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中國吉林碳纖維及復合材料產業鏈創新發展論壇在吉林召開
發布人: 管理員   發布時間: 2019-7-31    瀏覽次數: 

  2019年7月25日,中國 • 吉林碳纖維及復合材料產業鏈創新發展論壇暨2019年中國化學纖維工業協會碳纖維分會年會在吉林召開。中國紡織工業聯合會副會長、中國化學纖維工業協會會長端小平,中國工程院院士蔣士成、中國化學纖維工業協會副會長賀燕麗,國家商務部產業安全與進出口管制局調研員彭毅、中國紡織工業聯合會副秘書長、紡織之光科技教育基金會常務副理事長葉志民、中國紡織工業聯合會科技發展部副主任王玉萍、吉林市人民政府副市長謝義、吉林化纖集團有限責任公司董事長宋德武等領導出席會議,會議由中國化學纖維工業協會副秘書長呂佳濱主持。來自國內外碳纖維生產及應用企業、高等院校、科研院所、媒體記者等約300余人參加此次會議。

  本次會議由中國化纖協會和吉林市人民政府聯袂主辦,由吉林化纖集團有限責任公司、中國化纖協會碳纖維分會、吉林碳谷碳纖維股份有限公司以及吉林精功碳纖維有限公司共同承辦,會議主題為“自主創新與產業變革”。

  在當前全國各行各業都在以不同的形式獻禮新中國成立70周年的背景下,會議的召開不僅對搭建我國碳纖維產業交流合作平臺,凝聚發展共識,促進產業高質量發展有重要意義,對行業還有另一層特別意義:要銘記那些在我國碳纖維艱難發展歷程中做出卓越貢獻的優秀企業和杰出人物,繼續奮勇前行。


 歷經半個世紀,終有大成


  碳纖維是國民經濟建設不可或缺的戰略性新材料,加快碳纖維行業發展,對滿足國家重大需求和國民經濟建設需要具有十分重要的意義。發達國家對我國碳纖維實行技術和產品雙重封鎖,使我國碳纖維一直處于受制于人的狀態。我國碳纖維研究始于20世紀60~70年代,但由于種種原因,在“十一五”之前,產業化關鍵技術一直未能突破,基本局限在實驗室。2003年之后,在政府、企業、科研院所、行業協會的共同努力下,我國碳纖維迎來了快速發展期。
  “歷經半個世紀左右奮斗,三十余年徘徊,近二十年有序發展,我國已建立起國產聚丙烯腈基碳纖維技術體系,主體技術方向明確,初步形成了從實驗室研制到產業化的國產碳纖維研發生產平臺,形成了仿形編織、變徑變厚變密度等復雜形狀編織、濕法針刺工藝,建立了國產高強碳纖維應用評價、復合材料制備與應用體系等”。北京化工大學材料科學與工程學院副院長、國家碳纖維工程技術研究中心主任徐樑華這樣說。

▲端小平
  中國紡織工業聯合會副會長、中國化學纖維工業協會會長端小平談到,“兩三年前,我覺得行業的整體情緒不高。最近這兩年出現分水嶺,特別是這次會議大家情緒比較高漲。這說明國產碳纖維技術水平提升,國產碳纖維得到了市場認可”。 
  “近年來,我國碳纖維在產業化和規模化發展方面取得了重大突破,進入前所未有的新發展階段,勢頭強勁,初步形成了以山東、江蘇和吉林等地為主的碳纖維產業聚集地,培育了威海拓展、中復神鷹、江蘇恒神、吉林碳谷等碳纖維骨干企業和一批碳纖維復合材料及制品企業,突破了國外技術封鎖,實現了從無到有”。吉林市人民政府副市長謝義在致辭時強調。

▲吉林市人民政府副市長謝義
  他提到,吉林市碳纖維的研發與生產在國內起步較早,早在上個世紀70年代,吉林炭素廠就建成了國內最早的碳化生產線,并成為中國第一個特供碳纖維定點生產企業;中油吉林石化公司也是國內最早生產碳纖維原絲及碳絲的企業之一,開發出國內第一套采用生產碳纖維原絲的生產技術。當前,作為碳纖維產業的龍頭企業之一,吉林化纖集團創新開發出大絲束碳纖維,有效降低了下游應用成本,提高了下游鋪層效率,真正帶動了產業發展;12K、24K、25K、48K、50K碳纖維已經實現產業化。近五年來,原絲銷量呈裂變式增長,產品20%出口,國內市場占有率達到90%,大絲束碳纖維已經在風電葉片、無人機等領域得以廣泛使用。


