碳纖維材料在中國發(fā)展情況

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（復(fù)材在線，2010年6月12日）由中國紡織機械器材工業(yè)協(xié)會主辦的首屆“碳纖維織造預(yù)成型復(fù)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(nèi)容分為兩大部分：（一）碳纖維預(yù)成型骨架材料的制造裝備及應(yīng)用介紹；（二）碳纖維復(fù)合材料在各應(yīng)用領(lǐng)域的需求與展望，目的是通過倡導(dǎo)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(chǎn)效率，從而推動碳纖維增強復(fù)合材料的機械化、自動化、規(guī)模化生產(chǎn)。會議吸引了相關(guān)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(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（中國汽車協(xié)會、中國自行車協(xié)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(jié)合了碳纖維產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)國外的發(fā)展現(xiàn)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(fù)合材料及設(shè)備的發(fā)展提出了寶貴建議和要求。

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

據(jù)最新海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2009年中國的碳纖維生產(chǎn)能力約為200噸，但國內(nèi)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(chǎn)經(jīng)歷了從無到有的發(fā)展過渡，雖然經(jīng)過近四十年的發(fā)展已經(jīng)建立了一定的碳纖維生產(chǎn)基礎(chǔ)，但總的來說，我國的碳纖維生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩個瓶頸，一是碳纖維制備技術(shù)難度，二是由此帶來的成本控制，也就是產(chǎn)業(yè)規(guī)模問題。

 首先，在碳纖維制備技術(shù)領(lǐng)域，盡管我國已經(jīng)發(fā)展了近四十年，卻難有實質(zhì)性的突破，目前還只能小規(guī)模生產(chǎn)T300級碳纖維，年產(chǎn)量大約在200噸左右。而對于高強級別，如T700，T800我國尚無生產(chǎn)能力。這主要是由于我國欠缺先進的原絲生產(chǎn)技術(shù)，還有一部分原因要歸咎于大部分國產(chǎn)碳原絲在生產(chǎn)過程中采用雜質(zhì)含量較高的腈綸原液，造成碳纖維離散系數(shù)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(wǎng)記者采訪時講到：“碳纖維生產(chǎn)80%的技術(shù)含量在原絲技術(shù)，雖然國內(nèi)一些企業(yè)能制造出（或接近）T300級的碳纖維產(chǎn)品，但是質(zhì)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(chǎn)現(xiàn)在較普遍使用的聚丙烯晴基（PAN）原絲生產(chǎn)工業(yè)級碳纖維，并不是簡單地將溫度燒高，就能做出質(zhì)量穩(wěn)定的碳纖維，而需要制造商對分子結(jié)構(gòu)十分了解，比如聚丙烯晴基（PAN）做出的腈綸結(jié)構(gòu)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?shù)臏囟龋o予纖維恰當?shù)牧W處理。因為所有投資碳纖維生產(chǎn)的企業(yè)的重頭戲都在原絲技術(shù)上，但是目前國內(nèi)行業(yè)在該技術(shù)的儲備和應(yīng)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(shù)的成本降下來。我呼吁大家拋棄偏見，互相協(xié)作，各自發(fā)揮所長。” 123,123

其次，中國的碳纖維生產(chǎn)尚未形成經(jīng)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(jīng)理馬全勝提到：“現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)化的難度。”

天津市自行車行業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)品！”。碳纖維是高強度，高性能，高技術(shù)附加值的產(chǎn)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(nèi)需求。如果價位過高，那必然影響產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模，這些產(chǎn)品只能是鳳毛麟角。如果碳纖維產(chǎn)品不走向生活，不推向市場，不實現(xiàn)規(guī)模化開發(fā)，不論是什么樣的高性能產(chǎn)品最終也只能受限于開發(fā)。我們應(yīng)該多從經(jīng)濟性，和市場的角度考慮，從而推動學術(shù)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(shù)欠缺原因，還有很多不合理因素。碳纖維產(chǎn)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(jīng)理郝建偉也在發(fā)言時提到：“隨著復(fù)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(fù)合材料的性能反過來也指導(dǎo)經(jīng)編機械的性能。這是一個類似于‘搭積木’式的多次反復(fù)驗證過程。航空航天領(lǐng)域有幾個特點：先進復(fù)材用料大，對批次穩(wěn)定性要求極高，而且由于設(shè)計上的原因，對復(fù)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(yīng)該加強‘產(chǎn)學研用’的團隊合作，而這正是目前碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到的主要問題。” 本文來自123

現(xiàn)在國內(nèi)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(jīng)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(fù)合骨架材料的生產(chǎn)效率，還豐富了碳纖維產(chǎn)品規(guī)格和功能，以更好地滿足不同行業(yè)、不同產(chǎn)品、不同零部件的不同需求。

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而技術(shù)進步的成果最終還要通過市場體現(xiàn)。郝建偉經(jīng)理說：“織造過程實際上對碳纖維是一種損傷，據(jù)統(tǒng)計，經(jīng)過經(jīng)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(jīng)編織物，因此，如何避免過多損傷也應(yīng)該成為機械研究考慮的重要因素。此外，經(jīng)編不單包括碳纖維本身，還包括雜線的編織，而且設(shè)備和織物雙方面的技術(shù)指標都應(yīng)該予以重視。”

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因此，要推動我國碳纖維產(chǎn)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(diào)動“產(chǎn)學研用”整個價值鏈的資源，加強技術(shù)攻關(guān)力度，才是出路。 123456