国产碳纤维技术突破大丝束瓶颈

日前,上海石化“聚丙烯腈(PAN)基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发”项目,通过中国石化组织的国内专家组鉴定。这标志着中国石化成功开发出48K大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化炭化成套工艺技术,国产碳纤维技术突破大丝束瓶颈。

碳纤维被称为“新材料之王”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,应用前景广阔。在碳纤维行业内,通常将每束碳纤维根数大于48000根(简称“48K”)的称为大丝束碳纤维。48K大丝束最大的优势,就是在相同的生产条件下,可大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能。

一直以来,碳纤维核心技术只有少数发达国家掌握。为实现碳纤维技术上的自力更生,2007年,中国石化部署PAN基碳纤维的研发和产业化攻关工作,并将建设项目落实在具有腈纶产业优势的上海石化。上海石化与上海石化研究院、上海工程公司、复旦大学等数十家科研院所、高校、企业通力合作,快速推进碳纤维技术攻关：2008年11月,建成中试装置；2009年3月,成功研制出12K原丝；2016年5月,开展碳纤维48K大丝束原丝工业化研究试验；2018年1月,成功开发大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化炭化工艺技术,形成千吨级PAN基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包的技术基础。3月,成功试制出国内真正意义上的48K大丝束碳纤维,并贯通工艺全流程。据测试,48K大丝束原丝经过氧化炭化成48K碳纤维大丝束后,单丝强度达到高性能。

上海石化碳纤维已经在传统能源领域一显身手：在莫桑比克N6公路、天津津滨高速立交桥、沈阳至丹东铁路线、辽宁蓡窝水库等9个基础设施维修工程中,采用碳纤维拉挤板材加固,不仅施工高效便捷,而且结构承载力明显提高。此外,上海石化开发的碳纤维,用于油田抽油杆性能优良,完全可以取代进口碳纤维,在胜利油田试验应用中成效显著。目前,上海石化就48K大丝束碳纤维应用,已与海上风电、汽车等行业达成合作意向。