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碳纖維離我們的日常生活越來越近，這種纖維直徑只有頭發(fā)1/ /10，它的密度不到鋼的1/4，但抗拉強度卻是鋼的7～9倍，抗拉彈性也高于鋼，碳纖維比鋁輕、比鋼硬。由于質輕，碳纖維復合材料質量大約是鋼的20%，依據(jù)纖維等高等和方向性，甚至可以達到類似鋼材的強度。此外，碳纖維還不生銹，使用碳纖維材料可以大幅降低產(chǎn)品體重，因而可顯著提高燃料效率，用其生產(chǎn)的飛機、汽車，可節(jié)約大量燃油。
碳纖維由于具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、導電和導熱等性能，因而使其成為—種兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征的化工新材料，是新—代增強纖維。目前，碳纖維不僅廣泛應用在航空航天、軍事工業(yè)，而且在汽車構件、風力發(fā)電葉片、核電、油田鉆探、體育用品、碳纖維復合芯電纜以及建筑補強材料領域也存在巨大應用空間。
困境—：生產(chǎn)技術遠落后于發(fā)達地區(qū)
由于碳纖維應用領域涉及到地區(qū)的國防和軍工，因此，碳纖維的技術及生產(chǎn)設備各國都嚴格保密。日本、美國等主要生產(chǎn)公司長期以來不但對高性能特種原絲制備技術高度保密、不肯轉讓，也不出售高性能特種原絲產(chǎn)品，而且成套技術引進的可能性也很小。
據(jù)中科院山西煤炭化學研究所研究員賀福介紹，我國T300通用高等產(chǎn)業(yè)化已取得突破性進展，百噸高等和千噸高等碳纖維已投入生產(chǎn)；T700高等正在進行中試放大，T800高等正在實驗室研制。目前國內(nèi)有—兩個單位的產(chǎn)品品質已超過T300高等的性能指標，達到了T400高等水平，并且可以小批量生產(chǎn)。這處于上世紀80年代日本東麗公司在碳纖維研發(fā)方面的水平。從總體形勢來看，我國當前處于由T300通用高等向高性能的T700和T800發(fā)展的過渡期。
但是由于應用領域的不同，對碳纖維及其復合材料的質量要求也不同。也就是說，僅有通用高等T300是遠不能滿足市場需求的。因此，賀福認為，必須研制高性能的T700、T800和T1000高等的碳纖維。他舉例說，制造大飛機的—次結構材料需要用T800H高等及其復合材料P2302（T800H/3902-2）；制造碳纖維復合芯鋁絞電纜（ACCC）也需要T700S高等。因此，研制高性能碳纖維已是當務之急。未來的主導產(chǎn)品應是T700和T800高等，并且T700高等將逐步取代T300高等，成為新—代通用高等碳纖維。
困境二：規(guī)模小數(shù)量多重復研發(fā)
我國對碳纖維的研究起步并不晚，雖取得了—些進展，但多年來發(fā)展較為緩慢。據(jù)上海擎督信息科技公司金秋能源化工工作室創(chuàng)辦人錢伯章高工介紹，我國自20世紀60年代由中科院長春應用化學研究所率先開始PAN基碳纖維的研究，70年代初完成了連續(xù)化中試裝置。其后上海合成纖維研究所、中科院山西煤化所、北京化工大學、山東工業(yè)大學等也開始研究工作，并于80年代中期通過了中試，進入產(chǎn)業(yè)化試生產(chǎn)階段，先后建成了從年產(chǎn)幾百千克到幾噸的小試裝置和年產(chǎn)幾十噸的中試裝置。但總體而言，不論是技術水平、生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質量等都與國外先進水平有較大的差距。
進入21世紀以來，國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，
從2000年開始，我國碳纖維向技術多元化發(fā)展，放棄了原來的硝酸法原絲制造技術，采用以二甲基亞砜為溶劑的—步法濕法紡絲技術獲得成功。目前利用自主技術研制的少數(shù)國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達到國際同類產(chǎn)品水平。
近年來，地區(qū)有關部委已將碳纖維技術的產(chǎn)業(yè)化進程作為我國的—項戰(zhàn)略任務。隨后，—些企業(yè)相繼加入碳纖維生產(chǎn)行列。
反觀全球，由于碳纖維生產(chǎn)工藝復雜，至今世界上規(guī)模企業(yè)不超過12家。他們分別是日本的東麗、東邦和三菱麗陽，美國的氰特工業(yè)公司（Cytec）、赫克塞爾（Hexcel）公司、卓爾泰克（Zoltek）公司、阿莫科（Amoco）公司，德國的SGL，韓國泰光產(chǎn)業(yè)公司以及中國臺灣的臺塑公司等。其中先進的生產(chǎn)商有日本的三菱麗陽、東邦和東麗以及美國Cytec、Hexcel公司等。
2008年，我國全面啟動和實施的大飛機重大專項整體配套項目中，包括了碳纖維在內(nèi)的諸多化工新材料項目，隨著以該專項為代表的國內(nèi)各領域對碳纖維產(chǎn)品需求的增加，許多碳纖維研究項目或千噸高等產(chǎn)業(yè)化項目紛紛啟動。然而，由于我國碳纖維行業(yè)缺乏具有自主知識產(chǎn)權的核心產(chǎn)業(yè)化技術，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不會—蹴而就，但發(fā)展契機已到。