  面向未來,創新自信可貴


  在新的時代、新的發展階段,碳纖維關鍵技術發展現狀及趨勢如何?碳纖維出口需要注意哪些問題?國產碳纖維關鍵生產裝備發展到了哪種程度,是否可以自給?大絲束碳纖維怎樣實現大規模應用?碳纖維復合材料氫能領域應用現狀如何?全球碳纖維復合材料市場有何特點,從中可以看到哪些趨勢?這些都是行業企業要深入思考的議題,實現碳纖維產業的的高質量發展也繞不開這些議題。本次會議現場演講嘉賓即圍繞這些重要議題展開探討。
“十四五”碳纖維技術發展展望

▲北京化工大學材料科學與工程學院副院長、國家碳纖維工程技術研究中心主任徐樑華
  徐樑華教授總結了國產碳纖維技術與產業現狀,并對“十四五”碳纖維技術發展趨勢提出了發展建議。當前我國碳纖維產業已形成年產近萬噸碳纖維產業規模,企業創新發展取得顯著成果,遠超預期。干噴濕法紡絲速度實現500米/分鐘(12K)、濕法紡絲速度實現300米/分鐘(3K),20-50K碳纖維原絲及碳纖維實現千噸級制備等。此外,全行業自主創新能力持續增強,企業造血功能不斷提升,行業數據庫建設受到重視,關鍵生產裝備自主研制取得突破。對于行業存在的問題,徐樑華教授談到,長期習慣對標跟蹤式發展、同質化建設模式,成為國產碳纖維高質量發展瓶頸,知識產權生態環境建設長期忽視,成為制約創新和持續發展的障礙。
  基于此,徐樑華教授提出“十四五”期間國產碳纖維技術與產業發展的主線條是實現以質量為基礎的優質性價比碳纖維生產、以設計制造為核心的碳纖維應用技術提升、以創新應用為牽引的碳纖維應用市場培育。在對標發展的基礎上,以創新獲得發展機遇、以創新促進國產碳纖維技術特色發展、以創新服務復合材料應用市場拓展。
中國碳纖維出口管制合規及風險防范

▲商務部產業安全與進出口管制局調研員彭毅
  彭毅調研員從核兩用品出口管制清單、子彈及相關物項管制清單、違法行為和法律責任、調查執法主體等方面介紹了涉及碳纖維出口的法律法規,并結合相關案例,指出了碳纖維出口存在風險,以及注意事項和防范措施。

  中國對兩用物項出口管制始于20世紀90年代中期,主要是為了維護國家安全和發展利益、履行國際義務,對大規模殺傷性武器及其運載工具相關兩用物項、部分敏感軍民兩用品等出口實施管理和控制,防止上述兩用品被轉用而危害國家安全。商務部依法開展兩用物項調查執法工作,對涉嫌違反兩用物項出口管制法律法規的行為進行調查,并依法進行政處罰。
  彭毅調研員提到,碳纖維及復合材料對于國家的重要性不言而喻,要保護多年發展取得的成果,碳纖維上下游企業要樹立風險防范意識,加強對有關法律法規學習,不斷規范自身業務管理,遵循有關規定開展碳纖維國際貿易,提高企業國際影響力,推動我國碳纖維行業健康可持續發展。
大絲束碳纖維規模化應用


▲吉林精功碳纖維有限責任公司總經理莊海林
  隨著全球風電、汽車等行業的發展,對低成本碳纖維復合材料需求逐漸擴大,大絲束碳纖維是碳纖維低成本化的成熟、有效途徑之一。莊海林表示,當前體育器材依然是中國碳纖維最重要的市場,占據近一半的市場份額。同時在風電巨頭企業VESTAS強勁驅動下,風電葉片對碳纖維需求量迅猛增長。隨著大絲束碳纖維成本及價格的不斷下降,以體育器材、風電葉片、汽車、壓力容器為目標市場的大絲束碳纖維已經步入發展快車道,有望在風電和汽車領域出現大規模增長。
  他提到,吉林精功目前生產的25K碳纖維除具有優異的力學性能,除密度小、耐熱、耐腐蝕、耐疲勞、熱膨脹系數小、導電、傳熱性好等特性外,因采用專用上漿劑還具有良好的展紗性、低毛羽以及良好的樹脂浸潤性和滲透性,使之具有優異的機械性能轉化率。
吉林省碳纖維產業發展現狀及政策


