中化新網(wǎng)訊  提到碳纖維，人們能想到的是飛機(jī)、坦克、火箭……給人的是距離感和神秘感。然而，今年6月份，連云港神鷹碳纖維自行車有限責(zé)任公司對(duì)外展示的僅有6千克重的碳纖維自行車，仿佛瞬間縮短了碳纖維與大眾的距離。人們驚訝地發(fā)現(xiàn)，不知覺中，碳纖維已經(jīng)悄然步入了自己的日常生活。

 

    于是，人們迫切地想知道，碳纖維材料究竟有何奇特之處？中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在是什么樣子？

 

    從軍工到民用—— 新興應(yīng)用領(lǐng)域崛起

 

    比人的頭發(fā)絲還要細(xì)100倍的碳纖維，密度不到鋼的1/4，但剛度卻是鋼的4倍，抗拉強(qiáng)度則是鋼的7~9倍。碳纖維是目前世界上所有高性能纖維中比強(qiáng)度和比模量最高的纖維。它不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能，還擁有讓其它材料望塵莫及的耐高溫能力。碳纖維是到目前為止在2000攝氏度高溫條件下，唯一能夠保持其強(qiáng)度的材料。由于兼具高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電和導(dǎo)熱等性能，同時(shí)還具備纖維的柔軟可加工性，碳纖維成為了當(dāng)之無愧的新一代增強(qiáng)纖維之王。

 

    碳纖維發(fā)軔于軍工領(lǐng)域。在20世紀(jì)70年代，碳纖維開始應(yīng)用于軍工。有著高盧雄鷹之稱的法國(guó)“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)、美國(guó)主戰(zhàn)坦克等率先采用了碳纖維復(fù)合材料。20世紀(jì)90年代后，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用開始由軍工領(lǐng)域向民用領(lǐng)域滲透。到本世紀(jì)初，碳纖維的身影已經(jīng)隨處可見。

 

    在能源領(lǐng)域，風(fēng)電廠、輸電網(wǎng)和采油田都能找到碳纖維的影子。全球風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的增長(zhǎng)速度正在加快，而目前玻璃纖維材料的葉片已經(jīng)不能滿足尺寸上的需要，碳纖維是目前唯一能夠滿足大尺寸葉片要求的材料。此外，我國(guó)在寧夏、福建的局部地區(qū)已經(jīng)應(yīng)用了碳纖維電纜輸電，不但輸電能耗降低3%左右，而且減少了50%輸電鐵塔的使用，從而節(jié)省了大量的土地。碳纖維在油田深井采油方面的作用也越來越無可替代。“能深入2000米以下的采油桿就只有碳纖維可以做，別的材料根本做不了。”北京化工大學(xué)國(guó)家碳纖維工程技術(shù)研究中心徐樑華教授告訴CCIN記者。

 

    在交通領(lǐng)域，碳纖維充當(dāng)了節(jié)能減排的先鋒。水、陸、空的各種交通工具都可以通過它來“減肥瘦身”，從而達(dá)到降低能耗的目標(biāo)。新型超大型客機(jī)——空中客車A380和夢(mèng)幻波音787，均大量使用碳纖維或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為其主要的結(jié)構(gòu)材料。以A380為例，其首架飛機(jī)每位乘客的百千米油耗不到3升，幾乎可以跟現(xiàn)在的小汽車媲美。而很多國(guó)家已經(jīng)瞄準(zhǔn)了碳纖維在汽車行業(yè)的巨大發(fā)展?jié)摿?。美?guó)從2002年開始，由政府組織3個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、15所大學(xué)和50家材料供應(yīng)商聯(lián)合攻關(guān)，計(jì)劃花10年的時(shí)間開發(fā)出節(jié)能環(huán)保型的新一代復(fù)合材料汽車，以保持其在世界的領(lǐng)先地位。在日本，日產(chǎn)汽車公司、本田汽車公司和東麗公司也在聯(lián)手開發(fā)汽車車體用的新型碳纖維材料，目標(biāo)是在2015年前開始量產(chǎn)。有業(yè)內(nèi)專家告訴CCIN記者，預(yù)計(jì)到2015年前后，碳纖維必將會(huì)普及應(yīng)用到各類汽車上。

