碳纖維材料在中國發(fā)展情況

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（復材在線，2010年6月12日）由中國紡織機械器材工業(yè)協會主辦的首屆“碳纖維織造預成型復合材料研討會”于2010年6月11日在北京順利召開。本屆研討會的內容分為兩大部分：（一）碳纖維預成型骨架材料的制造裝備及應用介紹；（二）碳纖維復合材料在各應用領域的需求與展望，目的是通過倡導碳纖維多層織造裝備的研發(fā)大幅提高碳纖維織物的生產效率，從而推動碳纖維增強復合材料的機械化、自動化、規(guī)模化生產。會議吸引了相關科研院所（東華大學、天津工業(yè)大學、北京航空航天大學），和產業(yè)聯盟（中國汽車協會、中國自行車協會等）以及企業(yè)單位（中國航空工業(yè)集團公司、常州第八紡織機械有限公司等）的積極參與，與會代表結合了碳纖維產業(yè)在國內國外的發(fā)展現狀和趨勢，和自身發(fā)展途中遇到的問題，紛紛對碳纖維增強復合材料及設備的發(fā)展提出了寶貴建議和要求。

制備技術 & 規(guī)模效益——中國碳纖維產業(yè)發(fā)展的“瓶頸” 123,123

據最新海關數據統(tǒng)計，2009年中國的碳纖維生產能力約為200噸，但國內碳纖維的年消耗量卻達到10,000噸左右，其中8,240噸依靠進口。

從20世紀70年代中期開始，我國的碳纖維研究和生產經歷了從無到有的發(fā)展過渡，雖然經過近四十年的發(fā)展已經建立了一定的碳纖維生產基礎，但總的來說，我國的碳纖維生產水平還較低，發(fā)展速度緩慢。盡管如此，中國的市場需求在近年來卻持續(xù)旺盛，消費量與日俱增，特別是用于國防、軍工、航天航空、體育用品方面的需求增長較快，但其碳纖維生產能力遠不能滿足市場需求，每年仍需從國外大量進口碳纖維。

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制約我國碳纖維產業(yè)發(fā)展的兩個瓶頸，一是碳纖維制備技術難度，二是由此帶來的成本控制，也就是產業(yè)規(guī)模問題。

 首先，在碳纖維制備技術領域，盡管我國已經發(fā)展了近四十年，卻難有實質性的突破，目前還只能小規(guī)模生產T300級碳纖維，年產量大約在200噸左右。而對于高強級別，如T700，T800我國尚無生產能力。這主要是由于我國欠缺先進的原絲生產技術，還有一部分原因要歸咎于大部分國產碳原絲在生產過程中采用雜質含量較高的腈綸原液，造成碳纖維離散系數較大，性能不穩(wěn)定。

正如參會企業(yè)代表丁勇先生在接受本網記者采訪時講到：“碳纖維生產80%的技術含量在原絲技術，雖然國內一些企業(yè)能制造出（或接近）T300級的碳纖維產品，但是質量并不穩(wěn)定，這說明原絲問題沒有得到徹底解決。比如生產現在較普遍使用的聚丙烯晴基（PAN）原絲生產工業(yè)級碳纖維，并不是簡單地將溫度燒高，就能做出質量穩(wěn)定的碳纖維，而需要制造商對分子結構十分了解，比如聚丙烯晴基（PAN）做出的腈綸結構是不定性的，方向很亂，這是碳纖維行業(yè)最忌諱的。制造人員需要在適當的溫度，給予纖維恰當的力學處理。因為所有投資碳纖維生產的企業(yè)的重頭戲都在原絲技術上，但是目前國內行業(yè)在該技術的儲備和應用能力上是極其欠缺的。因此，只有大型化纖企業(yè)的介入，才能將碳纖維技術的成本降下來。我呼吁大家拋棄偏見，互相協作，各自發(fā)揮所長。” 123,123

其次，中國的碳纖維生產尚未形成經濟規(guī)模，價格太貴，連我們碳纖維廠自身的生存都存在問題。威海拓展纖維有限公司副總經理馬全勝提到：“現在行業(yè)內達到了共識，進口碳纖維反而比自己造的更便宜。”中國汽車工程學會專家委員會主任陳一龍也講到：“如果我們開發(fā)新能源汽車，這對輕量化要求很高。但是，汽車行業(yè)不同于軍品，航空用品，它是大批量產業(yè)，消費群是普通百姓。電動車專家說過一句話，開發(fā)電池的難度，遠不如電動車產業(yè)化的難度。”

天津市自行車行業(yè)生產力促進中心主任邢紀驊也大聲疾呼：“開發(fā)讓消費者買得起的碳纖維高檔產品！”。碳纖維是高強度，高性能，高技術附加值的產品，但是價格不能過高。我們也正在積極探索輕型碳纖維自行車如何滿足國內需求。如果價位過高，那必然影響產業(yè)化的規(guī)模，這些產品只能是鳳毛麟角。如果碳纖維產品不走向生活，不推向市場，不實現規(guī)模化開發(fā)，不論是什么樣的高性能產品最終也只能受限于開發(fā)。我們應該多從經濟性，和市場的角度考慮，從而推動學術研究。只有普及，才是最大的戰(zhàn)略。 123,123

其實，我國碳纖維之所以價格昂貴，除了上述的技術欠缺原因，還有很多不合理因素。碳纖維產業(yè)價值鏈的脫節(jié)，是一個重要的因素。

中國航空工業(yè)集團公司高級項目經理郝建偉也在發(fā)言時提到：“隨著復合材料在飛機上用量的增加，對織物性能的要求也越來越高，但其實復合材料的性能反過來也指導經編機械的性能。這是一個類似于‘搭積木’式的多次反復驗證過程。航空航天領域有幾個特點：先進復材用料大，對批次穩(wěn)定性要求極高，而且由于設計上的原因，對復合材料的品種和規(guī)格的多樣性也有較高的要求。因此，我們應該加強‘產學研用’的團隊合作，而這正是目前碳纖維產業(yè)發(fā)展遇到的主要問題。” 本文來自123

現在國內主要的織造專業(yè)單位，包括天津工業(yè)大學，東華大學機械學院、以及常州第八紡織機械有限公司，通過研制碳纖維多軸向經編機，碳纖維異型材料三維織造裝備和碳纖維立體管狀織造裝備，不僅大幅提高了織造增強增厚碳纖維平面多層織物、異型多層厚重織物、管狀厚重織物等碳纖維復合骨架材料的生產效率，還豐富了碳纖維產品規(guī)格和功能，以更好地滿足不同行業(yè)、不同產品、不同零部件的不同需求。

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而技術進步的成果最終還要通過市場體現。郝建偉經理說：“織造過程實際上對碳纖維是一種損傷，據統(tǒng)計，經過經編的碳纖維材料性能會下降60-70%之多。航空用碳纖維織物多為經編織物，因此，如何避免過多損傷也應該成為機械研究考慮的重要因素。此外，經編不單包括碳纖維本身，還包括雜線的編織，而且設備和織物雙方面的技術指標都應該予以重視。”

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因此，要推動我國碳纖維產業(yè)的發(fā)展，決不能單單依靠一己之力。立足自身，面向市場，充分調動“產學研用”整個價值鏈的資源，加強技術攻關力度，才是出路。 123456