國產碳纖維緣何依然“脆弱”

　　“近10年來我國碳纖維關鍵技術相繼取得重大突破，碳纖維產業規模雛形已具。但原絲落后、研用脫節正制約著碳纖維產業的進一步發展。”日前，2012年全國碳纖維產業發展會議在吉林召開，業內專家指出，碳纖維作為復合材料最重要的增強項之一，已被國家納入戰略性新興產業的重要發展方向，我國需要多措并舉，來提升該行業的產品質量和國內外競爭力。

　　落后發達國家30年

　　2003年11月，國產碳纖維第一次第三方獨立檢測，我國T300級碳纖維抽樣產品的3項主要指標，其穩定性存在很大問題。但中國證券網的相關數據顯示，經過近10年的發展，目前國內有一兩個單位的產品品質已超過T300級的性能指標，達到了T400級水平，并且可以小批量生產。這處于上世紀 80年代海外在碳纖維研發方面的水平，同時由于T300級碳纖維實現了國產化，打破了國外壟斷，迫使進口價格大幅度下降。從總體形勢來看，我國當前處于由 T300通用級向高性能的T700和T800發展的過渡期。T700級正在進行中試放大，T800級正在實驗室研制。

　　中國不飽和聚酯樹脂行業協會副秘書長趙鴻漢認為，目前世界碳纖維的技術格局是：一些發達國家壟斷關鍵技術，國內則處于起步階段。世界碳纖維技術主要掌握在東亞個別國家，技術嚴格保密。而美國赫克塞爾(Hexcel)、阿莫科(Amoco)和卓爾泰克(Zoltek)等其他碳纖維企業均處于成長階段，生產工藝還處于不斷完善階段。

　　造成這種差距的原因究竟在哪里?中科院化學所博士徐堅認為，原絲落后是制約我國碳纖維技術發展的主要瓶頸之一。先天不足，后天則很難有所突破。在碳纖維制備過程中，僅單體聚合和聚合物紡絲這一流程，就有將近200米生產線，上千個工藝控制點，調整其中任意一個控制點都可能在產品產生影響。原絲預氧化還有近200米生產線以及上千個工藝控制點。對于這些問題，如果只知其然而不知其所以然，就很難控制好這一復雜過程，目前在沒有充分研發和相關數據支撐條件下，難以用理論和模型來描述這一復雜過程，以及影響因素眾多的碳纖維結構形態―性能―工藝條件的相關性。

　　制約我國碳纖維發展的瓶頸之二是耐高溫材料及大型高溫爐。國產碳化爐采用僅能允許在1400℃以下溫度使用的碳化硅作為發熱體，高溫環境下碳化硅抗負荷強度低，不能制作大尺寸工業規模碳化爐，無法實現1500℃的最佳工藝。國外采用高純石墨材料1800℃以上的高溫碳化爐，嚴格限制對我國的出口，中等規模的高溫碳化爐進口價格高，導致國產碳纖維裝備的建設成本過高，無法與進口纖維競爭。

　　實質突破有待技術創新

　　與會專家認為，企業應是技術創新主體。目前，我國碳纖維研發仍然以科研機構為主體，加之部門各行其是，利益條塊分割，造成碳纖維技術的研發和應用互為脫節。技術創新集成要從以科研單位為主體轉變為以企業為主體。碳纖維制備過程中包括溶液聚合、纖維成型、氧化碳化、表面處理等多道工藝，工藝總路線可能超過350米，那么長的生產線以及如此復雜的控制系統，要堅持以企業為主體的技術創新，才能把技術有效地集成起來。

　　徐堅認為，碳纖維是跨高分子化學、無機化學、材料科學、紡絲工程、高溫氧化工程等多學科交叉領域。我國的碳纖維技術研發在許多方面科學基礎薄弱，關鍵技術控制點不清晰，系統集成無法形成。企業各有所長，但都沒有全面掌握原絲和碳絲生產的關鍵技術，加之企業的生產線相互保密，導致國家科研投入雖高，但效益十分低下。據悉，我國目前已頒布和實施了世界上第一份原絲分析表征的國家標準，但由于缺乏原絲樣品，盡管建立了方法或模型，卻沒有數據。企業不愿意拿出樣品，科研單位空有檢測能力卻只能望洋興嘆。

　　徐堅呼吁，國內建立第三方獨立測評機制已經迫在眉睫。目前，我國碳纖維市場需求在7000～8000噸，以體育休閑用品、航空航天、工業領域的應用為主。其中，工業領域的應用正在急速擴大，將成為主要的應用領域。然而，2011年我國碳纖維規劃產能7萬噸，其中建成1萬噸，開工投產的僅2000 噸。而且產能分散，開工不足，裝置閑置。在強化纖維制備基礎研究、突破關鍵技術的同時，加強碳纖維領域的人才培養和團隊建設，以應用需求牽引碳纖維產業的健康發展。“在國家出臺扶持碳纖維產業可持續發展的政策措施的同時，我們應該重視運行機制和體系的創新，堅持公平公正的第三方獨立測評機構，建立檢測公用平臺，堅持公平競爭、擇優選擇、獨立考評、風險共擔的創新機制。”徐堅說。