 

    在建筑領(lǐng)域，碳纖維因其高強(qiáng)度的性能成為橋梁加固和建筑物抗震補(bǔ)強(qiáng)的理想材料。全國(guó)特種纖維信息中心主任羅益鋒告訴CCIN記者，日本阪神大地震之后，日本大量使用碳纖維為建筑物加固，取得了良好效果。“汶川地震后，我國(guó)用于汶川地區(qū)橋梁和建筑物加固的碳纖維達(dá)到200噸。”徐樑華介紹說，我國(guó)擁有世界上最大的土木建筑市場(chǎng)，碳纖維作為加固材料的應(yīng)用將迎來良好的市場(chǎng)機(jī)遇。

 

    據(jù)中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，過去5年全世界碳纖維需求平均每年以大約13%的速度飛速增長(zhǎng)。雖然2008年全球金融危機(jī)曾導(dǎo)致碳纖維需求一度下降，但是金融危機(jī)后碳纖維市場(chǎng)顯現(xiàn)出持續(xù)升溫的態(tài)勢(shì)。有專家預(yù)測(cè)，到2010年底，全世界碳纖維需求量可達(dá)到3萬噸，到2012年將達(dá)6萬噸，到2018年需求量將達(dá)到10萬噸。

 

    我國(guó)碳纖維市場(chǎng)同樣呈現(xiàn)需求旺盛的局面。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2001~2008年碳纖維消費(fèi)量年均增長(zhǎng)保持在21.7%左右。

 

    國(guó)產(chǎn)貨還是老毛病 — — 質(zhì)量不穩(wěn)成本高

 

    面對(duì)旺盛的市場(chǎng)需求，從2002年開始，國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)不惜砸下重金進(jìn)入碳纖維領(lǐng)域，掀起了一股碳纖維產(chǎn)業(yè)的建設(shè)熱潮。除吉林、山東、江蘇、山西、遼寧、安徽、北京、上海等傳統(tǒng)的碳纖維工程化研發(fā)基地外，現(xiàn)又逐步形成了河北、陜西等新興的碳纖維工程化研發(fā)基地。到目前為止，國(guó)內(nèi)有大小碳纖維企業(yè)20多家，合計(jì)產(chǎn)能約9000噸/年，約占世界總產(chǎn)能的14%。“目前的狀況是大型民營(yíng)企業(yè)和央企都在進(jìn)入該領(lǐng)域，中石油、中石化、中國(guó)化工、中國(guó)建材、中鋼集團(tuán)等大型央企已介入，而且都是幾十億大手筆的投資。”羅益鋒對(duì)CCIN記者說，“到今年年底國(guó)內(nèi)千噸級(jí)的的碳纖維生產(chǎn)線將建成5家，到2011年底將建成13個(gè)，到2015年國(guó)內(nèi)大小碳纖維企業(yè)總計(jì)將達(dá)到近40家。”

 