▲吉林市科技局副局長宋家升
  宋家升副局長詳細介紹了吉林省碳纖維產業發展現狀。截止到目前,碳纖維原絲產能16000噸,產品規格涵蓋1K、3K、6K、12K、24K、48K;碳絲產能5500噸/年,產品性能達到了日本東麗公司T400級碳纖維水平,并突破了T700級技術指標;航天材料部件、硬質復合碳氈、加熱制品、無人機等已形成批量生產。
  基于碳纖維在原料、集群、科研等方面的優勢,2010年1月,吉林市被國家科技部認定為全國唯一的國家級碳纖維高新技術產業化基地;2013年12月吉林經開區被吉林省科技廳認定為省級碳纖維及制品高新技術特色產業基地;2014年4月被吉林省工信廳命名為高新技術纖維(碳纖維)及差別化纖維省級特色工業園區。
國產碳纖維關鍵生產裝備發展現狀

▲西安富瑞達科技發展有限公司董事長劉永華
  劉永華表示,隨著國內碳纖維生產工藝技術的發展和突破,碳纖維生產裝備在滿足生產企業使用的基礎上會向產能化、智能化、節能化的方向發展,以此更好地滿足碳纖維生產企業降低綜合生產成本、提高纖維性能和穩定性。
  產能化方面:隨著各碳纖維生產企業不斷地加大單線產能,絲束運行速度越來越快、運行密度越來越大,急需解決之前未得到重視的問題。以高、低溫炭化裝備為例,在產能化的發展歷程中逐步解決了廢氣排出,絲束除濕、穿絲、帶絲,低溫炭化爐爐膛變形等問題。
  智能化方面:裝備的智能化日益受到碳纖維生產企業的重視,整條生產線使用DCS控制的企業日趨增多,單臺關鍵設備使用獨立PLC系統控制的企業也越來越多。通過裝備智能化可以使裝備運行更平穩,連續使用壽命更長;使生產更穩定、操作更規范、現場人員更少,使企業更受益。
  節能化方面:通過對氧化爐表面及門廊、新風換熱器、低溫炭化爐表面等溫度較低的熱量進行回收,利用溴化鋰制冷技術供應生產車間制冷使用;對高低溫炭化爐廢氣管路、焚燒爐外表面等溫度較高的熱量進行回收,做升溫處理,使其溫度達到可利用溫度;利用原絲車間的低品質、低熱量的蒸汽制冷等。
聚丙烯腈基碳纖維高效制備技術研究

▲威海拓展纖維有限公司總經理叢宗杰
  叢宗杰介紹了聚丙烯腈基碳纖維高效制備的三種技術途徑,即提速(提高紡絲速度)、提束(增大纖維絲束)、單耗(降低單位成本)。
  提速方面,干噴濕紡高紡速關鍵技術在于聚合時需大容量聚合釜傳質傳熱;紡絲時需控制空氣層高度穩定,快速凝固成型過程中調控好凝固浴內溫度場、濃度場等,合理搭配牽伸倍數,保證絲束在牽伸時不受損傷;碳化時需高效均質預氧化等。
  提束的關鍵技術在于大容量聚合釜傳質傳熱、紡絲過程中高效水洗、避免預氧化爐污染等。國內具備生產大絲束能力主要的碳纖維廠家有藍星、吉林精功、上海石化、威海拓展等,目前已實現了24K碳纖維千噸級批量生產,并在碳梁上得到應用驗證。
  單耗則可通過溶劑回收利用、生產線(氧化、低碳、高碳)熱能綜合利用、數字化生產控制等來實現。
碳纖維復合材料氫能領域應用技術

▲山東大學教授朱波
  朱波指出,碳纖維在氫能源領域應用廣泛,既是高壓儲氫罐體的增強材料,又可以作為氫燃料電池的擴散層,還可以作為儲氫材料使用。在固態儲氫系統方面,與傳統活性炭吸附材料不同,活性碳纖維的孔徑直接開口于纖維表面,大大縮短了吸附過程中吸附質的吸附路徑,且其比表面積更大,微孔所占比例相比傳統活性炭材料更高,介孔、大孔含量很少。
  活性碳纖維儲氫未來發展趨勢包括:高比表面積和孔容積超級活性碳纖維的制備,活性碳纖維的孔徑可控性制備,活性碳纖維的孔徑調控工藝,活性碳纖維-催化劑復合儲氫技術和活性碳纖維-高壓系統復合儲氫技術。朱波表示,碳纖維在氫燃料電池電極上的應用(指其在質子交換膜燃料電池中的應用)前景廣闊。在氫能源汽車上,碳纖維不是選配件,而是必須件。
2018年全球碳纖維復合材料市場分析

