国产“大丝束”开启碳纤维产业新蓝海

大丝束碳纤维的每一根丝束都有4.8万根纤维，每一根纤维的直径只有头发丝直径的1/7到1/8。上海石化研发生产的大丝束碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7—9倍，并且还具有耐腐蚀的特性。

碳纤维是新一代增强纤维，被称为“新材料之王”“黑黄金”，可广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域。按丝束规格的不同，可以将其分为小丝束碳纤维和大丝束碳纤维。长期以来，我国主要在小丝束碳纤维方面实现了突破。随着我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在中国石化上海石化碳纤维产业基地投料开车，并生产出性能媲美国外同级别产品的合格产品，我国大丝束碳纤维也从关键技术突破、工业试生产、产业化，成功走向规模化和关键装备国产化，一举破除了我国碳纤维生产和装备受制于人的被动局面。

发展“大丝束”可降低碳纤维成本

众所周知，碳纤维是新能源、节能环保、高端装备制造、新能源汽车等战略性新兴产业发展的基础，也是重大基础设施建设的新型结构材料，更是大型飞机、卫星、船舶等装备研制和更新换代的重要基础。

在业内，通常将每束碳纤维根数大于4.8万根（简称48K）的称为大丝束碳纤维。

“它每一根丝束都有4.8万根纤维，每一根纤维的直径只有头发丝直径的1/7到1/8。我们把碳纤维从特制的像花洒一样的纺丝喷头中喷出、挤出后，再对其进行像拉面条一样的牵伸就形成了大丝束碳纤维原丝。”中国石化上海石油化工股份有限公司（以下简称上海石化）碳纤维事业部副总经理李鹏介绍。

目前，国内每束碳纤维基本处于1000根至1.2万根之间，这样的碳纤维被称为小丝束碳纤维。但是由于小丝束碳纤维成本高，影响了下游企业应用碳纤维的积极性。

“我们发现如果要推广碳纤维实现工业化的应用，一定要发展‘大丝束’。”上海石化副总经理黄翔宇强调，我们在开发过程中发现48K大丝束碳纤维的优势是在相同的工艺条件下，能够大幅度地提高碳纤维的单线的生产能力，如果控制得好，它的质量性能也能得到保证，这样就能够实现低成本，从而打破了碳纤维高昂价格带来的应用局限。

用“中国技术”生产性能优异的碳纤维

碳纤维技术有着森严的技术壁垒，此前大丝束碳纤维生产技术主要掌握在美国、德国、日本的几家大公司手中。中国石油化工集团有限公司（以下简称中国石化）是国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维技术的企业。

大丝束碳纤维研发难在哪？上海石化相关技术负责人介绍，主要难点包括大丝束碳纤维制备过程中氧化反应放热的有效控制、一束丝4.8万根碳纤维的纺丝均匀稳定性控制，以及生产线连续运行周期和稳定性。

黄翔宇介绍，为了在大丝束碳纤维制备中真正用上“中国技术”，上海石化从装备到工艺，为大丝束碳纤维量身定制了专用生产线，如根据大丝束碳纤维的生产要求自行设计氧化炉、碳化炉，不仅成功掌握了控制温度场的关键技术，而且进行了节能型设计，可实现能源综合利用。

此外，上海石化采用聚合物分子链结构调控技术获得良好热性能原丝，系统研究纺丝原液流变性能保证原丝质量稳定性，开发特殊的连续生产技术，大大减少停车次数，极大提高生产效率。

上海石化研发生产的大丝束碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7—9倍，并且还具有耐腐蚀的特性。

国产大丝束碳纤维已开始产业化布局