中國PAN基碳纖維技術和產業發展狀況

中國PAN基碳纖維技術和產業發展狀況

PAN碳纖維是軍事工業用量大、使用面廣、地位極為重要的關鍵性高性能纖維材料,是各類軍用高強、高模、高強高模型復合材料的原料及技術基礎。以碳纖維復合材料為典型代表的先進復合材料,作為結構、功能或結構/功能一體化構件材料在軍機、導彈、運載火箭和衛星飛行器上發揮著不可替代的作用,是戰略性新材料。正因為如此,西方國家把碳纖維視為戰略物資,長期對我國在軍事方面的應用實行禁售、禁運政策,企圖制約我國國防工業發展。

碳纖維在民用領域也得到廣泛應用,如文體休閑制品、建筑補強、風力發電、深井采油、高速交通等高新技術領域,其市場規模不斷擴大。在經濟高速發展中,我國碳纖維復合材料制品也獲得快速發展,特別是我國已成為體育休閑用品生產大國,每年需大量進口碳纖維,約占世界總產量的1/5。

鑒于碳纖維對國防技術和民用高新技術的重要性,本世紀初,碳纖維技術和產業發展再次受到國家重視,在國家相關科技計劃支持下,技術研發取得系列突破,產業化快速起步,實現了從無到有的轉變,軍工需求供應緊張的局面得以緩解。國內生產的CCF-1碳纖維(1 K/3 K/6 K)質量已經接近或達到日本東麗公司T300水平,國產碳纖維已成功用于航空航天工業,并實現批量生產供應。更高級別的碳纖維產品研發也取得良好進展,預計在1～2年內相當于日本T700,T800級別的產品,將會批量或小批量供貨。

據不完全統計,我國已有30余家企業參與碳纖維或原絲生產。其中,已建成碳化生產能力3 000余噸;在建碳化生產能力近1.5萬噸;計劃建設碳纖維生產能力3萬余噸。但應該看到,目前我國碳纖維研發和產業化水平尚處于科學認知提升、系列化技術突破和產業化起步階段,尚未真正形成碳纖維產業和技術體系,與國外產品相比仍存在較大差距。如:存在毛絲多、性能離散性和工藝性差、穩定性差、使用工藝性能差等,影響大規模工業應用;產業沒有規模效應,產品能源、原材料、溶劑消耗遠大于國外,生產效率低,成本高于國際市場售價;碳纖維性價比低,競爭力差,尚難打開市場。為了使我國碳纖維技術和產業健康發展,提出以下建議:①建議把象碳纖維等這樣技術復雜,研發、產業化難度大,周期長,單獨的企業或研究單位難以獨立完成,依靠市場機制效率不高的重要新材料納入“科技創新舉國體制”,最好單獨確立“新材料專項”,如果不能單獨立項,也應納入諸如“大型飛機”,“載人航天與探月工程”等項目中安排;②我國碳纖維技術約落后日、美20年以上,因而加大研發力度仍是我國當前在此方面的工作重點。建議各級政府科技部門和企業在"十二五"期間加大碳纖維技術投資力度,全方位支持碳纖維技術研究,取得一批具有自主知識產權的創造發明,突破技術瓶頸,縮短與國外差距,這才是發展中國碳纖維產業的根本出路;③支持以企業為主體,研究單位參加的產業聯盟建設,在知識產權專家參與下,研究專利戰略,建立完整的知識產權保護體系,優化我國自主創新環境,盡快制定符合我國國情的碳纖維質量標準,推行科學、公正、透明的產品質量檢測認定辦法,建立誠信、務實、科學、嚴謹的行業風尚;④提高碳纖維產業準入門檻,規范在建產能,防止盲目無序發展,建立穩定的國產碳纖維市場,制定和修改相應復合材料產業標準,為國產碳纖維大批量使用奠定基礎,研究防止西方國家打壓我國碳纖維產業的預案,包括壓價傾銷、收購兼并、在中國建廠等,建議政府提高外國企業在中國獨資或合資建碳纖維生產企業的審批門檻,適當提高碳纖維及制品進口稅率及其他非關稅壁壘。

李克健 國家自然科學基金委員會研究員,國家新材料產業發展戰略咨詢委員會副秘書長,《新材料產業》雜志指導委員會副主任,中國生物材料委員會顧問等。2000年起協助師昌緒院士組織我國碳纖維的研究與開發。