“十二五”期間,我國高性能碳纖維產(chǎn)品市場發(fā)展較為迅速,整體行業(yè)將處于一個上升發(fā)展的階段。但是,由于我國碳纖維行業(yè)缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)的核心產(chǎn)業(yè)化技術(shù),低端碳纖維產(chǎn)品將面臨市場供大于求的市場格局,許多中低端產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)生存前景堪憂。
1.提高高性能PAN原絲生產(chǎn)技術(shù)
制約國內(nèi)碳纖維行業(yè)發(fā)展的諸多因素中,PAN原絲水平落后是制約碳纖維生產(chǎn)水平提高的瓶頸。
PAN原絲要求高純度、高強化、細(xì)旦化、致密化和均勻化。目前,國內(nèi)原絲在純度、強度和均質(zhì)化方面與國外產(chǎn)品之間仍存在一定的差距,導(dǎo)致國產(chǎn)碳纖維強度低、均勻性差、穩(wěn)定性差、毛絲多。
PAN原絲的生產(chǎn)技術(shù)是關(guān)鍵性技術(shù),技術(shù)難度主要表現(xiàn)在PAN原絲的噴絲工藝、丙烯腈聚合工藝、丙烯腈與溶劑及引發(fā)劑的配比等。目前,世界碳纖維技術(shù)主要掌握在日本的東麗公司、三菱人造絲公司和東邦公司,技術(shù)嚴(yán)格保密。
美國赫氏公司(Hexcel)、阿莫科(Amoco)和卓爾泰克(Zoltek)等公司及其他碳纖維企業(yè)目前處于成長階段,生產(chǎn)工藝也正在不斷完善。
“十二五”期間,我國碳纖維產(chǎn)業(yè)需要進(jìn)一步提高完善高性能PAN原絲生產(chǎn)技術(shù),發(fā)展高質(zhì)量的上游產(chǎn)品生產(chǎn)線,為我國自主穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高性能碳纖維提供保證。
2.進(jìn)一步提升相關(guān)技術(shù)和裝備的自主創(chuàng)新能力
“十二五”期間,我國碳纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)重點在預(yù)氧化和碳化工藝方面尋求更大的突破,同時完善相關(guān)裝備的工業(yè)化研究。
在工藝技術(shù)領(lǐng)域,將PAN原絲預(yù)處理、爐體改裝和后處理等多種新工藝綜合運用于碳纖維的制備也是今后的研究方向。
在相關(guān)裝備領(lǐng)域,未來一段時間的開發(fā)方向是完善新型預(yù)氧化爐,完善高頻負(fù)壓等離子加熱爐、流態(tài)化預(yù)氧化爐、強恒定磁場下碳化爐等新型爐體以及新型預(yù)氧化和碳化裝置。目前,國產(chǎn)碳化爐采用碳化硅(高溫環(huán)境下抗負(fù)荷強度低)作為發(fā)熱體,操作溫度在1400℃以下,無法實現(xiàn)1500℃的最佳操作工藝,不能制作大尺度工業(yè)規(guī)模碳化爐。國外嚴(yán)格限制對我國出口石墨材料1800℃大型高溫碳化爐,中等規(guī)模碳化爐進(jìn)口成本較高,導(dǎo)致裝置的建設(shè)成本過高,與進(jìn)口產(chǎn)品的競爭能力較弱。
3.積極發(fā)展碳纖維循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)
碳纖維復(fù)合材料廢棄物主要由碳纖維、基體樹脂等主體材料組成,皆為不可再生資源,充分循環(huán)再利用碳纖維復(fù)合材料廢棄物可在一定程度上減小碳纖維的進(jìn)口量,與我國可持續(xù)發(fā)展國策相適應(yīng),又符合未來低碳經(jīng)濟的發(fā)展趨勢,具有顯著的社會經(jīng)濟效益。
結(jié)語:在快速發(fā)展的國內(nèi)市場需求的驅(qū)使下,碳纖維在未來幾年將仍是研究機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的投資熱點。投資方要充分考慮碳纖維產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程長、工藝技術(shù)控制點較多、連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)和相關(guān)設(shè)備制造等難度較大等因素,以及2015年前后我國低端碳纖維產(chǎn)品市場供給將出現(xiàn)過剩的情況,了解碳纖維項目在資金、技術(shù)以及后期市場開發(fā)等方面存在的諸多不確定風(fēng)險因素,以便更加理性、科學(xué)地進(jìn)行投資決策。
