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江蘇恒神“超高強高模碳纖維(HF55M)工程化關鍵制備技術”項目取得重要進展

 重點項目建設進度

11月9日,中國紡織工業聯合會在江蘇省丹陽市組織召開了由江蘇恒神股份有限公司、中國科學院寧波材料技術與工程研究所和哈爾濱工業大學共同承擔的“超高強高模碳纖維(HF55M)工程化關鍵制備技術”項目鑒定會,鑒定委員會認為項目成果達到國際先進水平。

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01項目研究背景

高模量碳纖維又稱石墨纖維,是一種含碳量99%以上高性能碳纖維,高模量碳纖維是一種性能獨特的軍民兩用工業材料。高強高模碳纖維具有高比模量、熱膨脹系數小、尺寸穩定等優點,是衛星和航天器主體結構、功能結構和防護結構等不可替代的關鍵材料。目前高模碳纖維廣泛應用于航空航天、體育器材、民用高端產品等先進復合材料的增強,其中航空航天占據高模碳纖維市場份額的50%左右,高模碳纖維是各級主次結構的核心關鍵材料,也是未來航天材料發展的重點。
傳統的高強型碳纖維,具有高拉伸強度和高斷裂延伸率特征,但抵抗變形能力較弱;而高模型碳纖維則具有高拉伸模量,但強度和斷裂延伸率(0.7%~1.2%)較低。高強高模高韌性碳纖維,兼顧前兩類碳纖維的優勢特點,要求具有高拉伸強度、高拉伸模量和高斷裂延伸率(≥1.5%)的特點,滿足高模量碳纖維應用工藝性、提高碳纖維性能利用率、提升復合材料拉伸性能的綜合要求。
美國佐治亞理工學院于2015年首次研制出高強高模高韌碳纖維。作為碳纖維行業的龍頭企業,東麗于2018年報道了M40X產品,其強度達5.7 GPa,模量377 GPa,斷裂伸長率1.51%。國外新型碳纖維的發展,不再一味追求超高拉伸強度,而是朝高強度、高模量、高延伸率“三高”方向發展,走向與應用目標相契合的方向。高強、高模M40X等級碳纖維,能夠滿足未來國防及高端裝備領域對碳纖維復合材料性能均衡化的要求。目前國內尚無該纖維成熟競品,國外主要競品為東麗M40X,但目前并未大批量銷售,因此研制該款碳纖維對實現高性能碳纖維自主可控,縮短碳纖維技術與日本等發達國家的差距,為下一代復合材料發展奠定技術基礎等均具有極其重要的戰略意義。

02項目主要創新點

項目開發了連續長周期聚合及高分子量、窄分布聚丙烯腈紡絲原液制備技術;研發出高溫高濃凝固成型技術;研制出聚丙烯腈纖維預氧化碳化結構調控與納米缺陷控制技術。結合復合式電化學表面處理工藝,研制出完整的超高強高模碳纖維工程化技術。

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03項目產業化及應用情況

項目建成了十噸級超高強高模HF55M碳纖維工程化生產線,產品經第三方檢測,碳纖維拉伸強度≥5800 MPa, 碳纖維拉伸模量≥377 GPa,斷裂伸長率≥1.50%,目前該款產品通過了多家應用單位多批次試用,并已實現批量銷售,能夠滿足未來國防及高端裝備領域對碳纖維復合材料性能均衡化的要求,具有良好的社會和經濟效益。

恒神簡介
江蘇恒神股份有限公司,創建于2007年8月,占地107萬平方米,位于江蘇省丹陽市,新三板掛牌(股票代碼:832397),是一家集碳纖維及其復合材料生產、設計、研發、銷售、技術應用服務為一體的國家高新技術企業,隸屬于世界五百強陜西煤業化工集團。產品組合覆蓋從原絲、碳纖維、上漿劑、織物、液體樹脂、粘接劑、預浸料,碳纖維復合材料制件,航空復合材料結構件的高端全產業鏈企業。公司產品可應用于航空航天、民用航空、新能源、軌道交通、海洋工程、工程機械、體育休閑等領域。產品型號包括高強碳纖維如:HF20系列(T300級)、HF30系列(T700級)、HF40系列(T800級)、HF50系列(T1000級)及高強高模HM系列。產品規格包括:1K、3K、6K、12K、24K和50K 等。

公司總投資近60億元,注冊資金33.38億元,擁有年產碳纖維5000噸,織物和預浸料1500萬平方米,樹脂1200噸,復材制件5000噸,拉擠碳板300萬米的生產能力。恒神股份擁有5條千噸級碳纖維生產線,單向布織機、多向布織機、3D織機、預浸料分切機等數十臺,恒神復材園擁有自動鋪絲機、鋪帶機、熱壓罐、固化爐、無損檢測等國際先進設備,具備服務各類客戶的能力。2022年啟動陜西榆林2萬噸高性能碳纖維生產基地和四川自貢無人機配套基地建設。

公司擁有江蘇省企業技術中心、江蘇省PAN基碳纖維工程技術研究中心、江蘇省碳纖維及復合材料工程技術中心、歐洲研發中心、澳大利亞研發中心,博士后科研工作站等科技創新服務平臺,成立了創新研究院、西安恒神新材料有限責任公司,形成了“五中心一站一院一公司”的創新發展格局。站在新的歷史起點上,恒神股份堅持以“產業報國、實業興邦”為己任,以“打造中國好材料”為使命,積極貫徹新發展理念,秉承和傳承“愛國、爭先、實干、奉獻”的艱苦創業精神,全面推進變革發展,奮力創建一流碳纖維企業。