在碳纖維行業(yè)，通常將每束碳纖維根數(shù)大于4.8萬根（簡稱48K）的稱為大絲束碳纖維。圖為48K大絲束碳纖維。（中國石化供圖）
本報訊 近日，我國首個萬噸級48K大絲束碳纖維工程第一套國產(chǎn)線在中國石化上海石化碳纖維產(chǎn)業(yè)基地投料開車，并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平。這標(biāo)志著中國石化大絲束碳纖維從關(guān)鍵技術(shù)突破、工業(yè)試生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)化，成功走向規(guī)模化和關(guān)鍵裝備國產(chǎn)化，一舉破除我國碳纖維生產(chǎn)和裝備受制于人的被動局面，真正實現(xiàn)自主可控。
據(jù)了解，大絲束碳纖維性能優(yōu)越，被稱為“新材料之王”“黑黃金”，應(yīng)用場景廣泛。其中，碳纖維纏繞復(fù)合材料儲氫氣瓶被看作氫能儲運(yùn)的重要技術(shù)，碳纖維技術(shù)的提升，將助力氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
據(jù)悉，上海石化研發(fā)生產(chǎn)的大絲束碳纖維，是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度新型纖維材料。其力學(xué)性能優(yōu)異，比重不到鋼的1/4，強(qiáng)度卻是鋼的7倍~9倍，并且還具有耐腐蝕的特性。此外，48K大絲束最大的優(yōu)勢是在相同的生產(chǎn)條件下，不僅可以大幅度提高碳纖維單線產(chǎn)能和質(zhì)量性能，還可以實現(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。
隨著國內(nèi)碳纖維技術(shù)取得重大突破，其在氫儲運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用也將取得突破。當(dāng)前，推動氫儲運(yùn)技術(shù)的提升和儲運(yùn)成本的下降是氫能產(chǎn)業(yè)走向成熟的關(guān)鍵，其中，碳纖維纏繞復(fù)合材料儲氫氣瓶被寄予厚望。上海石化首席專家王佩琳表示，大絲束碳纖維用于纏繞氣瓶，可使氣瓶的纏繞速度提高，有效提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
據(jù)王佩琳介紹，上海石化正在自主研發(fā)碳纖維用于纏繞氣瓶的制造工藝技術(shù)，其中，35Mpa氣瓶已通過檢測，未來將考慮形成一定規(guī)模的氣瓶生產(chǎn)能力。同時，上海石化積極布局碳纖維在儲氫領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)，包括三型、四型瓶相關(guān)技術(shù)的開發(fā)，都取得了較大突破。
“大絲束最大的優(yōu)勢除了本身的成本優(yōu)勢外，還在使用端大大提高加工效率。”中國石化碳纖維專家、上海石化副總經(jīng)理黃翔宇表示，就氣瓶而言，大絲束的纏繞效率是小絲束的3倍~4倍，這將使碳纖維纏繞高壓氣瓶的制造成本大幅下降，更有利于在氫能儲運(yùn)的應(yīng)用。從技術(shù)角度講，35MPa儲氫氣瓶技術(shù)已基本成熟，處于擴(kuò)大應(yīng)用階段，很快會在商用車獲得大規(guī)模應(yīng)用；70MPa儲氫氣瓶今后主要應(yīng)用方向是乘用車市場，國內(nèi)處于技術(shù)突破階段，應(yīng)用端還在試用階段。
碳纖維技術(shù)有著森嚴(yán)的技術(shù)壁壘，中國石化是國內(nèi)第一家、全球第四家掌握大絲束碳纖維技術(shù)的企業(yè)。中國石化集中各種資源，奮力攻克碳纖維關(guān)鍵核心技術(shù)，頂層設(shè)計，組織上海石化、上海石油化工研究院、上海工程公司、國內(nèi)知名設(shè)備制造企業(yè)等，并在上海市委、市政府的大力支持下，聯(lián)合北京化工大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等10余家高校、科研院所、企業(yè)，走出了一條以企業(yè)為主體的“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新之路，在2018年取得技術(shù)上的重大突破，成功試制出48K大絲束碳纖維，并貫通工藝全流程。經(jīng)過10余年努力，我國碳纖維實現(xiàn)了從12K~48K的重大突破，成功實現(xiàn)研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)從量變到質(zhì)變的飛躍。
中國石化既是大絲束碳纖維的研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，也是碳纖維復(fù)合材料的研發(fā)和應(yīng)用企業(yè)。在未來的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，中國石化將繼續(xù)加大科研投入，加快產(chǎn)業(yè)布局，深化機(jī)制體制創(chuàng)新，全面推廣應(yīng)用場景。同時，堅持走自己的道路，做自己的特色產(chǎn)品。力爭到“十四五”末，中國石化將在多種工藝流程實現(xiàn)通用級、大絲束、小絲束、高性能等產(chǎn)品方面全面突破，進(jìn)行總體布局，滿足國家各個領(lǐng)域的需求，為引領(lǐng)和推動中國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
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