    作為我國(guó)著名碳纖維專家、多屆全國(guó)人大代表，羅益鋒對(duì)中國(guó)的碳纖維發(fā)展了如指掌。他向CCIN記者介紹說，碳纖維的品級(jí)，通常以拉伸強(qiáng)度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，T300抗拉強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到3.5GPa，T700則應(yīng)達(dá)到4.9GPa，標(biāo)號(hào)越高表示碳纖維性能越強(qiáng)。碳纖維長(zhǎng)期以來被各國(guó)視為戰(zhàn)略物資,發(fā)達(dá)國(guó)家一直對(duì)制造碳纖維的核心技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備嚴(yán)加封鎖和管制，技術(shù)無從引進(jìn)。我國(guó)的碳纖維技術(shù)完全是自主研發(fā)的。目前國(guó)內(nèi)T300級(jí)碳纖維產(chǎn)業(yè)化基本進(jìn)入成熟階段，百噸級(jí)和千噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)線已投入生產(chǎn)。2009年國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)量達(dá)到1000噸以上。預(yù)計(jì)到2010年年底，國(guó)內(nèi)所有碳纖維企業(yè)的總產(chǎn)量可望達(dá)到1500噸。“但是國(guó)內(nèi)很多生產(chǎn)線運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量都不穩(wěn)定，很多企業(yè)難以生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳纖維產(chǎn)品。高端碳纖維仍然是我們的軟肋。”羅益鋒遺憾地說。徐樑華也表示，T700級(jí)碳纖維還只是在進(jìn)行中試放大，T800級(jí)碳纖維則在小試階段，都尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。所以，目前我國(guó)碳纖維基本上處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。2009年我國(guó)碳纖維進(jìn)口總量為7200噸左右，大大超過了自身產(chǎn)量。

 

    高端碳纖維缺失，那低端又發(fā)展得如何？“現(xiàn)在我們很多企業(yè)是在靠虧損來競(jìng)爭(zhēng)。舉個(gè)例子，日本東麗公司的12K的T700碳纖維在中國(guó)的最低售價(jià)為160元/千克，相當(dāng)于國(guó)內(nèi)某大型廠家生產(chǎn)T300的成本。”羅益鋒無奈地告訴CCIN記者。威海拓展纖維有限公司副總經(jīng)理馬全勝也表示，現(xiàn)在進(jìn)口碳纖維反而比自己造的更便宜，成本高企普遍困擾著國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)。

 

    導(dǎo)致我國(guó)碳纖維性能低成本高的主要原因，專家們一致認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有了，但是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不行。徐樑華教授告訴CCIN記者，通過多年的自主創(chuàng)新研究，我國(guó)的科研院所已經(jīng)掌握了T300級(jí)碳纖維的生產(chǎn)工藝技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室和中試規(guī)模的產(chǎn)品質(zhì)量很高，但是放到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模上就有問題了，產(chǎn)不出高性能的產(chǎn)品。他表示，目前存在的問題主要有兩方面，一是工藝和設(shè)備不配套。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)工藝技術(shù)都是來自科研院所，而生產(chǎn)設(shè)備大多是引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備，這就需要企業(yè)在生產(chǎn)過程中進(jìn)行協(xié)調(diào)，不斷改進(jìn)，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳纖維。但恰恰很多企業(yè)自己并未真正掌握技術(shù)，生搬硬套，出了問題也不清楚問題究竟出在何處。二是企業(yè)不注重系統(tǒng)工程。碳纖維工藝體系十分復(fù)雜，環(huán)環(huán)相扣，每一個(gè)環(huán)節(jié)有問題都不可能生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳纖維產(chǎn)品。但是國(guó)內(nèi)企業(yè)缺乏系統(tǒng)協(xié)調(diào)，往往看重自己的優(yōu)勢(shì)環(huán)節(jié)，而忽略了工藝鏈中的短板。“沒有成熟的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，生產(chǎn)效率就上不去，規(guī)模也上不去，成本自然就高了。”徐樑華對(duì)CCIN記者說。

 

    羅益鋒告訴CCIN記者，實(shí)驗(yàn)室的生產(chǎn)線只生產(chǎn)幾百千克或者幾噸，而工程上的生產(chǎn)線變成了生產(chǎn)幾百噸幾千噸，生產(chǎn)線放大以后很多細(xì)節(jié)問題都變化了，不相應(yīng)地進(jìn)行技術(shù)調(diào)整就生產(chǎn)不出高質(zhì)量的碳纖維。“現(xiàn)在有的企業(yè)工程放大問題還沒有解決，就上了千噸級(jí)的生產(chǎn)線，這是十分危險(xiǎn)的。”羅益鋒如是說。 123,123