碳丝变身“黑黄金”

2023-08-13马洪超

科学之友 2023年8期

马洪超

2023年3月，吉林化纤集团有限责任公司（下简称“吉林化纤”）凭借在碳纤维领域的创新突破，被国务院国有资产监督管理委员会评选为“创建世界一流专精特新示范企业”。

近年来，吉林化纤碳纤维板块迅速壮大。2023年一季度，吉林化纤实现工业总产值48.4亿元，同比增长19%，其中碳纤维板块增长1.8倍。目前，吉林化纤正加快推进40万吨碳纤维产业链项目，力争到“十四五”时期末形成33万吨原丝、10万吨碳纤维、6.5万吨复合材料的生产能力。

咬定青山攻碳丝

走进吉林化纤子公司凯美克公司的碳化线车间，只见424米的生产线上，一束束白色原丝经过氧化、低温碳化、高温碳化等工序，被加工为黑色碳丝。七八根单丝合在一起才有一根头发丝那般粗细，一束1.2万根单丝的碳纤维丝束可以承受两三个成年人的重量。

碳纤维被誉为“黑黄金”，它比钢的强度大、比铝的质量轻，可用于新能源装备、汽车轻量化、航空航天等领域，性能好、附加值高。

吉林化纤意识到，普通纤维产品用量大，但利润低、收益小；高端纤维材料的利润高，但技术门槛也高。吉林化纤在进行一番市场调研和专家研究后，瞄准高端纤维材料赛道，于2006年10月开始研发碳纤维原丝。

吉林化纤研发人员陈海军说，碳纤维原丝的技术含量约占碳纤维生产技术含量的70%，原丝的好坏在很大程度上决定了碳丝质量。生产出高质量的原丝，是第一步要解决的问题。

凭借十几年二甲基乙酰胺（DMAC）湿法两步法腈纶生产的技术经验和工程优势，吉林化纤借助由企业技术人员和高校专家组成的碳纤维创新团队，自主设计实验装置，通过70余项技术改进、设备改造和上百次反复试验，在2007年4月生产出第一批碳纤维原丝。

为尽快研发出合格产品，研发人员翻阅大量文献资料，几乎天天扎在实验室和生产现场。2008年1月，通过对生产线的工艺优化和技术改造，吉林化纤生产出100轴共500千克碳纤维原丝，经碳化测试超过相关指标等级，获得两项国家发明专利。

掌握了核心技术后，吉林化纤集聚公司资源加快推进碳纤维产业化生产，于2011年9月建成投产5 000吨碳纤维原丝项目，碳纤维原丝实现规模化生产。从2013年开始，吉林化纤在碳纤维原丝生产的基础上加大科研力度，向“高精尖”的碳丝方向冲刺。

2022年11月18日，吉林化纤12 000吨碳纤维项目第一条碳化线开车成功，这条生产线拥有8项技术专利，实现更便捷的操作控制、更安全的氧化工艺、更环保的排废系统。

顽强拼搏为创新

在走向技术前列的过程中，吉林化纤研发团队顽强拼搏、不懈奋斗，攻克了一个个科研难关，战胜了一个个技术难题。

纺丝车间高级主管郭甲东在公司大丝束产品升级遇到瓶颈时，在生产线上连续摸索调整20天没有回家；负责生产线智能控制系统的郎健慧在进行有关碳化线安装时，因为时间紧、工期短、人不足，没图纸、没经验、没示范，几乎每天工作到凌晨，200多个回路、500多个端线在她的指挥下无一接错，碳化示范线一次开车成功……

吉林化纤始终把人才和创新工作放在企业发展中的突出位置，坚持“人才强企、科技兴企”战略，依托公司主要业务板块成立8个研究所，通过建机制、搭平台、攻课题，有效激发了人才创新能力。

以碳纤维原丝自主研发为例，吉林化纤发挥企业腈纶生产技术和人才优势，发挥人造丝生产精细化管理优势，在碳纤维原丝生产中深入开展“提质、提速、提产、提效”四提工程，倡导围绕全过程清洁生产，开展提高洁净度攻关，减少系统杂质70%以上；利用“高校—企业—客户”产学研用技术交流平台，大刀阔斧进行工艺优化和设备改造，提高原丝产品质量稳定性；通过原液系统深挖潜能，动力系统核定升级，关键部件精准优化，开展提速增效改造，原絲纺速提高了17.6%，单线产能达到原来4条线的设计产能之和。目前，吉林化纤每年都与国外企业签订上千吨的出口订单。