▲廣州賽奧碳纖維技術有限公司總經理林剛
  林剛從需求、應用、理論產能、成本、區域、銷售等多方面,對2018年中國和全球碳纖維及復合材料市場及供需情況做了詳盡分析。在此基礎上,圍繞體育休閑、風電葉片、汽車、壓力容器、混配模成型、軌道交通等主要應用領域,解讀了碳纖維復合材料應用的特點、發展趨勢,并分享了他基于全球碳纖維產業因市場需求驅動發生的變化的思考和建議。
  林剛認為,近20年的發展使中國碳纖維產業的思想逐步成熟與平靜,開拓創新已有基礎;中國碳纖維發展商業模式已經基本形成:航空航天小絲束、工業用小絲束與工業用大絲束三大商業模式及發展模式已基本清晰;工業用大絲束具有廣闊的重新定義與世界標準的空間:量身定制、規模效應及價值鏈低成本要求之下,纖維到應用的價值鏈會高度集成。大小絲束的高性能技術與低成本技術的融合,將成為業界重要的潮流。中國碳纖維要在自己創造的應用生態環境中,去創新創造,為全球產業奉獻獨特價值。
 2000噸級碳纖維整線裝備的研發及應用

▲浙江精功科技股份有限公司總經理助理孫鋒
  孫鋒表示,目前國內碳纖維核心設備大部分是進口,存在設備與工藝不匹配、生產線的運行效率受影響、產品成本難以下降、后期售后服務和改造能力跟不上等問題。同時受國際關系影響,碳纖維進口設備有“卡脖子”現象,加上漫長的許可證審批過程,都會影響碳纖維生產企業正常運行和計劃。
  基于此,精功科技從2013年開始布局碳纖維裝備產業,先后成立碳纖維裝備分公司和研究院,已設計完成3m寬幅(2000噸級)生產線3條。經過多年實踐,成功積累了碳化裝備的設計、制作、裝配、調試等經驗,培養了大批專業設計人員和工程隊伍及工藝人員,形成了具有自己特色和優勢的碳化生產線整線設計方案。2000噸級碳纖維裝備的開發,可提高單線年產能,實現設備運行穩定性,提高余熱回收率,從而可降低碳纖維碳化過程的單位成本,促進碳纖維產業發展。


  不忘初心,建功立業


  對碳纖維產業的整體發展,端小平提出幾點思考:一是行業周期和成熟度。以滌綸行業為例,滌綸行業到發展到基本成熟,基本用了30年,每10年會有一個周期,會有規模比較大的一次整合,促進這種整合和變化背后的原因主要是兩點,一是技術進步,二是金融危機。滌綸行業過去30年有3次大的整合和變化,結果是發生企業并購重組,有企業破產,也有新進入者出現。碳纖維技術難度大,但是社會整體技術進步是加速度的,所以仍然可以假設碳纖維產業基本成熟需30年,如果從2005~2007年開始算起,距離2035年還有十六七年時間。目前,行業已經經歷了一次調整,已經有出局的企業,本輪調整基本接近尾聲。到2035~2037年,產業距離成熟已經走完了40%的路程,在此過程中,機遇和挑戰并存。二是產業所有制成份的變化。2005年之前基本是國有在主導,從光威、神鷹進入,逐漸演化為民營在主導。目前經歷第一次整合后,似乎又出現了國有加大進入力度的趨勢。這種現象會帶來什么影響?值得思考。三是計劃跟不上變化。前幾年人們以為汽車行業的風口很快就要來了,但這兩年并沒看出來汽車領域輕量化有放量的趨勢。盡管如此,我們還是要做深入研究,汽車產業為何沒出現大規模應用,可能是技術上的原因阻礙了其大量應用。這兩年風電行業風生水起。未來,也可能會出現我們之前沒想到的應用領域。四是碳纖維產業鏈關聯度較高,研發主導不能輕易下結論,但一體化是方向。總之,碳纖維行業要“不忘初心,牢記使命”,打造世界一流的碳纖維及復合材料產業,突破產業關鍵技術及材料,為國民經濟和國家重大工程建設建功立業。

▲中國工程院院士蔣士成接受記者采訪

▲吉林化纖集團有限責任公司董事長宋德武接受記者采訪

▲與會嘉賓參觀吉林化纖集團碳纖維原絲及碳化生產線

 

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