“近10年來我國碳纖維關(guān)鍵技術(shù)相繼取得重大突破，碳纖維產(chǎn)業(yè)規(guī)模雛形已具。但原絲落后、研用脫節(jié)正制約著碳纖維產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。”日前，2012年全國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展會議在吉林召開，業(yè)內(nèi)專家指出，碳纖維作為復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)項(xiàng)之一，已被國家納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向，我國需要多措并舉，來提升該行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和國內(nèi)外競爭力。
落后發(fā)達(dá)國家30年
2003年11月，國產(chǎn)碳纖維第一次第三方獨(dú)立檢測，我國T300級碳纖維抽樣產(chǎn)品的3項(xiàng)主要指標(biāo)，其穩(wěn)定性存在很大問題。但中國證券網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過近10年的發(fā)展，目前國內(nèi)有一兩個單位的產(chǎn)品品質(zhì)已超過T300級的性能指標(biāo)，達(dá)到了T400級水平，并且可以小批量生產(chǎn)。這處于上世紀(jì) 80年代海外在碳纖維研發(fā)方面的水平，同時由于T300級碳纖維實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，打破了國外壟斷，迫使進(jìn)口價格大幅度下降。從總體形勢來看，我國當(dāng)前處于由T300通用級向高性能的T700和T800發(fā)展的過渡期。T700級正在進(jìn)行中試放大，T800級正在實(shí)驗(yàn)室研制。
中國不飽和聚酯樹脂行業(yè)協(xié)會副秘書長趙鴻漢認(rèn)為，目前世界碳纖維的技術(shù)格局是：一些發(fā)達(dá)國家壟斷關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)則處于起步階段。世界碳纖維技術(shù)主要掌握在東亞個別國家，技術(shù)嚴(yán)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(yè)均處于成長階段，生產(chǎn)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(xué)所博士徐堅認(rèn)為，原絲落后是制約我國碳纖維技術(shù)發(fā)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(chǎn)線，上千個工藝控制點(diǎn)，調(diào)整其中任意一個控制點(diǎn)都可能在產(chǎn)品產(chǎn)生影響。原絲預(yù) 氧化還有近200米生產(chǎn)線以及上千個工藝控制點(diǎn)。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(fù)雜過程，目前在沒有充分研發(fā)和相關(guān)數(shù)據(jù)支撐條件下，難以用理論和模型來描述這一復(fù)雜過程，以及影響因素眾多的碳纖維結(jié)構(gòu)形態(tài)—性能—工藝條件的相關(guān)性。
制約我國碳纖維發(fā)展的瓶頸之二是耐高溫材料及大型高溫爐。國產(chǎn)碳化爐采用僅能允許在1400℃以下溫度使用的碳化硅作為發(fā)熱體，高溫環(huán)境下碳化硅抗負(fù)荷強(qiáng)度低，不能制作大尺寸工業(yè)規(guī)模碳化爐，無法實(shí)現(xiàn)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(yán)格限制對我國的出口，中等規(guī)模的高溫碳化爐進(jìn)口價格高，導(dǎo)致國產(chǎn)碳纖維裝備的建設(shè)成本過高，無法與進(jìn)口纖維競爭。
實(shí)質(zhì)突破有待技術(shù)創(chuàng)新
與會專家認(rèn)為，企業(yè)應(yīng)是技術(shù)創(chuàng)新主體。目前，我國碳纖維研發(fā)仍然以科研機(jī)構(gòu)為主體，加之部門各行其是，利益條塊分割，造成碳纖維技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用互為脫節(jié)。技術(shù)創(chuàng)新集成要從以科研單位為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐云髽I(yè)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(chǎn)線以及如此復(fù)雜的控制系統(tǒng)，要堅持以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新，才能把技術(shù)有效地集成起來。
徐堅認(rèn)為，碳纖維是跨高分子化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)、紡絲工程、高溫氧化工程等多學(xué)科交叉領(lǐng)域。我國的碳纖維技術(shù)研發(fā)在許多方面科學(xué)基礎(chǔ)薄弱，關(guān)鍵技術(shù)控制點(diǎn)不清晰，系統(tǒng)集成無法形成。企業(yè)各有所長，但都沒有全面掌握原絲和碳絲生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，加之企業(yè)的生產(chǎn)線相互保密，導(dǎo)致國家科研投入雖高，但效益十分低下。據(jù)悉，我國目前已頒布和實(shí)施了世界上第一份原絲分析表征的國家標(biāo)準(zhǔn)，但由于缺乏原絲樣品，盡管建立了方法或模型，卻沒有數(shù)據(jù)。企業(yè)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(nèi)建立第三方獨(dú)立測評機(jī)制已經(jīng)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(yè)領(lǐng)域的 應(yīng)用為主。其中，工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用正在急速擴(kuò)大，將成為主要的應(yīng)用領(lǐng)域。然而，2011年我國碳纖維規(guī)劃產(chǎn)能7萬噸，其中建成1萬噸，開工投產(chǎn)的僅2000 噸。而且產(chǎn)能分散，開工不足，裝置閑置。在強(qiáng)化纖維 制備基礎(chǔ)研究、突破關(guān)鍵技術(shù)的同時，加強(qiáng)碳纖維領(lǐng)域的人才培養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)，以應(yīng)用需求牽引碳纖維產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。“在國家出臺扶持碳纖維產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的 政策措施的同時，我們應(yīng)該重視運(yùn)行機(jī)制和體系的創(chuàng)新，堅持公平公正的第三方獨(dú)立測評機(jī)構(gòu)，建立檢測公用平臺，堅持公平競爭、擇優(yōu)選擇、獨(dú)立考評、風(fēng)險共擔(dān) 的創(chuàng)新機(jī)制。”徐堅說。