碳纖維行業曙光初現 紡企勇攀“珠穆朗瑪”

    山西是我國能源和重化工基地,發展碳纖維及相關下游產業具有得天獨厚的優勢;晉中市的支柱產業是紡織機械,與碳纖維產業關聯度強,優勢明顯;恒天科技研發碳纖維的人才團隊、技術路線、工程化經驗,具備了碳纖維產業化發展的條件。
    碳纖維的性能和批量生產能力,不僅決定著我國航天事業、新一代武器研發在材料使用方面所能達到的高度和水平,也決定著我國大飛機制造、風力發電等新興產業的行進步伐、生產規模和產品精度。而山西恒天紡織新纖維科技有限公司的科研團隊,以具有自主知識產權的生產工藝和工程化方案,打破國外技術封鎖,研制出國內條碳纖維原絲生產線,為我國國防和民用領域的碳纖維應用前景,織出一片錦繡。
    2007年6月,我國化纖行業奠基人、原紡織工業部副部長季國標院士,帶領“高性能纖維及其制品發展戰略與策略研究”總體組和碳纖維組的研究人員,對恒天科技這條國內唯一正在運行的碳纖維原絲生產線進行現場考察后,認為我國碳纖維材料事業終于盼來了一絲曙光。
    行業曙光初現
    碳纖維在化工和紡織行業中有“纖維中的工藝品”之稱。因生產工藝流程長、過程復雜,同時涉及多學科工程技術系統集成問題,其國產化問題一直懸而未決,而尖端技術和高端產品一直被日本和美國所壟斷。我國進口1公斤原絲救急,也得由有關部委出面。領導人多次批示:要盡早實現高性能碳纖維的國產化目標。
    恒天起步伊始,盯住國際前沿,自覺擔負起振興碳纖維產業的重任。董事長桑建中說:“只有走自主創新之路,才能發展民族產業,打破國外封鎖?!?003年,在晉中市榆次區政府的支持下,恒天公司接收破產的榆次化纖廠,全力承擔起碳纖維產業化項目。
    恒天科技的研發團隊很有特色,由13名高工、26名中級職稱人才、12名技術工人組成。從董事長、總經理往下,研發人員都曾長期從事紡織機械研發工作,是原榆次化纖廠、經緯紡機廠和山西錦綸廠的科技帶頭人或生產技術骨干。技術顧問劉則明,是我國長期從事腈綸濕法紡絲研發工作的知名專家。同時,恒天公司充分發揮體制與機制上的優勢,吸引了大批高素質人才服務于研究工作。
    在這樣一支富有創新精神的研發群體帶領下,恒天科技從2005年開始進行碳纖維原絲產業化項目開發,年底即創“亞砜一步法”,巧妙破解了PAN基碳纖維原絲的形成機理和工程化關鍵技術。接著,企業又以技術創新為牽引,采取產學研聯合模式,與中科院和下游碳化企業聯合攻關,歷經3次技術大跨越,研制出年產200噸的碳原絲生產線。企業試產碳纖維原絲106噸,主要性能指標均達到進口T300水平,成為國內批量生產碳纖維原絲的廠家。近3年來,恒天科技又投入上千萬元,向難度更高的T400碳纖維原絲生產線挑戰。
    2009年3月9日,年產1200噸T300的碳纖維原絲生產線正式開工生產,批產品供應中鋼吉碳神舟纖維有限公司。這條生產線,不僅每道工序、每個部件由恒天科技的工程設計人員自行研制,也是我國目前產業化程度較高的碳纖維原絲生產線。
    進軍“珠穆朗瑪”
    T700和T1000,是當今碳纖維領域的“珠穆朗瑪”,掌握了它們,上任何一個都能制造出大飛機。因為大飛機體積龐大,主體結構必須用質輕、高強度、耐高溫、耐腐蝕的碳纖維紡織品一層層粘附構架?,F在,國際碳纖維研究高水平已達到T1200,但這項技術只有日本掌握。
    我國目前碳纖維產業化水平僅達到T300。要想盡快縮短與發達的差距,保障國防和未來經濟的安全,技術攻關任務還相當艱巨。
    去年1月,在山西省科技廳的支持下,《T700級高性能PAN基碳纖維原絲工程化研發》項目進入研發階段。這次,恒天與中科院化學所的專家聯合攻關,共同建成了年產10噸的T700小試線。該線生產的碳原絲經后道碳化,指標達到T400進口水平。
    現在,恒天科技的T700之夢雖然尚未實現,但公司已相繼研制出具有自主知識產權的系列關鍵技術和自有設備,擁有3項發明和2項實用新型,為T700的中試生產奠定了基礎。恒天科技將研發T700小試線所獲得的技術應用于生產中,已使3K碳原絲批量應用于航天軍工領域。目前恒天科技已向相關單位提供3K碳原絲20多噸。
    政企各司其職
    桑建中董事長認為,在“制造”閃亮的同時,我們又不得不隨時面臨其他對產品質量低劣的指責。這其中很重要的一個因素,就是我們缺乏高性能材料工業的支撐。
    他分析說:“山西是我國能源和重化工基地,發展碳纖維及相關下游產業具有得天獨厚的優勢;晉中市的支柱產業是紡織機械,與碳纖維產業關聯度強,優勢明顯;恒天科技研發碳纖維的人才團隊、技術路線、工程化經驗,具備了碳纖維產業化發展的條件。而且,恒天科技只生產碳纖維原絲,而原絲碳化還需一大批下游碳化企業?!被谶@種分析,桑建中認為,如果建立以政府為主導、企業為主體的碳纖維創新模式,不僅能為解決急需、保障我國國防和未來經濟安全作貢獻,而且可以通過新型產業鏈的形成,推進山西新型材料工業的發展。據測算,若建成年產3000噸級T300、1000噸級T700碳纖維原絲生產線,進而達到萬噸級原絲和千噸級高性能碳絲生產能力,形成碳纖維原絲、碳化、復合制品的完整產業鏈,也將使晉中市成為級高性能碳纖維產業化基地。