碳纖維已列入《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》重大工程。中國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于初級階段,把碳纖維列入重點工程,有助于激發(fā)政府和企業(yè)的投資熱情,加快推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。如果預定目標能夠全部實現(xiàn),則中國碳纖維產(chǎn)業(yè)將成功起步。
應用極具潛力
碳纖維工程提出的目標是,到2015年,碳纖維產(chǎn)能達到1.2萬噸,基本滿足航空航天、風力發(fā)電、運輸裝備等需求。當前國內(nèi)碳纖維應用除軍工外,主要集中在熱場保溫、剎車片、體育休閑、建筑等領域。未來碳纖維用量增加部分將主要集中在風電葉片、高壓輸電纜芯和汽車領域。
據(jù)介紹,55米以上風電葉片的關鍵部位必須要用碳纖維復合材料,特別是海上風力發(fā)電全部是大功率的,粗略估計,一組葉片需要用碳纖維復合材料幾百到1200千克。
高壓輸電方面碳纖維主要是用來生產(chǎn)碳纖維復合材料纜芯,可有效減少輸電線下垂產(chǎn)生渦流導致的電流損耗,降低塔架密度和強度,目前已進行了幾萬千米的掛網(wǎng)實驗,效果非常不錯,碳纖維用量約70千克/千米。據(jù)悉,未來中國每年新增輸電線路100萬千米,老化改造線路約20萬千米,并且這個數(shù)字還在不斷增加。
在汽車方面,汽車工業(yè)正面臨資源和環(huán)境的嚴峻挑戰(zhàn),推進汽車輕量化以降低油耗是汽車工業(yè)發(fā)展的主題,而碳纖維復材是理想的以塑代鋼材料。
設備攻關勢在必行
由于技術不過關,中國很多碳纖維裝置出現(xiàn)“趴窩”現(xiàn)象。碳纖維制備過程分為聚合、紡絲、預氧化、炭化和表面處理等多道工序,無論是工藝技術還是設備開發(fā)以及配套材料,只要有一項跟不上研制和產(chǎn)業(yè)化進程,就會影響到碳纖維產(chǎn)業(yè)。
目前,只有少數(shù)企業(yè)實現(xiàn)了全流程的國產(chǎn)化,但質(zhì)量尚待考察,大部分碳纖維裝置的關鍵設備還是依賴進口。但像預氧化爐、碳化爐等關鍵設備,因為國外始終對我們“設卡”,依靠進口則隨時面臨“禁運”風險。跟進口設備相比,國產(chǎn)設備在溫度、張力等精度控制方面還有一定差距,導致產(chǎn)品不勻率上升,生產(chǎn)效率也難以提高。所以,碳纖維工程中將這些列入重要研發(fā)內(nèi)容非常有必要,這些設備的攻關勢在必行。
此外,碳纖維制備用油劑和上漿劑等關鍵原料的開發(fā)也同樣必要,這些原料目前在中國還處于研發(fā)階段,不能滿足生產(chǎn)需求。