“一束T1000碳纖維,一米長只有0.5克,但是它的強度可以承擔(dān)500公斤左右的力量。手指頭粗的一束碳纖維,可以拉動兩架C919的飛機!11月12日,央視財經(jīng)頻道播出的《對話》特別策劃——中國產(chǎn)業(yè)坐標(biāo)系列之“棟梁之材”節(jié)目中,中國建材集團黨委書記、董事長周育先為觀眾解密了國產(chǎn)碳纖維研發(fā)經(jīng)歷了怎樣的過程,也讓行業(yè)內(nèi)外的人了解了當(dāng)前國產(chǎn)碳纖維T1000、T800、T700的生產(chǎn)狀況。
碳纖維生產(chǎn)技術(shù)
隨著鏡頭,我們看到了位于青海西寧的我國首個萬噸碳纖維生產(chǎn)基地,該基地由中國建材集團旗下中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司投資建設(shè),入選了2021年度央企十大超級工程,是一個包含3000多個關(guān)鍵工藝點的龐大生產(chǎn)系統(tǒng),是全球最大的T800、T700生產(chǎn)基地。據(jù)了解,該項目從起初的一片荒地到建成投產(chǎn),僅僅用了700多天的時間,于2021年9月實現(xiàn)了一次性投產(chǎn)成功,首次實現(xiàn)了單線年產(chǎn)3000噸高性能碳纖維生產(chǎn)線設(shè)計和高端成套技術(shù)自主可控,打破國外技術(shù)壟斷,率先在國內(nèi)實現(xiàn)干噴濕紡T700級、T800級碳纖維千噸工程化和T1000級碳纖維百噸工程化,科技攻關(guān)取得重大成果,加快了我國高端應(yīng)用市場的碳纖維國產(chǎn)化替代進程,實現(xiàn)了國產(chǎn)化碳纖維供應(yīng)鏈的安全可控,進一步提升了國產(chǎn)碳纖維的國際競爭力。
一天投入一輛桑塔納
碳纖維是國家安全、武器裝備急需的關(guān)鍵戰(zhàn)略物資,掌握這項技術(shù)的少數(shù)國家長期實行技術(shù)封鎖和壟斷,導(dǎo)致碳纖維在我國市場始終供不應(yīng)求,嚴(yán)重影響了國家的經(jīng)濟建設(shè)和國防發(fā)展。連云港鷹游紡機集團、中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司董事長張國良從2005年就開始立志研發(fā)國產(chǎn)碳纖維,并在2007年聯(lián)合中國建材集團成立了中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司,推動碳纖維事業(yè)走上了全新的發(fā)展軌道。2009年,采用濕法紡絲工藝的千噸級T300級碳纖維生產(chǎn)線建設(shè)成功并實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn),隨后開始向T700、T800以上級碳纖維進軍。
在節(jié)目中,周育先介紹到,T300碳纖維和T700、T800、T1000的生產(chǎn)工藝完全不同,中復(fù)神鷹從2009年開始另辟蹊徑,試驗工作一直在做,但是直到2012年,連續(xù)三年幾乎沒有成果!爸袕(fù)神鷹董事長張國良曾說,研發(fā)高潮的時候,研發(fā)費用相當(dāng)于每天一輛桑塔納車,一天的研發(fā)費非常大。但功夫不負有心人,通過三年多的努力,終于實現(xiàn)突破,成功生產(chǎn)出了T700碳纖維!敝苡冉榻B。
