碳纤维行业在我国正慢慢起步,在民用、工业等方面的应用范围也在逐渐扩大。可以确信的是,碳纤维应用在我国具有大潜力!翔盛碳纤维一直专研于碳纤维的生产,这几年深入我国碳纤维产业进行分析,得出以下几点建议,希望对广大朋友们有帮助!
碳纤维工程提出的目标是,到2015年,碳纤维产能达到1.2万吨,基本满足航空航天、风力发电、运输装备等需求。当前国内碳纤维应用除军工外,主要集中在热场保温、刹车片、体育休闲、建筑等领域。未来碳纤维用量增加部分将主要集中在风电叶片、高压输电缆芯和汽车领域。
据介绍,55米以上风电叶片的关键部位要用碳纤维复合材料,海上风力发电全部是大功率的,粗略估计,一组叶片需要用碳纤维复合材料几百到1200千克。
高压输电方面碳纤维主要是用来生产碳纤维复合材料缆芯,可有效减少输电线下垂产生涡流导致的电流损耗,塔架密度和强度,目前已进行了几万千米的挂网实验,碳纤维用量约70千克/千米。据悉,未来中国每年新增输电线路100万千米,老化改造线路约20万千米,并且这个数字还在不断增加。
在汽车方面,汽车工业正面临资源和环境的严峻挑战,推进汽车轻量化以减少油耗是汽车工业发展的主题
碳纤维制品,现在在市场上是一种新兴的产品,并且正被应用在越来越多的行业中,但是我国的碳纤维技术相对国外来说,还是落后的,那么面对市场的火热,是技术上的欠缺,我国工业应该如何发展呢?
碳纤维作为战略性新兴产业中的一种重要产品,正受到越来越多的关注,国内碳纤维生产线建设也异常热闹。然而,相比日本,中国碳纤维研发和产业化技术落后20-25年,目前该产业仍然处于培育阶段。
就产品而言,目前国内只有相当于或次于T300级碳纤维的产品,T700级碳纤维尚处于工程化研究阶段,T800、MJ系列碳纤维尚在攻关,而且牌号、规格单一。目前国内以3k(每束3000根)、12k的T300级碳纤维为主打产品。国外单线产能已达1800吨 (12k),生产效率高。相比之下中国生产技术和设备规模均有较大差距,因此成本差异很大,导致中国碳纤维产品没有市场竞争力。
相对于有些落寞的技术开发, 碳纤维生产线建设却一片红火。目前中国碳纤维生产企业已近30家,规划产能在7-8万吨/年。除了民营企业,中国石油、中国石化、中国化工、中国钢铁、中国建材、首钢等大型国企都已介入。
投资如此火热一方面是企业看好碳纤维市场前景。未来碳纤维市场的增长点在风电叶片、建筑材料、汽车、大飞机、压力容器和高压输电线等新兴工业领域,消费量将会大幅增长,几十万吨也可能不够用。但另一方面则是一些地方盲目跟风。
碳纤维产业的技术基础尚未奠定,产能自然难以转化为产量。目前国内技术水平高的碳纤维企业也有几家,但由于没有形成规模优势,同等质量产品的价格远高于国外。据了解,日本东丽T700级碳纤维的成本与国内T300级的成本相当。
西方将碳纤维视为战略物资,曾对我国禁售、禁运,根本不可能转让技术。上世纪80年代中国就曾从英国RK公司引进大丝束预氧化炉和炭化炉,结果两套设备均未能正常运转。实践证明,技术水平较高的碳纤维公司都不可能向中国转让技术或出售设备。然而,高性能纤维及复合材料市场将进一步向亚洲转移,中国高性能碳纤维复合材料产业前景不可估量。
碳纤维列入新材料产业“十三五”发展规划
碳纤维已列入《新材料产业“十三五”发展规划》重大工程。中国碳纤维产业发展还处于初级阶段,有助于激发企业的投资热情,加快推进产业发展。如果预定目标能够全部实现,则中国碳纤维产业将成功起步。
盐城市翔盛碳纤维有限公司正是深知碳纤维产业对于我国经济发展的重要性,这种新材料将大大改变我国的材料市场!我司有这样的研发与生产热情,不断的开发出民用、国防碳纤维制品!
