高性能碳纤维产业技术创新与发展简报
中国碳纤维行业长期被日美企业垄断，但近年来取得了长足的进步。碳纤维的生产起步于20世纪60年代，在技术上日美仍处于领先地位，尤其是日本的东丽公司在高性能碳纤维领域处于领导地位。然而，中国的碳纤维工业在与日本的研发同步进行的过程中，经历了低水平阶段、技术转型和快速发展阶段。通过长期的自主研发，中国打破了国外技术壁垒，目前碳纤维产业化取得了显著的进展。 国产碳纤维产能扩张加速，多家企业宣布扩产。2017年之前，中国主要依赖进口碳纤维，但自2017年起，国产碳纤维产能扩张迅速。2022年，国产碳纤维供应量首次超过进口量，达到4.5万吨。截至2022产量已打57.09万吨，产量翻了12.7倍，增速已达35%左右。在此背景下，多家碳纤维制造企业，如吉林化纤、宝旌碳纤维、中复神鹰等，宣布扩产计划，国产化进程逐渐加剧，并计划在2022-2023年完成，推动全球碳纤维产能的快速扩张。 碳纤维产业链相对较长，技术壁垒较高。碳纤维的生产过程涵盖预氧化、炭化、预浸料等多个环节，需要控制3000-5000个技术参数。该产业链涉及设备、技术、资金和产品质量等多方面要求，其中中游环节是核心。因此，碳纤维产业链的发展需要克服技术挑战，提高产品质量，满足市场需求。 聚丙烯睛基碳纤维作为行业高发展领域一直是近年研究热点，我国聚丙烯腈基碳纤维的研制开发已有多年历史。从上世纪后期开始研制碳纤维，建设了小试装置和中试装置，初步建立了工业基础。近年来，力学性能有所提高。然而，由于技术设备落后、生产规模小以及产品质量不稳定等问题，我国碳纤维的质量和产量一直无法满足需求，市场被国外产品占领。其中，原丝质量问题是制约我国碳纤维发展的重要因素之一。原丝作为碳纤维成本中占比最大部分是这一领域中的关键技术突破点，但国产原丝存在纤度大、强度低、离散系数大、缺陷、裂纹与孔洞等问题，限制了其广泛应用。由于碳纤维广泛应用于关键领域，高性能原丝生产技术主要掌握在日本公司手中，难以依靠进口或引进。因此，提高国内原丝质量、提升碳纤维性能成为当务之急。
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