之后,由中復(fù)神鷹牽頭的“千噸級干噴濕紡高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及自主裝備”獲評2016年中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎一等獎;“干噴濕紡千噸級高強/百噸級中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目榮獲2017年度國家科技進步一等獎。2019年,又率先在國內(nèi)實現(xiàn)了干噴濕紡T1000級超高強度碳纖維工程化,并做出“年產(chǎn)2萬噸高性能碳纖維及配套原絲項目”落戶西寧的重要戰(zhàn)略布局。2021年,西寧萬噸碳纖維生產(chǎn)基地成功投產(chǎn),首次實現(xiàn)了單線年產(chǎn)3000噸高性能碳纖維生產(chǎn)線設(shè)計和高端成套技術(shù)自主可控。
破解主要依賴進口現(xiàn)狀
青海西寧萬噸碳纖維生產(chǎn)基地的投產(chǎn)給行業(yè)帶來了重要的意義。周育先在節(jié)目中說,T1000碳纖維國際市場價格曾經(jīng)是1000萬元/噸,但是現(xiàn)在西寧碳纖維基地生產(chǎn)出來的T1000級的碳纖維,只需要兩三百萬一噸,是國際市場售價的三分之一左右。
不僅如此,著名力學(xué)和復(fù)合材料專家、中國工程院院士杜善義在節(jié)目中也評價了青海西寧萬噸碳纖維生產(chǎn)基地的意義!斑@個意義有兩個,第一個意義是能滿足需求,因為中國對碳纖維的需求越來越快。大概在2021年、2022年,我們已經(jīng)差不多將近達到了世界總碳纖維需求量的50%,世界絕對是第一,能解決需求問題。第二個意義,萬噸級生產(chǎn)基地的建設(shè),為從事材料行業(yè)研究的人樹立了信心,外國人能做的,我們中國人能做,我們可能將來做得比他好、比他快,F(xiàn)在已經(jīng)可以預(yù)測我們碳纖維的發(fā)展速度會超過國外,而且我想大概在三兩年之內(nèi),不管從我們的質(zhì)量、還是數(shù)量,應(yīng)該說我認為至少和國外是個并跑,甚至可能得超過!
周育先介紹,青海西寧萬噸碳纖維生產(chǎn)基地在很大程度上解決中國從前依賴進口的現(xiàn)狀。“舉個例子,2021年我們國家整個碳纖維的消耗量是在6.3萬噸,有三分之二是進口的,有三分之一是自產(chǎn)的,但是我們這個基地到今年年底就能達到2.5萬噸。那也就是說我們基地的投產(chǎn)基本上能夠滿足我們國家三分之一的供貨量。到了2022年年底,我們國家可能有三分之二是可以用我們自己的國產(chǎn)碳纖維。這是一個非?缭降倪M步。” 隨著國產(chǎn)高性能碳纖維產(chǎn)量的提升,未來碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)M一步拓寬。杜善義提到,國產(chǎn)碳纖維生產(chǎn)規(guī)模上來以后,將帶動一系列能用碳纖維的產(chǎn)業(yè)來用它,F(xiàn)在碳纖維已經(jīng)是從國防、航空、航天,拓展到能源、現(xiàn)代交通、海洋工程和船舶結(jié)構(gòu),包括基礎(chǔ)建設(shè)、橋梁等領(lǐng)域,應(yīng)用范圍非常廣泛。同時,碳纖維的應(yīng)用,也提高了各種裝備的水平。
風(fēng)電領(lǐng)域也是碳纖維應(yīng)用的重要領(lǐng)域。世界風(fēng)能協(xié)會副主席、中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖提到,風(fēng)電領(lǐng)域雖然現(xiàn)在應(yīng)用碳纖維的比重還比較小,但是未來風(fēng)電行業(yè)對碳纖維的用量,將會遠遠超過其他各行業(yè)。2021年,風(fēng)電行業(yè)只有很少的一部分葉片使用碳纖維,用量大約是3萬噸,基本上占了全球30%的碳纖維的用量。而未來隨著更大的葉片投入應(yīng)用,對碳纖維的需求量將會成倍的增長。預(yù)計到2025年,因為海上風(fēng)電的發(fā)展、大型片的發(fā)展,風(fēng)電行業(yè)對碳纖維的需求是9萬噸,到2030年可能要增長到20萬噸。