,而碳纤维复材是理想的以塑代钢材料。
设备攻关势在必行
由于技术不过关,中国很多碳纤维装置出现“趴窝”现象。碳纤维制备过程分为聚合、纺丝、预氧化、炭化和表面处理等多道工序,无论是工艺技术还是设备开发以及配套材料,只要有一项跟不上研制和产业化进程,就会影响到碳纤维产业。
目前,只有少数企业实现了全流程的国产化,但质量尚待考察,大部分碳纤维装置的关键设备还是依赖国外。但像预氧化炉、碳化炉等关键设备,因为国外始终对我们“设卡”,依靠国外则随时面临“禁运”风险。跟国外设备相比,国产设备在温度、张力等精度控制方面还有差距,导致产品不匀率上升,生产效率也难以提高。所以,碳纤维工程中将这些列入重要研发内容有必要,这些设备的攻关势在必行。
此外, 碳纤维制备用油剂和上浆剂等关键原料的开发也同样必要,这些原料目前在中国还处于研发阶段,不能满足生产需求。
对于 碳纤维工程中提出的低成本化和创新示范的目标,低成本碳纤维竞争力和应用推广的关键。目前12K的碳纤维产品,国外产品的售价在150~220元/千克,国内以此价格出售难有利润可言。
对此有两条成本的建议,一是提高生产效率,同等规模的生产线,中国每小时产量仅为国外的1/3。同样的投入,产出差别却很大,售价自然难。
二是原材料多元化。目前中国商业化的碳纤维生产原料几乎都是聚丙烯腈基(PAN),其原料丙烯腈属于危化产品,成本比较高。未来可以在沥青基、粘胶基和木质素基等方面开发,通过原料多元化来成本,目前已有一些企业涉足该领域。
目前生产1吨碳纤维耗电高达3万~4万千瓦时,国外的能耗数据尚不明确,但是这方面应该有潜力可挖。
日本已经开始淘汰T300,我们再在低端产品上耗费精力没有意义。而且碳纤维下游应用领域,很多工艺设备都是从国外引进,如风力叶片、电缆芯、建筑补强等,应用要求起点比较高,这也促使我们只能往高处走。
目前中国碳纤维生产企业大部分属于低水平重复建设,技术并不过关,大部分尚达不到T300水平,不能满足高技术产品要求,故销路不畅。为避免重蹈覆辙,新兴产业发展需要有序进行。
发展建议
突破PAN原丝关键技术瓶颈
国内在制约碳纤维发展的诸多原因中,PAN原丝水平的落后是制约碳纤维生产水平提高的瓶颈,不仅影响碳纤维的质量,而且影响其产量、生产成本和市场竞争能力。
当前亟待掌握高性能PAN基原丝生产技术,抢占市场先机。在完善碳纤维生产技术的前提下,尽快在PAN基原丝制造工艺技术上取得突破,发展高质量的上游产品生产线,碳纤维生产稳定、产品优良,从而在关键技术上打破国外的封锁与垄断。
加快自主创新能力
目前中国碳纤维装置如纺丝设备、碳化设备基本引自意大利、美国、德国、日本、英国等,装备国产化方面差距较大,需尽快消化吸收已掌握的技术,有效控制碳纤维制备过程中的缺陷,突破国产碳纤维性能不稳定、离散度偏高的难题,使PAN基原丝和碳纤维的性能和稳定性得到大幅度的提高。
高性能纤维是材料科学发展的重要制高点,是重要的战略性基础材料,其技术突破与产业化应用对于推动社会发展有重要价值,不断提高自主创新的能力,逐步地突破碳纤维产业化发展制约“瓶颈”,提高国产化水平,缩小同发达的差距。
值得注意的是,碳纤维是一种高投入、高风险、高能耗的产业。对其扶持应主要集中于建立互通有无的系统化研究网络,要避免重复引进、重复研究。应扶持几个成功企业,大力协同,优化布局,整合资源,合作攻关,防止低水平重复建设和盲目发展,实现让更多企业少走弯路、节约成本的目标。
进一步深化产品结构调整
目前,中国碳纤维产品结构还比较单一,缺乏高性能的大丝束产品,因此需要产品结构调整,进一步开发T300 12K、24K及T800系列产品,形成T300 、T800 两个系列,1K、3K、6K、12K、24K及48K六种牌号产品,碳纤维产业横向发展的实力。因此,在部件制造方面,要适当购买国外设备,攻克关键设备国产化的难题;积极与下游单位合作,加强“产、学、研、用”紧密结合,建立相关机制,积极开发新工艺、新应用。
努力着眼于碳纤维的循环利用
碳纤维制品多用于特殊领域,其使用时间和更新周期均有严格要求,大量废弃的碳纤维产品亟待处理。据日本三菱丽阳估计,目前废弃的碳纤维大约为2万吨。随着碳纤维生产能力的扩大及增强材料的大量使用,碳纤维的回收利用将会日益重要。
近年来,国外一些企业已经开始重视研发环境友好型可循环碳纤维。日本东丽、帝人和三菱已计划联手大规模生产此类碳纤维,以高强轻质材料的回收利用。中国也应借鉴国外的理念,将碳纤维的循环利用逐渐纳入研发范围之内。
简单来说,我国的碳纤维行业想要求得稳健发展,首先必须解决原材料和设备上的问题,再是求得新的发展,深化结构改革,能源循环利用,研发出中国自己的技术产品!当然,这也是翔盛碳纤维有限公司的一个目标!