我国碳纤维的发展及现状分析

我国碳纤维的发展及现状分析

我国碳纤维的发展及现状分析

碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢耐腐蚀性强、比耐热钢耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。碳纤维主要被制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用。 每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5滋m～8滋m。在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，由一层层以六角型排列的碳原子构成。碳纤维与石墨两者的差别在于层与层之间的连接。石墨是晶体结构，它的层间连接松散，而碳纤维不是晶体结构，层间连接是不规则的，这样可防止滑移，增强物质强度。 一般碳纤维的密度为1750kg/m3，导热能力高但传电能力低，碳纤维的比热容量亦比铜低。当加热的时候，碳纤维会变厚、变短。虽然碳纤维的天然颜色是黑色，但科学家可以把它染成不同的颜色。 我国碳纤维产品市场现状 我国碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段,，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4％左右，国内用量的90％以上靠进口。而PAN原丝质量一直是制约我国碳纤维工业规模化生产的瓶颈。另外，碳纤维长期以来被视为战略物资，发达国家一直对外实行封锁。因此,业内专家认为，强化基础研究是创新之本，是发展国内碳纤维工业的根本出路。 我国早在上世纪六七十年代就开始了碳纤维的研究工作，几乎与世界同步。经过30多年的努力，已经研制出接近日本东丽公司T300水平的碳纤维产品，但产量和品质都远不能满足国内需求，与国外差距甚远。与国际先进水平相比，国产碳纤维的突出问题是碳纤维强度低，均匀性和稳定性都较差，发展水平比发达国家落后了近20年～30年，而且生产规模小，技术设备落后，生产效益不理想。 目前全球碳纤维产能约3.5万吨，我国市场年需求量6500吨左右，属于碳纤维消费大国，但我国碳纤维2007年产量仅200吨左右，而且主要是低性能产品，没有形成规模化产业，绝大部分依赖进口，价格非常昂贵，比如标准型T300市场价格每千克曾高达4000元~5000元。由于缺少具有自主知识产权的技术支撑，国内企业目前尚未掌握完整的碳纤维核心关键技术。我国碳纤维的质量、技术和生产规模与国外差距很大，其中高性能碳纤维技术更是被日本及西方国家垄断和封锁。因此碳纤维要真正实现国产化需要一个漫长的过程。由于市场短缺，近年来国内出现了“碳纤维热”，众多科研院所和企业纷纷启动了碳纤维研究或千吨级产业化项目。虽然当前国内市场对碳纤维产品需求较大，但盲目发展低于档次品类存在很大风险，尤其现有产品研发停滞不前，不能开发出新型配套系列产品，这些千吨级项目实施后，市场产能出现过剩趋势将成为必然。 从价格角度分析，目前碳纤维国际市场供不应求，国内价格居高不下，而且在我国，碳纤维应用领域越来越广泛，已从军用向民用领域快速渗透。从投资角度分析，大量资本，特别是民营资本的高度关注，在很大程度上激活了这一产业，极大地提高了碳纤维产业的活跃程度，民营资本的进入为加快碳纤维产业化进程发挥了积极而重要的作用，使国内碳纤维的产业化研究不断深入。到目前为止，我国已建立起相对完整的十分级、百分级甚至千分级碳纤维产业研发的配套体系。1976年在中科院山西煤炭化学研究所建成我国第一条PAN基碳纤维扩大试验生产线，生产能力为2t/a，20世纪80年代开展了高强型碳纤维的研究，于1998年建成一条新的中试生产线，规模为40t/a。中科院山西煤化所、上海合纤所、北京化工大学、山东工业大学、东华大学、安徽大学、浙江大学、长春工业大学等科研机构及院校参与了碳纤维项目的研究与开发。目前，国内小规模PAN基碳纤维生产企业和科研院所共10余家。 国内企业不再照搬国外现成的技术，关键设备也在加快研发，某些关键设备的研发已取得了突破性成果，而且原材料供应充足。我国碳纤维产业技术特点十分明显，技术多元化越来越受到重视。从2000年开始，我国已完全放弃了硝酸法原丝技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术。目前，国产碳纤维百分级产品能与日本东丽的T700相媲美。可以说，我国多年来碳纤维产、学、研相结合研发的技术成果已不逊色于东丽的相应技术。在我国完整的碳