國產“大絲束”開啟碳纖維產業新藍海

國產“大絲束”敞開碳纖維工業新藍海

大絲束碳纖維的每一根絲束都有4.8萬根纖維，每一根纖維的直徑只有頭發絲直徑的1/7到1/8。上海石化研制出產的大絲束碳纖維，是一種含碳量在95%以上的高強度新型纖維材料。其力學功能優異，比重不到鋼的四分之一，強度卻是鋼的7—9倍，而且還具有耐腐蝕的特性。

碳纖維是新一代增強纖維，被稱為“新材料之王”“黑黃金”，可廣泛使用于航空航天、動力配備、交通運輸、體育休閑等領域。按絲束標準的不同，可以將其分為小絲束碳纖維和大絲束碳纖維。長期以來，我國首要在小絲束碳纖維方面完成了突破。跟著我國首個萬噸級48K大絲束碳纖維工程第一套國產線在我國石化上海石化碳纖維工業基地投料開車，并出產出功能比美國外同級別產品的合格產品，我國大絲束碳纖維也從要害技能突破、工業試出產、工業化，成功走向規模化和要害配備國產化，一舉破除了我國碳纖維出產和配備受制于人的被動局面。

開展“大絲束”可下降碳纖維本錢

眾所周知，碳纖維是新動力、節能環保、高端配備制作、新動力轎車等戰略性新興工業開展的根底，也是嚴重根底設施建設的新型結構材料，更是大型飛機、衛星、船舶等配備研制和更新換代的重要根底。

在業界，通常將每束碳纖維根數大于4.8萬根(簡稱48K)的稱為大絲束碳纖維。

“它每一根絲束都有4.8萬根纖維，每一根纖維的直徑只有頭發絲直徑的1/7到1/8。咱們把碳纖維從特制的像花灑相同的紡絲噴頭中噴出、擠出后，再對其進行像拉面條相同的牽伸就形成了大絲束碳纖維原絲。”我國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)碳纖維事業部副總經理李鵬介紹。

現在，國內每束碳纖維基本處于1000根至1.2萬根之間，這樣的碳纖維被稱為小絲束碳纖維。可是因為小絲束碳纖維本錢高，影響了下流企業使用碳纖維的積極性。

“咱們發現假如要推廣碳纖維完成工業化的使用，一定要開展‘大絲束’。”上海石化副總經理黃翔宇強調，咱們在開發過程中發現48K大絲束碳纖維的優勢是在相同的工藝條件下，可以大幅度地進步碳纖維的單線的出產能力，假如操控得好，它的質量功能也能得到保證，這樣就可以完成低本錢，然后打破了碳纖維昂揚價格帶來的使用限制。

用“我國技能”出產功能優異的碳纖維

碳纖維技能有著威嚴的技能壁壘，此前大絲束碳纖維出產技能首要把握在美國、德國、日本的幾家大公司手中。我國石油化工集團有限公司(以下簡稱我國石化)是國內第一家、全球第四家把握大絲束碳纖維技能的企業。

大絲束碳纖維研制問在哪?上海石化相關技能負責人介紹，首要難點包含大絲束碳纖維制備過程中氧化反應放熱的有用操控、一束絲4.8萬根碳纖維的紡絲均勻穩定性操控，以及出產線接連運行周期和穩定性。

黃翔宇介紹，為了在大絲束碳纖維制備中真正用上“我國技能”，上海石化從配備到工藝，為大絲束碳纖維量身定制了專用出產線，如依據大絲束碳纖維的出產要求自行規劃氧化爐、碳化爐，不僅成功把握了操控溫度場的要害技能，而且進行了節能型規劃，可完成動力綜合利用。

此外，上海石化選用聚合物分子鏈結構調控技能取得杰出熱功能原絲，系統研究紡絲原液流變功能保證原絲質量穩定性，開發特殊的接連出產技能，大大削減泊車次數，極大進步出產效率。

