碳谷三“奇” ——吉林市碳纖維產業發展紀實

  “碳谷”——碳谷,坐落在吉林市經濟開發區。
  正值金秋,記者開始了“探”谷之行。
  俯瞰“碳谷”,盤點一下家底——這里有規模大的年產5000噸碳纖維原絲生產線,有碳纖維企業20家,規?;a的碳纖維制品有4個系列10余種終端產品,形成了規?;?、集群化的發展態勢;這里碳纖維原絲產能5500噸/年,碳絲產能1170噸/年,產品規格涵蓋1K、3K、6K、12K,性能達到日本東麗公司T400水平,并突破了T700級碳纖維生產核心技術。
  聚焦“碳谷”,“谷”內“三奇”,令人拍手稱奇。
      
  一奇:剛柔并濟碳纖維
  在吉林方大江城碳纖維有限公司的新科研成果展室里,陳列著碳纖維絲、碳纖維布、碳纖維抽油桿……記者看到了紅旗H7碳纖維復合材料發動機罩。公司副總經理劉樹權介紹說:“碳纖維復合材料制作的發動機罩,比金屬鋼板重量降低一半,性能提升51%-135%。材質輕了,汽車二氧化碳排放量大幅減少。”
  在吉林碳谷公司的碳纖維原絲生產線,一束束乳白色的絲線在設備間緩緩穿行。記者拈起一束細看,細如發絲。公司總經理莊海林說:“這是24K的碳纖維原絲,一束由2.4萬根細絲組成。你肉眼看到的一根‘發絲’,其實有數百根。”
  在吉林市吉研高科技纖維有限公司,一排排以碳纖維復合材料構架制作的自行車光亮奪目。記者用兩根手指托起車架,輕松將整臺自行車抬離地面。總經理趙春田說:“材質輕盈,但硬度勝過鋼鐵。”
  神奇的碳纖維,剛柔并濟,正是自古以來人類在材料領域孜孜以求的品質。
  以汽車為例,碳纖維技術不僅可以使車身輕量化,同時還可以強化車身強度。采用碳纖維制造的汽車,重量僅相當于普通鋼材汽車的20%到30%,硬度卻在10倍以上。而車重每減10%,便可降低6%到8%的油耗,降低5%到6%的排放,在同樣用油情況下,一輛車每小時可以多開50公里,有助于提升車的加速與制動性能。比如今年6月德國寶馬公司推出的第六代寶馬7系產品,次實現量產的碳纖維、鋼、鋁智能輕量化車身結構,其中的寶馬740Li從靜止加速至100公里/小時,僅需5.6秒,寶馬740Le的綜合耗油量僅為2.1升/100公里,創細分市場油耗新低。
  “碳纖維市場前景大到什么程度?由于應用領域范圍之廣,甚至可以用‘無限’來形容。”莊海林說,“如果一輛汽車的碳纖維用量在100公斤,我國汽車年產量如今約在2000萬輛左右,若有十分之一用上碳纖維材料,全年就需要碳纖維10萬噸左右。另外,的大飛機項目也需要應用國外已經相對成熟的碳纖維技術,比如歐洲的A380、787大型飛機,整體材料的一半是碳纖維復合材料,好處顯而易見,重量下來了,運營成本和效益自然得到提高。的大飛機如果能用國產的碳纖維,那么用量也是巨大的。另外,像無人機、工業機器人等新興領域,也需要應用到碳纖維材料。當然,這還只是一個美好的前景,需要我們國內的碳纖維產業實現新的技術上的進步。”
  看似“高大上”,實則很“親民”。在方大江城碳纖維有限公司,記者還看到了羽毛球拍、網球拍、乒乓球拍、釣魚竿等碳纖維運動器材,劉樹權對記者說:“碳纖維材料廣泛應用于航空航天、國防軍事、新型汽車、建筑材料以及體育器材等領域。我國碳纖維復合材料發展起步較晚,但發展很快,并已從軍工領域逐步擴展到了民用方面。”碳纖維復合材料還可以制造出衣服、鞋帽、沙發、茶幾、保溫杯等時尚的日常消費品,不久的將來或許會成為我們身邊不可或缺的生活材料。
  二奇:江城人的“登天”精神
  說起江城碳纖維,有兩個人物不得不提。一是桂純,二是蔡小平。
  嫦娥奔月的遠古傳說,蘊含著人的“登天”夢想。在現代社會,太空探索和空間技術的競爭更成為捍衛主權和領土完整的重要科技手段。要實現火箭上天,碳纖維正是其中不可或缺的關鍵元素。
  1975年,為打破國外的技術封鎖,開發出擁有自主知識產權的碳纖維生產技術,向吉化試劑廠(現吉化合成樹脂廠)下達了一項極為艱巨的任務,研制與生產“741”產品,即碳纖維。高級工程師桂純授命帶隊向碳纖維發起了技術攻關。
  桂純,在鄰居眼中,曾是一位總穿著工作服的普通女人,在同事眼里,曾是一位普通的技術工作者,但就是這樣一位看似平凡的人,在碳纖維的研發過程中,讓生命迸發出巨大的能量。
  一無技術,二無裝備,碳纖維項目基本從“零”起步。桂純獨自一人到遼陽學習原絲、碳絲生產工藝;沒有圖紙,沒有試驗設備,她就對工廠原有的舊裝置進行改造。冬日里,她因不能及時趕上班車,經常徒步從車站走到工廠;夏日里,因車間沒有降溫設施,她與組員們汗透衣衫,提前完成了廠房、設備和管線的改造。
  頑強的毅力、執著的信念支撐著桂純不斷向前。幾十個寒來暑往,桂純沒休過一個探親假,常年吃住在實驗室里。數萬次的數據演算,上千次的研制試驗,絕熱處理、觸媒研制等一道道難關被陸續攻克??蒲行〗M終于按時試制、生產出了合格產品,得到了5個部委的通報嘉獎。
  退休后,桂純依然沒有離開她熱愛的工作崗位,直到去世也沒有離開過工廠,且終身未嫁。她把自己的一切都獻給了碳纖維事業,連同青春和愛情……
  吉化的“登天”精神,也正是從那個時代開始鑄就的。
  可以告慰桂純的是,“登天”精神在吉化有了新時代的踐行者和傳承人——石油吉化公司研究院總工程師蔡小平及其團隊。是他們,出色地完成了桂純未竟的事業。
  2002年以來,在蔡小平的帶領下,吉化碳纖維團隊以“寧讓黑發變白發,也要白絲變黑絲”(指原絲碳化變成黑色碳纖維絲的過程)的決心,在組織四次技術攻關后終于實現突破。
  當時的情況有多難?用蔡小平的話說就是,“如果再不取得突破,就有可能從此退出碳纖維這個高端化工領域!”