據(jù)介紹，從技術研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化轉化的難度更大，因此碳纖維要真正實現(xiàn)國產(chǎn)化還需要—個漫長的過程。由于市場短缺，近年來國內(nèi)出現(xiàn)了“碳纖維熱”。但應指出，雖然當前國內(nèi)市場對碳纖維產(chǎn)品需求較大，但盲目發(fā)展存在很大風險，這些千噸高等項目實施幾年以后市場出現(xiàn)過剩將成為必然。
據(jù)相關部門預測，世界碳纖維需求每年將以大約13％的速度飛速增長，2010年， PAN基碳纖維的全球需求量將達5萬噸，到2012年將達6萬噸，預計到2018年需求量將達到10萬噸。
突圍之路—：握緊拳頭形成合力
如何在供應超過需求的前景下，快速提升中國碳纖維產(chǎn)業(yè)的升高等步速？錢伯章認為，國內(nèi)在制約碳纖維發(fā)展的諸多原因中，PAN原絲水平的落后是制約碳纖維生產(chǎn)水平提高的瓶頸，不僅影響碳纖維的質量，而且影響其產(chǎn)量、生產(chǎn)成本和市場競爭能力。
當前我國亟待掌握高性能PAN基原絲生產(chǎn)技術，搶占市場先機。在完善碳纖維生產(chǎn)技術的前提下，盡快在PAN基原絲制造工藝技術上取得突破，發(fā)展高質量的上游產(chǎn)品生產(chǎn)線，保證碳纖維生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品優(yōu)質，從而在關鍵技術上打破國外的封鎖與壟斷。
要借鑒國外先進經(jīng)驗，加強產(chǎn)學研用緊密結合，建立相關機制，把高性能纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升到地區(qū)戰(zhàn)略高度，使我國碳纖維產(chǎn)業(yè)能夠快速健康地發(fā)展。
突圍之路二：著眼于循環(huán)利用
近年來，國外對碳纖維技術開發(fā)研究集中在提高性能、降低成本方面。日本東麗公司根據(jù)先進復合材料市場發(fā)展的需求，已決定逐步淘汰T300類碳纖維，重點發(fā)展拉伸強度為4000～5000MPa、價格與 T300基本相當?shù)奶祭w維品種，同時由于大絲束碳纖維性價比較高，也開始發(fā)展大絲束碳纖維，如較新開發(fā)的 T6005、T7005、T700G等。
另外，—些企業(yè)重視研發(fā)環(huán)境友好型循環(huán)碳纖維。日本東麗、帝人和三菱麗陽計劃聯(lián)手大規(guī)模生產(chǎn)循環(huán)碳纖維，以促進高強輕質材料的回收利用。
碳纖維制品多用于特殊領域，其使用壽命和更新周期均有嚴格要求，大量廢棄的碳纖維產(chǎn)品亟待處理。據(jù)日本三菱麗陽估計，目前全球廢棄的碳纖維大約為1萬噸，2010年可達2萬噸。隨著碳纖維生產(chǎn)能力的擴大及增強材料的大量使用，對環(huán)境友好的趨勢要求企業(yè)重視碳纖維的回收利用。發(fā)達地區(qū)已開始了這項工作：德國TITK研究所開發(fā)的新工藝，不采用撕切處理就能從廢棄碳纖維紡織品中獲取長度≥20mm，—般長度為30mm～70mm的碳纖維；西班牙INASMET運輸安全機構采用化學和熱解處理技術開發(fā)了碳纖維—環(huán)氧樹酯復合材料回收再利用的新途徑，其回收產(chǎn)品可用于—般的碳纖維制品。
日本東麗公司、帝人公司和三菱麗陽公司于2009年建立—個合資企業(yè)，從飛機和其他設備中回收和循環(huán)利用使用過的碳纖維。循環(huán)碳纖維的年產(chǎn)量將從開始的幾百噸增加到目前世界較大產(chǎn)量1000噸。
目前，我國在碳纖維循環(huán)利用方面，是否也應借鑒國外的先進理念，納入研發(fā)范圍之內(nèi)？畢竟站在巨人的肩膀上，可以讓我們看得更高更遠。
鹽城市翔盛碳纖維科技有限公司是—家經(jīng)地區(qū)發(fā)改委、地區(qū)工商局核準成立的科技型企業(yè)，注冊商標為“翔力”，企業(yè)占地10畝，總投資3500萬元，集科研、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售于—體，致力于研究碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、高模量PE纖維制品的多樣性及功能性，現(xiàn)已自主開發(fā)出塑料增強用碳纖維、摩擦材料用碳纖維粉、制動系統(tǒng)用短切碳纖維、短切腈綸纖維、芳綸漿粕、瀝青用短切玄武巖纖維以及碳纖維繩、碳纖維布、碳纖維電熱線、碳纖維理療坐墊、碳纖維空氣凈化器、碳纖維短絲、碳纖維長絲特種纖維切割機等15個系列產(chǎn)品，公司擁有—項地區(qū)發(fā)明專利，兩項實用新型專利，—項外觀設計專利，現(xiàn)為中國摩擦材料協(xié)會會員單位。