大丝束碳纤维国产化:中国石化引领行业发展

中国石化上海石化碳纤维产业基地的首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线于10月10日投料开车,并成功生产出合格产品,产品性能媲美国外同级别产品,质量达到国际先进水平。

这一里程碑意味着中国石化大丝束碳纤维实现了从关键技术突破、工业试生产到规模化生产和关键装备国产化的成功转变,彻底改变了我国碳纤维生产和装备受限的局面,真正实现了自主可控。

大丝束碳纤维是指每束碳纤维根数大于4.8万根(48K)的碳纤维。这条国产48K大丝束碳纤维生产线能够实现规模化、高品质的生产。该项目采用中国石化自主研发的PAN(聚丙烯腈)基大丝束原丝和碳纤维技术,分两个阶段实施,计划于2024年全部建成投产,届时年产能将达到2.4万吨原丝和1.2万吨大丝束碳纤维。

大丝束碳纤维被誉为"新材料之王"和"黑黄金",具有卓越的性能。上海石化研发生产的大丝束碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异,比重只有钢的四分之一,但强度却是钢的7至9倍,并且还具有耐腐蚀的特性。此外,48K大丝束碳纤维在相同生产条件下,不仅可以大幅度提高碳纤维单线的产能和质量,还可以降低生产成本,从而打破碳纤维高昂价格的应用限制。

大丝束碳纤维有广泛的应用场景,包括风能、太阳能、高铁动车和飞机部件等领域。长期以来,中国的碳纤维发展主要集中在小丝束碳纤维方面,但由于小丝束碳纤维成本较高,影响了下游企业应用碳纤维的积极性。国产化的大丝束碳纤维使得碳纤维在新能源等领域的应用逐渐爆发,为我国相关产业的快速发展和结构调整提供了有力支持。

中国石化碳纤维专家、上海石化副总经理黄翔宇介绍称,为了真正拥有"中国技术",上海石化为大丝束碳纤维量身定制了专用生产线,从装备到工艺都进行了创新。例如,根据大丝束的要求,他们自行设计了氧化炉和碳化炉,成功掌握了控制温度场的关键核心技术,并配置了节能型设计,实现了能源综合利用,这在国内外都是独一无二的。

作为国内首家、全球第四家掌握大丝束碳纤维生产技术的企业,中国石化整合各种资源,攻克碳纤维关键核心技术。他们与上海石油化工研究院、上海工程公司、国内知名设备制造企业以及北京化工大学、复旦大学等10余家高校、科研机构和企业合作,走出了一条以企业为主体的"产、学、研、用"相结合的协同创新之路。2018年,他们取得了技术上的重大突破,成功试制出48K大丝束碳纤维,并贯通了整个生产工艺。经过十余年的努力,我国碳纤维技术实现了从12K到48K的重大突破,成功实现了研发生产技术的质的飞跃。目前,中国石化已累计拥有碳纤维相关专利251项、碳纤维复合材料专利46项,专利排名国内第一、世界第三。

在"十四五"期间末,中国石化将全面突破多种工艺流程,实现通用级、大丝束、小丝束、高性能等产品的生产,以满足国家各个领域的需求,为引领和推动中国碳纤维产业的发展做出贡献。

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