中国PAN基碳纤维技术和产业发展状况

中国PAN基碳纤维技术和产业发展状况

PAN碳纤维是军事工业用量大、使用面广、地位极为重要的关键性高性能纤维材料,是各类军用高强、高模、高强高模型复合材料的原料及技术基础。以碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料,作为结构、功能或结构/功能一体化构件材料在军机、导弹、运载火箭和卫星飞行器上发挥着不可替代的作用,是战略性新材料。正因为如此,西方国家把碳纤维视为战略物资,长期对我国在军事方面的应用实行禁售、禁运政策,企图制约我国国防工业发展。

碳纤维在民用领域也得到广泛应用,如文体休闲制品、建筑补强、风力发电、深井采油、高速交通等高新技术领域,其市场规模不断扩大。在经济高速发展中,我国碳纤维复合材料制品也获得快速发展,特别是我国已成为体育休闲用品生产大国,每年需大量进口碳纤维,约占世界总产量的1/5。

鉴于碳纤维对国防技术和民用高新技术的重要性,本世纪初,碳纤维技术和产业发展再次受到国家重视,在国家相关科技计划支持下,技术研发取得系列突破,产业化快速起步,实现了从无到有的转变,军工需求供应紧张的局面得以缓解。国内生产的CCF-1碳纤维(1 K/3 K/6 K)质量已经接近或达到日本东丽公司T300水平,国产碳纤维已成功用于航空航天工业,并实现批量生产供应。更高级别的碳纤维产品研发也取得良好进展,预计在1～2年内相当于日本T700,T800级别的产品,将会批量或小批量供货。

据不完全统计,我国已有30余家企业参与碳纤维或原丝生产。其中,已建成碳化生产能力3 000余吨;在建碳化生产能力近1.5万吨;计划建设碳纤维生产能力3万余吨。但应该看到,目前我国碳纤维研发和产业化水平尚处于科学认知提升、系列化技术突破和产业化起步阶段,尚未真正形成碳纤维产业和技术体系,与国外产品相比仍存在较大差距。如:存在毛丝多、性能离散性和工艺性差、稳定性差、使用工艺性能差等,影响大规模工业应用;产业没有规模效应,产品能源、原材料、溶剂消耗远大于国外,生产效率低,成本高于国际市场售价;碳纤维性价比低,竞争力差,尚难打开市场。为了使我国碳纤维技术和产业健康发展,提出以下建议:①建议把象碳纤维等这样技术复杂,研发、产业化难度大,周期长,单独的企业或研究单位难以独立完成,依靠市场机制效率不高的重要新材料纳入“科技创新举国体制”,最好单独确立“新材料专项”,如果不能单独立项,也应纳入诸如“大型飞机”,“载人航天与探月工程”等项目中安排;②我国碳纤维技术约落后日、美20年以上,因而加大研发力度仍是我国当前在此方面的工作重点。建议各级政府科技部门和企业在"十二五"期间加大碳纤维技术投资力度,全方位支持碳纤维技术研究,取得一批具有自主知识产权的创造发明,突破技术瓶颈,缩短与国外差距,这才是发展中国碳纤维产业的根本出路;③支持以企业为主体,研究单位参加的产业联盟建设,在知识产权专家参与下,研究专利战略,建立完整的知识产权保护体系,优化我国自主创新环境,尽快制定符合我国国情的碳纤维质量标准,推行科学、公正、透明的产品质量检测认定办法,建立诚信、务实、科学、严谨的行业风尚;④提高碳纤维产业准入门槛,规范在建产能,防止盲目无序发展,建立稳定的国产碳纤维市场,制定和修改相应复合材料产业标准,为国产碳纤维大批量使用奠定基础,研究防止西方国家打压我国碳纤维产业的预案,包括压价倾销、收购兼并、在中国建厂等,建议政府提高外国企业在中国独资或合资建碳纤维生产企业的审批门槛,适当提高碳纤维及制品进口税率及其他非关税壁垒。

李克健 国家自然科学基金委员会研究员,国家新材料产业发展战略咨询委员会副秘书长,《新材料产业》杂志指导委员会副主任,中国生物材料委员会顾问等。2000年起协助师昌绪院士组织我国碳纤维的研究与开发。