磨劍四十載 突圍碳纖維

○ 文／本刊記者 王秀娟

磨劍四十載 突圍碳纖維

○ 文／本刊記者 王秀娟

碳纖維人將以“敢為人先、不畏艱難、合力攻堅、忘我奉獻”的登天精神為指引，肩負起推動新一代增強材料革命的重任。

6月16日下午18時37分，“神九”準時發射。在大部分人守在電視機旁的同時，也有為數不多的幸運兒得以酒泉現場觀看“神九”的發射。其中就有幾名是來自中國石化集團的勞模代表。他們之所以能親歷這一歷史瞬間，是因為中國石化集團旗下的潤滑油分公司乃是支持“神舟”系列宇宙飛船多次發射的航天合作伙伴。

一個國家的飛天夢是全國人民共同努力的結果，這其中，當然包括了石油石化人的心血與汗水。多少不為人知的石油石化人不計名利、默默耕耘，為的就是打造通往天空的“登天梯”。

有這樣一個身影，每天都在排列整齊、藍瓦白墻的廠房里的各個車間游走，他頭頂寶石花的防空帽，臉上架著一副眼鏡，一身灰白色工裝顯得格外素凈，與人交談時臉上總是洋溢著真誠的笑容，耐心地給廠區工人做著指導和講解。他就是中國石油某石化企業碳纖維廠的廠長魯中易（出于保密要求，本文使用化名）。

與魯中易一樣，這普通車間里的每一個工人，都有著一個“飛天夢”，他們手里的高分子石化材料——碳纖維，就是這個通向“飛天夢”的“登天梯”。在這個車間里發生的故事，可以說是石油石化人為我國航空航天事業做貢獻的一個縮影。

突破技術封鎖 續寫“登天”精神

碳纖維是一種兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征的化工新材料，是新一代的增強纖維，以其獨特、卓越的理化性能，廣泛應用在火箭、導彈和高速飛行器等航空航天業。采用碳纖維與塑料制成的復合材料制造的飛機、衛星、火箭等宇宙飛行器，不但推力大，噪音小；而且由于其質量較輕，所以動力消耗少，可節約大量燃料。

事實上，我國的碳纖維研究起步并不算晚，從上個世紀70年代開始就已經開始對碳纖維事業的追求，但由于科技創新的投入不足和市場因素，和國際先進水平比，我國大多數產品的技術水平較低，更沒有什么路徑和經驗可循。

2002年，魯中易被委派進行這一項目的攻關。當時，我國剛剛開始對碳纖維生產工藝的探索，國內沒有任何可以借鑒和參考的資料。國外銷售到國內的碳纖維民用產品也要提前簽合同，連生產下來的邊角余料都要放到固定的倉庫，回收后運回國外。

“封鎖得太厲害，我們就連想看一下碳纖維成品、摸一下手感都辦不到！”魯中易感慨地說。

千里之行，始于足下。

沒有工藝技術，魯中易帶領科研人員從工藝配方開始摸索；沒有設備，他就組織項目組自己設計制作。為了中試裝置的投料試車，他連續半個多月沒有回家，在裝置上跟蹤工藝參數的變化，隨時調整。每天夜間12時，正是項目組主要成員開會的時間，總結一天的試驗情況，研究下一步的試驗方案。雖然他每天只睡兩三個小時，但是第二天清晨，人們依然會看到他精神抖擻的進入現場。就這樣，在他的帶領下，2003年項目組終于取得了碳纖維原絲中試裝置一次貫通運行的重大突破。

碳纖維四十年磨一劍。能夠造出我們國家自己的碳纖維，是廣大技術人員和工人艱苦奮斗、自力更生、勇于創新、不怕困難取得的一個令人振奮的成果。——國務院總理溫家寶

為了白絲變黑絲 寧愿黑發變白發

原絲是碳纖維生產的中間產品，魯中易習慣叫它白絲。在原絲工藝的開發階段，原絲截面腎型、有孔洞等問題遲遲不能解決，影響了原絲產品性能。為了解決原絲截面不圓的問題，魯中易決心不拿下這個堡壘，絕不回家。他每天進入現場，調整工藝，有時候一連20幾個小時連續試驗。實在困了，就讓其他人盯一下，匆匆打個盹，還囑咐試驗數據一出來，要馬上告訴他。