  2007年10月,正是中石油吉化公司百噸級碳纖維項目技術攻關困難的時候,領導同志親赴吉化,為項目科研人員加油打氣。在領導同志的激勵和中石油集團公司的支持下,蔡小平帶領項目攻關團隊,發揚吉化“登天”精神,終于在2008年初取得突破,打開了實現碳纖維產業化的后一扇大門。
  三奇:碳谷的迅速崛起
  “登天”精神為吉林市的“碳谷”埋下了塊穩固且堅實的基石。
  2009年,中石油吉化公司百噸碳纖維項目正式投產,隨后,一大批碳纖維項目陸續建成投產。中石油、中鋼集團、恒天集團、吉林化纖四大國有上市公司均將碳纖維產業列入了集團優先發展戰略,在吉林市建設了碳纖維生產基地。
  2010年1月,科技部認定吉林市碳纖維基地為高新技術產業化基地,吉林省委、省政府高度重視,吉林市委、市政府把建設好吉林碳纖維高新技術產業化基地作為壯大戰略性新興產業、推動產業結構調整的重大舉措,提出了將基地建設成為“碳谷”的目標。
  吉林經開區以打造“碳谷”為重點,“握沙成團,加速振興”,吹響了發展戰略性新興產業集群的“號角”:
  ——面對國際技術壁壘,吉林石化研發的“二甲基亞砜一步法”工藝,先實現了碳纖維工業化生產;
  ——吉林化纖在國內創“二甲基乙酰胺兩步法”工藝路線,成功生產出質量穩定的T300碳纖維原絲;
  ——2010年,吉林化纖碳谷公司原絲銷售收入達1420萬元,成為國內碳纖維原絲的龍頭供貨商。2011年11月,該公司年產5000噸碳纖維原絲項目建成投產,成為規模大的原絲生產線;
  ——2012年3月,方大江城碳纖維公司年產500噸碳纖維生產線正式投產;吉研高科公司年產160噸碳化線擴大到年產260噸生產能力。
  現如今,江城已經擁有碳纖維及制品企業20家,碳纖維原絲產能5500噸/年,碳絲產能1170噸/年,產品規格涵蓋1K、3K、6K、12K,產品性能達到了日本東麗公司T400水平,并突破了T700級碳纖維生產核心技術?,F已規?;a的碳纖維制品有4個系列10余種終端產品,形成了規?;?、集群化發展態勢。
  吉林市科技局副局長宋家升說:“為增強下游制品對碳纖維的拉動作用,實現上下游互動的鏈式化發展,提高產業聚集度,我市著力組織開發碳纖維下游制品。”
  吉研高科公司年產2萬輛“吉昊麟”碳纖維自行車下線;下游制品C/C復合材料、碳纖維編織布、碳纖維發熱制品已形成批量生產能力,特別是C/C復合材料已在國內處于水平。目前,碳纖維抽油桿已在新疆油田實驗,碳纖維汽車底護板、碳纖維汽車發熱座椅已經分別在上汽一轎和一汽大眾完成了車載實驗。吉林方大也正在著力開發碳纖維LED背板、碳纖維攝像機搖臂等下游制品。
  上下游互動發展,初步形成了“原料-原絲-碳絲-終端產品”這一國內完整的碳纖維產業鏈條,吉林市“碳谷”崛起之勢已然形成。
  今年1月到8月,吉林碳谷公司通過技術改造提升單線產能,已經生產碳纖維原絲1400噸,產值7000萬元,其中出口俄羅斯200噸,預計全年將實現同比增長100%;吉林廣大公司已經生產碳纖維209噸,實現銷售收入1856萬元,預計全年將實現同比增長100%以上。"
  宋家升說:“到2020年,吉林市將力爭使碳纖維原絲生產能力達到1.5萬噸,碳纖維生產能力達到6000噸,碳纖維制品能力達到2.5萬噸,碳纖維產業產值達到100億元的目標。努力把吉林碳纖維高新技術產業化基地建設成為的碳纖維生產中心、研發中心和交易中心。”
  上天攬月,入海捉鱉,“碳谷”之奇,仍將上演!
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