上海石化大絲束碳纖維技術(shù)“破爐而出”填補國內(nèi)空白躋身國際先進

　　中新網(wǎng)上海7月24日電 (申海 李佳佳)經(jīng)過聚合、紡絲、牽伸“熱身”，再入氧化碳化“爐烤”，48K(K指的是1000，48K就是48000，就是一個噴頭同時可以噴出48000根絲)大絲束碳纖維一身黑亮，“破爐而出”——中國石化上海石化股份公司的此項“PAN(聚丙烯腈)基大絲束原絲及碳纖維技術(shù)及工藝包開發(fā)”項目，日前通過中國石化組織的中國國內(nèi)權(quán)威專家組鑒定，大絲束整體技術(shù)達到國際先進水平。

　　碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量新型纖維材料。其力學(xué)性能優(yōu)異，比重不到鋼的1/4，強度卻是鋼的7—9倍，并且還具有耐腐蝕性、高模量的特性，被稱為“新材料之王”，也被稱為“黑黃金”，在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景。不過，碳纖維也有著森嚴的技術(shù)壁壘，迄今為止核心技術(shù)也只有日本、美國等少數(shù)發(fā)達國家擁有并掌握。

　　在碳纖維行業(yè)內(nèi)，通常將每束碳纖維根數(shù)大于48000根(簡稱48K)的稱為大絲束碳纖維。目前，中國國內(nèi)每束碳纖維基本處于1000根(1K)～12000根(12K)之間，稱為小絲束。48K大絲束最大的優(yōu)勢，就是在相同的生產(chǎn)條件下，可大幅度提高碳纖維單線產(chǎn)能和質(zhì)量性能，并實現(xiàn)生產(chǎn)低成本化，從而打破碳纖維高昂價格帶來的應(yīng)用局限。

　　2016年5月，上海石化開展碳纖維48K大絲束原絲工業(yè)化研究試驗。2018年1月，成功開發(fā)了大絲束碳纖維的聚合、紡絲、氧化炭化工藝技術(shù)，形成了千噸級PAN基48K大絲束碳纖維成套技術(shù)工藝包的技術(shù)基礎(chǔ)。3月份，成功試制出了國內(nèi)真正意義上的48K大絲束碳纖維，并貫通工藝全流程。據(jù)測試，48K大絲束原絲經(jīng)過氧化炭化成48K碳纖維大絲束后，單絲強度達到高性能。這為上階段通用級碳纖維(小絲束+大絲束)的技術(shù)升級，以及高性能碳纖維的生產(chǎn)，打下了堅實的基礎(chǔ)。

　　據(jù)上海石化腈綸部總工程師黃翔宇介紹，從12K小絲束到48K大絲束，并不是把噴絲口數(shù)量從1.2萬個放大到4.8萬個這么簡單，中間要走過一條十分艱難的攻關(guān)之路，這需要深厚的科研理論作指導(dǎo)，豐富的實踐經(jīng)驗作支撐，才能解決很多關(guān)鍵的技術(shù)難點，而上海石化經(jīng)過10年磨一劍，創(chuàng)造了這一條件。可以說，從12K到48K的成功突破，標志著上海石化碳纖維技術(shù)從量變到質(zhì)變的飛躍，不僅填補了國內(nèi)空白，而且達到了國際先進水平，這將對“上海智造”工業(yè)產(chǎn)生巨大的推動作用。

　　據(jù)了解，一階段千噸級碳纖維裝置開車以來，截至2018年5月，裝置已累計生產(chǎn)原絲4286噸，生產(chǎn)碳纖維709噸。獨特的NaSCN濕法原絲工藝，使生產(chǎn)的碳纖維具有優(yōu)異的表面結(jié)構(gòu)和界面性能，可要極大增強碳纖維復(fù)合材料性能。

　　憑借上海石化這一國家首批命名的“合成纖維國家工程研究中心”、上海石化與上海石化院共建的“中國石化碳纖維及其復(fù)合材料重點實驗室”、上海石化院與七家企業(yè)研究院建成投用的“合成纖維加工應(yīng)用中心(FTC)”三大體系所構(gòu)成的中國石化高性能纖維及其復(fù)合材料的創(chuàng)新平臺，上海石化碳纖維已經(jīng)在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域顯現(xiàn)身手。在莫桑比克N6公路、天津津濱高速立交橋、沈陽至丹東鐵路線、遼寧蓡窩水庫等9個病險基礎(chǔ)設(shè)施維修工程中，采用碳纖維拉擠板材加固，不僅施工高效便捷，而且結(jié)構(gòu)承載力明顯提高；在碳纖維齒輪替代進口塑料齒輪，以及加固修補液相丙烯、抽余碳四、火炬氣、甲烷氫、氮氣、污水等石化管道、高腐蝕設(shè)備、化工車間受腐蝕建筑等方面得到示范應(yīng)用，效果良好。

　　上海石化還與勝利油田分公司及其改制企業(yè)新大管業(yè)科技有限公司合作，開發(fā)碳纖維抽油桿，經(jīng)過5個批次的試驗后，抽油桿性能優(yōu)良，同國外碳纖維水平相當，完全可以取代進口。截至2017年底，勝利油田已使用上海石化碳纖維連續(xù)抽油桿試驗應(yīng)用共93口井，累計用桿20.9萬米，目前正在進一步推廣應(yīng)用，特別是西北高腐蝕深井。

　　隨著48K大絲束碳纖維的面世，上海石化碳纖維技術(shù)有了支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大動力，迎來更加廣闊的應(yīng)用前景。在傳統(tǒng)能源和新能源領(lǐng)域，該公司將開發(fā)生產(chǎn)通用級、低成本大絲束、高強高模量級碳纖維原料，重點應(yīng)用到油田(抽油桿、抽油套管、部件等)，常壓及高壓容器(高壓CNG瓶、車載CNG罐，儲氫氣瓶，壓縮空氣瓶等)，加油站雙層罐、車載罐，石化管道修復(fù)加固(各種材質(zhì)、工況的廠區(qū)管道，長輸原油管線等)，大容量風電葉片等；在軌道交通、新能源汽車、民用航空、風電等高端領(lǐng)域，實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用或產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用。目前，該公司已與海上風電、大型風電、汽車行業(yè)等相關(guān)項目展開合作意向。(完)