1.提高高性能PAN原絲生產(chǎn)技術(shù)
制約國內(nèi)碳纖維行業(yè)發(fā)展的諸多因素中,PAN原絲水平落后是制約碳纖維生產(chǎn)水平提高的瓶頸。
PAN原絲要求高純度、高強化、細(xì)旦化、致密化和均勻化。目前,國內(nèi)原絲在純度、強度和均質(zhì)化方面與國外產(chǎn)品之間仍存在一定的差距,導(dǎo)致國產(chǎn)碳纖維強度低、均勻性差、穩(wěn)定性差、毛絲多。
PAN原絲的生產(chǎn)技術(shù)是關(guān)鍵性技術(shù),技術(shù)難度主要表現(xiàn)在PAN原絲的噴絲工藝、丙烯腈聚合工藝、丙烯腈與溶劑及引發(fā)劑的配比等。目前,世界碳纖維技術(shù)主要掌握在日本的東麗公司、三菱人造絲公司和東邦公司,技術(shù)嚴(yán)格保密。
美國赫氏公司(Hexcel)、阿莫科(Amoco)和卓爾泰克(Zoltek)等公司及其他碳纖維企業(yè)目前處于成長階段,生產(chǎn)工藝也正在不斷完善。
“十二五”期間,我國碳纖維產(chǎn)業(yè)需要進(jìn)一步提高完善高性能PAN原絲生產(chǎn)技術(shù),發(fā)展高質(zhì)量的上游產(chǎn)品生產(chǎn)線,為我國自主穩(wěn)定生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高性能碳纖維提供保證。
2.進(jìn)一步提升相關(guān)技術(shù)和裝備的自主創(chuàng)新能力
“十二五”期間,我國碳纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)重點在預(yù)氧化和碳化工藝方面尋求更大的突破,同時完善相關(guān)裝備的工業(yè)化研究。
在工藝技術(shù)領(lǐng)域,將PAN原絲預(yù)處理、爐體改裝和后處理等多種新工藝綜合運用于碳纖維的制備也是今后的研究方向。
在相關(guān)裝備領(lǐng)域,未來一段時間的開發(fā)方向是完善新型預(yù)氧化爐,完善高頻負(fù)壓等離子加熱爐、流態(tài)化預(yù)氧化爐、強恒定磁場下碳化爐等新型爐體以及新型預(yù)氧化和碳化裝置。目前,國產(chǎn)碳化爐采用碳化硅(高溫環(huán)境下抗負(fù)荷強度低)作為發(fā)熱體,操作溫度在1400℃以下,無法實現(xiàn)1500℃的最佳操作工藝,不能制作大尺度工業(yè)規(guī)模碳化爐。國外嚴(yán)格限制對我國出口石墨材料1800℃大型高溫碳化爐,中等規(guī)模碳化爐進(jìn)口成本較高,導(dǎo)致裝置的建設(shè)成本過高,與進(jìn)口產(chǎn)品的競爭能力較弱。
3.積極發(fā)展碳纖維循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)
碳纖維復(fù)合材料廢棄物主要由碳纖維、基體樹脂等主體材料組成,皆為不可再生資源,充分循環(huán)再利用碳纖維復(fù)合材料廢棄物可在一定程度上減小碳纖維的進(jìn)口量,與我國可持續(xù)發(fā)展國策相適應(yīng),又符合未來低碳經(jīng)濟的發(fā)展趨勢,具有顯著的社會經(jīng)濟效益。
結(jié)語:在快速發(fā)展的國內(nèi)市場需求的驅(qū)使下,碳纖維在未來幾年將仍是研究機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的投資熱點。投資方要充分考慮碳纖維產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程長、工藝技術(shù)控制點較多、連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)和相關(guān)設(shè)備制造等難度較大等因素,以及2015年前后我國低端碳纖維產(chǎn)品市場供給將出現(xiàn)過剩的情況,了解碳纖維項目在資金、技術(shù)以及后期市場開發(fā)等方面存在的諸多不確定風(fēng)險因素,以便更加理性、科學(xué)地進(jìn)行投資決策。