上海石化研制出產的大絲束碳纖維，是一種含碳量在95%以上的高強度新型纖維材料。其力學功能優異，比重不到鋼的四分之一，強度卻是鋼的7—9倍，而且還具有耐腐蝕的特性。

國產大絲束碳纖維已開端工業化布局

上海石化首條48K大絲束碳纖維國產線可完成規模化、高品質出產。該項目方案于2024年悉數建成投產，屆時將到達2.4萬噸/年原絲、1.2萬噸/年大絲束碳纖維產能。

自主研制大絲束碳纖維出產線投產，將給整個碳纖維商場帶來哪些影響?專家剖析，首先跟著碳纖維國產化的不斷推進，對商場最大的影響是進口碳纖維價格的下降。

數據顯現，跟著國內碳纖維國產化的推進，進口碳纖維價格估計將從最高每噸4.5萬美元降至每噸1萬美元左右，這關于全工業鏈使用來說是一個利好音訊。

數據顯現，2021年全球碳纖維需求量約為11.8萬噸，其中大絲束碳纖維需求量為51400噸，占比約43.5%。2021年我國碳纖維需求量到達6.24萬噸，較2020年添加27.7%，占全球碳纖維需求量的53%。專家表明，碳纖維在新動力、風電、光伏、轎車、體育用品等下流商場的使用需求將逐步爆發,浸透率不斷提升。

業界專家稱，我國碳纖維職業正處于快速開展階段，依據現在各企業已宣告的出資擴產方案，假如一切建設項目可以順利投產落地，“十四五”晚期，我國新增碳纖維產能將達21萬噸以上，其中新增大絲束碳纖維產能達17.6萬噸，我國大絲束產能擴張年代將隨之敞開。

科技日報記者了解到，我國石化完成大絲束碳纖維量產之后，已經開端尋求和新動力轎車企業的協作，通過使用輕量化的碳纖維零部件，添加新動力轎車的續航里程。

“咱們和蔚來有結構協作協議，和比亞迪也有協作。咱們在做轎車輕量化的工作，已經進入了工業化布局。”我國石化首席專家莊毅說。

我國復合材料工業協會秘書長孟弋潔表明，2030年，我國大絲束碳纖維產值應該能到達500億元量級，將帶動千億級的復合材料商場規模。

除了大絲束碳纖維的研制和出產，我國石化也正大力推進碳纖維復合材料的研制和使用。我國石化有關負責人表明，在未來的碳纖維工業開展中，我國石化將在科研方面持續加大投入，工業方面加快布局，機制體系方面深化立異，使用場景全面推廣，一起，堅持走自己的道路，做自己的特征產品。在“十四五”末，我國石化將在多種工藝流程完成通用級、大絲束、小絲束、高功能等產品的全面突破，進行總體布局，滿意國家各個領域的需求，為引領和推動我國碳纖維工業開展作出貢獻。(記者操秀英)

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全球碳纖維需求量持續增長

依據賽奧碳纖維《2016—2021全球碳纖維復合材料商場陳述》，從全球的維度來看，碳纖維需求量從2016年的7.65萬噸增至2021年的11.8萬噸，復合年均增長率(CAGR)為9.02%，2021年同比增速從2020年的3.05%提升至10.42%，2025年估計全球需求量達20萬噸。從國內的維度來看，碳纖維需求量從2016年的1.96萬噸增至2021年的6.24萬噸，CAGR為26.06%，2021年的同比增速高達27.69%，2025年估計國內需求量為15.93萬噸。從使用領域來看，2021年全球和國內碳纖維的首要使用領域均是風電葉片。2021年全球碳纖維需求量占比前三的領域分別是風電葉片(27.97%)、體育休閑(15.68%)和航空航天(13.98%);而國內占比前三的領域分別是風電葉片(36.07%)、體育休閑(28.05%)和碳/碳復材(11.22%)。風電葉片、體育休閑、航空航天、碳/碳復材等領域的需求占有了碳纖維商場需求的首要部分。