碳纖維在的發展概況

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    我國碳纖維自本世紀60年代初問世以來,其發展受到了政府主管部門的重視,其特點是以軍工任務帶動學科發展。經過40年的艱苦創業,已形成了一支專門的科技隊伍和初具規模的工業化工廠,為國防和國民經濟建設作出了一定貢獻。但由于它是多學科、跨行業的高難技術,又加上我國相關工業基礎和科技力量薄弱,投資力度不足,國際合作環境不利(巴統禁運),管理上缺乏經驗和部門所有制造成資金分散等諸多不利因素,導致我國與國外水平差距愈拉愈大。70年代相差8-10年,80年代相差 15年,90年代相差約 15-20年(見圖 3)。為此應認真回顧過去,實事求是的總結經驗教訓,找出差距的原因,以利其加速發展?,F將我 國碳纖維及其原絲發展概況分述如下:

  l、初始階段
    聚丙烯睛基碳纖維的研究開發始于60年代初,中科院長春應化所先開始研究,隨后山西煤化所、北化所、航空部621所紛紛上馬,但均屬自籌科研課題。當時選用市售民用聚丙烯增纖維為原絲,經間斷預氧化、碳化工序制備碳纖維,所碳纖維性能較低,抗拉強度(σ):< 1.2GPa,毛絲多。在不斷的探索研究中發現,民
用聚丙烯睛纖維聚組分僅適用于染色需求而不適宜制備碳纖維,因此該階段已提出需要研制碳纖維專用的原絲;化工部吉林化工研究院愿意與長春應化所協作進行專題研究。
     2、大力發展階段
    70年代任務明確,投資力度加大。七機部(航天部)要求研制出抗拉強度大于2.5GPa連續均勻碳纖維長絲,供織布和三向紡織使用,為導彈端頭帽和大面積防熱層提供增強體。當時處于文化大革命動亂時期,碳纖維研制單位涉及燃化部、科學院、紡織部、冶金部等十幾個單位,組織上無統一規劃和合理分工。當時領
導鄧小平委托張愛萍召開了“75? 11”會議并增加1千萬科研經費以加快碳纖維的發展。這些經費起到了關鍵性的推動作用?,F重點將燃化部在組織上、技術上所采取的措施簡介如下:
    組織上,在燃化部(化工部)二局統一領導下,明確攻關任務和承擔者,原絲由吉化研究院承擔,碳纖維研制由山西煤化所承擔,派專人監督檢查各單位任務執行情況,發現問題及時協商解決,完成情況每季度上報一次。
    技術上,先研制成功硝酸一步法合格穩定的“均聚”聚丙烯睛原絲,通過后處理獲得的碳纖維性能達到日本T200水平。這種原絲雖比民用絲好但仍不能滿足任務要求。吉林化工研究院又積極組織人力,開發出專供碳纖維丙烯睛“共聚”原絲。
    此外,吉化院、吉林炭素廠、上海炭素廠、蘭州炭素廠、上海合纖所和遼源特種纖維廠等單位也采用國產PAN原絲研制碳纖維并向用戶提供了小批量產品,這些產品都是IK、3K碳纖維,力學性能均不穩定,工藝性能也均不好。盡管如此,國產碳纖維價格卻高達3000元/公斤。
 3、提高 CF質量,實現工業化階段
      為了滿足軍工部門高性能碳纖維需求,科委制定了配套性的攻關計劃,采取擇優支持和奪標等方式挑選承擔單位。從“六五”至“九五”整整花了20年的工夫,承擔者有中科院、冶金部、紡織部及化工部等下屬單位。對于高強型碳纖維( σ: 4.5-5.5GPa),至今研制任務也未完成。對于高模型碳纖維,“八五”由北京化工大學承擔研制任務,完成指定任務后于叨年通過化工部鑒定。在此基礎上,“九五”在國防科委領導下進行了噸級規模放大,由于資金不足,一步不能到位,“九五”只實現了 300kg/a的規模。
        為了加快我國碳纖維的開發,在“七五”期間把碳纖維推向工業化,科委批準引進碳纖維的制造技術及設備。于1985年7月在北京友誼賓館召開了引進項目方案的專家評審會。1988年從英國R?K公司引進了年產100噸碳纖維的生產線。由于當時國內碳纖維市場較小,又加上引進的設備也存在一些問題等原因,這條生產線至今也沒發揮大的作用。