產業發展的“瓶頸”
據最新海關數據統計,2009年中國的碳纖維生產能力約為200噸,但國內碳纖維的年消耗量卻達到10,000噸左右,其中8,240噸依靠進口。
從20世紀70年代中期開始,我國的碳纖維研究和生產經歷了從無到有的發展過渡,雖然經過近四十年的發展已經建立了一定的碳纖維生產基礎,但總的來說,我國的碳纖維生產水平還較低,發展速度緩慢。盡管如此,中國的市場需求在近年來卻持續旺盛,消費量與日俱增,特別是用于國防、軍工、航天航空、體育用品方面的需求增長較快,但其碳纖維生產能力遠不能滿足市場需求,每年仍需從國外大量進口碳纖維。
制約我國碳纖維產業發展的兩個瓶頸,一是碳纖維制備技術難度,二是由此帶來的成本控制,也就是產業規模問題。
首先,在碳纖維制備技術領域,盡管我國已經發展了近四十年,卻難有實質性的突破,目前還只能小規模生產T300級碳纖維,年產量大約在200噸左右。而對于高強級別,如T700,T800我國尚無生產能力。這主要是由于我國欠缺先進的原絲生產技術,還有一部分原因要歸咎于大部分國產碳原絲在生產過程中采用雜質含量較高的腈綸原液,造成碳纖維離散系數較大,性能不穩定。
正如參會企業代表丁勇先生在接受本網記者采訪時講到:“碳纖維生產80%的技術含量在原絲技術,雖然國內一些企業能制造出(或接近)T300級的碳纖維產品,但是質量并不穩定,這說明原絲問題沒有得到徹底解決。比如生產現在較普遍使用的聚丙烯晴基(PAN)原絲生產工業級碳纖維,并不是簡單地將溫度燒高,就能做出質量穩定的碳纖維,而需要制造商對分子結構十分了解,比如聚丙烯晴基(PAN)做出的腈綸結構是不定性的,方向很亂,這是碳纖維行業最忌諱的。制造人員需要在適當的溫度,給予纖維恰當的力學處理。因為所有投資碳纖維生產的企業的重頭戲都在原絲技術上,但是目前國內行業在該技術的儲備和應用能力上是極其欠缺的。因此,只有大型化纖企業的介入,才能將碳纖維技術的成本降下來。我呼吁大家拋棄偏見,互相協作,各自發揮所長。”