最后，通過對生產試驗全程監控，魯中易找到了導致產品強度指標波動的根本原因，問題就出在凝固浴那里。凝固浴條件是保證生產高質量原絲最重要的控制參數，因為凝固成型條件達不到要求，碳纖維原絲斷面就出現了孔洞，達不到攻關任務書中要求的圓形，影響了產品性能。魯中易翻閱了大量的文獻資料，反復開展試驗查找初生纖維的成型條件。最后，他提出將低溫成型改為高溫快速成型的試驗方案。十幾天后，終于生產出了圓形切面碳纖維原絲產品，所有指標全部合格。魯中易的臉上露出了欣慰的笑容。

原絲是碳纖維生產的中間品，它的質量將直接影響到碳化單元的生產，攻克原絲關鍵技術瓶頸為碳纖維成套工藝技術開發奠定了堅實的基礎。

原絲斷面問題解決了，并不代表就能順利生產出碳纖維，接下來一個更艱巨的任務擺在了魯中易的前面：將原絲變成“黑絲”，也就是將中間產品的原絲制成真正的碳纖維產品。為了攻克這一大難關，在碳纖維研發的過程中，魯中易有了這樣的一句名言：“寧讓黑發變白發，也要把白絲變黑絲”。這句口號已經成為該企業“登天”精神的現實寫照。

從碳纖維中試裝置流程打通的那一刻起，碳纖維粗細不均、灰分含量高這兩大難題就令魯中易在生產試驗中傷透了腦筋。“只有解決這兩大難題，我們的碳纖維才能滿足航天和國防的要求?！濒斨幸渍f。

魯中易帶領科研人員從頭開始，不僅對每一個工藝配方，每一道生產工序進行全面查找確認，而且帶頭上生產線進行操作，摸索、修訂工藝控制參數。他們將連續聚合改為間歇聚合，完成間 歇聚合釜的放大試驗后，粗細不均的問題得到了解決， 產品的穩定性得到明顯提高，達到了設計要求。

灰份含 量攻關，讓他們在無數次失敗中得到了鍛煉。每一次的失敗對科研人員來講，都是一次沉重的打擊，都是一次痛苦的煎熬。2007年10月20日，當灰分試驗數據顯示灰分含量已經降到了0.3%以下時，試驗裝置沸騰了。這意味著我們的碳纖維產品全部達到了航天標準。這一天，距離國家下達的最后研發期限只剩10天。

突圍產業化 領航碳纖維

碳纖維是一種無機高分子纖維，屬于石油石化產品中“高、精、尖”的一類。在航空航天領域，碳纖維的應用約占30%左右，并且以每年12%的速度遞增，還有一部分適用于體育休閑用品，但大部分還是用于工業。目前，汽車構件、風力發電葉片、建筑加固材料、增強塑料、鉆井平臺等碳纖維新市場也正在興起，壓力容器、醫療器械、海洋開發、新能源等領市場也有待開發。

任何“高、精、尖”的產品除了致力于專有領域之外，最終，都是要往產業化路子發展，否則，其產品的研制生產就失去了意義。美國和歐洲多家研究機構采用不同模型和方法對投資航天領域的回報率進行評估，其評估結果是——每投入1元，將會產生7～12元的回報。碳纖維的科研突破也要向產業化方向發展。

2008年3月，隨著百噸級碳纖維項目的立項，魯中易所在的企業開始了工業化生產的第四次攻關。從設備技術交流、訂貨、工程建設等方面建立綠色通道，特事特辦，提供物資保障，全力支持和滿足碳纖維產業化建設。在項目建設過程中，公司科學組織調整安裝方案，縮短設備到貨的安裝周期，僅用10個月的時間就完成了建設任務，為裝置按時開車投產創造了條件。

2009年5月16日，隨著百噸級碳纖維裝置聚合單元的閥門一道道打開，聚合單元一次投料成功了，這標志著碳纖維工業化生產取得圓滿成功，一舉突破了碳纖維工程放大和工業化生產兩大難題，填補了國內空白。

在此基礎上，他們連續作戰，開發出了千噸級碳纖維工藝技術軟件包，形成了碳纖維立體發展戰略。

●一以貫之的品質帶來信任。蘭州石化曾為“神六”提供航空液壓油，又為“神八”、“神九”立新功。 攝影/常 寧