早在上世紀八十年代，上海石化就開展了相關調研和研究工作。2007年，中國石化決策部署碳纖維研發和產業化攻關工作，將項目落在了上海石化。

此后，在中國石化、上海市的大力支持下，上海石化與數十家科研院所、高校、企業等一起，走出了一條以企業為主體的“產、學、研、用”相結合的協同創新之路，科研攻關快速推進：2008年11月，建成中試裝置；2009年3月，成功研制出12K原絲；2012年9月，上海石化年產3000噸原絲、1500噸碳纖維項目一階段工程建成投產，到2020年底二階段工程中交，形成了每年1500噸碳纖維的工業化生產能力。

上海石化碳纖維生產線

2016年5月，上海石化開展了碳纖維48K大絲束原絲工業化研究試驗，并在兩年之后的2018年1月，開發了大絲束碳纖維的聚合、紡絲、氧化炭化工藝技術，形成了千噸級PAN基48K大絲束碳纖維成套技術工藝包的技術基礎，同年3月，成功試制出了國內真正意義上的48K大絲束碳纖維，并貫通工藝全流程。從12K到48K的成功突破，標志著上海石化碳纖維技術從量變到質變的飛躍，不僅填補了國內空白，而且達到了國際先進水平。

2020年8月28日，上海石化先進材料創新研究院揭牌成立。這是公司在科技創新上推出的重要舉措，將有力推動企業產業結構轉型升級，助力打造長三角區域中高端新材料產業基地。新成立的創新研究院，其三大功能之一就是開展核心技術研究，著力形成碳纖維工程化成套技術，集中力量推進關鍵核心技術的攻關和產業創新。2021年1月，總投資35億元的上海石化“2.4萬噸/年原絲、1.2萬噸/年48K大絲束碳纖維”項目開工建設。

2022年，上海石化首套大絲束碳纖維生產線實現中交，公司原絲、碳纖維產能將大幅度提升。按照項目的總體規劃，項目一期工程計劃建成原絲產能1.2萬噸/年，碳纖維產能6000噸/年；二期工程計劃建成原絲產能1.2萬噸/年，碳纖維產能6000噸/年，預計2024年完成。

上海石化全力以赴做強碳纖維及其復合材料業務

2023年初，上海石化24K碳纖維產品成功在該公司1500噸/年碳纖維生產裝置批量化生產，實現產量、質量雙達標。隨著24K碳纖維產品的加入，上海石化向實現通用級、大絲束、小絲束、高性能等系列碳纖維產品全面布局再邁出堅實一步。