中國(guó)碳纖維之囧

○ 文/張曉君 趙淑玲

發(fā)展碳纖維復(fù)合材料，可提高碳纖維產(chǎn)品的附加值。石化企業(yè)應(yīng)延伸碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)碳纖維產(chǎn)品上下游生產(chǎn)、研發(fā)一體化，并指導(dǎo)用戶應(yīng)用，發(fā)揮技術(shù)支持和市場(chǎng)開拓功能，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

11月14日，隨著不同紋路的碳纖維布編織出來，吉林石化碳纖維產(chǎn)品與油田抽油桿項(xiàng)目相配套的產(chǎn)業(yè)鏈取得突破性進(jìn)展。

據(jù)了解，吉林石化碳纖維廠碳纖維新型復(fù)合材料試驗(yàn)裝置今年10月底建成后，已生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。這套具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線，將形成年產(chǎn)10萬(wàn)平方米碳布和年產(chǎn)10噸短切纖維的產(chǎn)能，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域的空白。

纖維建設(shè)熱一浪高過一浪

“我們復(fù)合材料主要在以下兩方面推廣。一是碳纖維連續(xù)抽油桿項(xiàng)目，計(jì)劃11月底在新疆油田開展井下試驗(yàn)。二是碳纖維扶正器項(xiàng)目。該項(xiàng)目已經(jīng)在吉林油田完成井下試驗(yàn)。下一步，準(zhǔn)備在中石油其他油田推廣應(yīng)用。我們計(jì)劃在明年開始全面推廣應(yīng)用碳布和短切纖維?！痹擁?xiàng)目技術(shù)人員王立偉滿懷信心地說。

●用碳纖維制造的自行車，比鋼鐵材料更為輕便、堅(jiān)固耐用。 供圖/CFP

近年來，我國(guó)共有近40家企業(yè)已建成或正在建設(shè)碳纖維原絲生產(chǎn)裝置。其中，已建成原絲能力7110噸，碳化能力3342噸；在建原絲能力3.2萬(wàn)噸，碳化能力1.48萬(wàn)噸；計(jì)劃建設(shè)原絲能力6.8萬(wàn)噸，碳纖維生產(chǎn)能力3.15萬(wàn)噸。中國(guó)化工、中國(guó)建材、中國(guó)恒天等大型企業(yè)均進(jìn)入這一領(lǐng)域。僅“十一五”期間，國(guó)內(nèi)用于碳纖維行業(yè)的投資已超過百億元，還不包括擬建項(xiàng)目。

目前，我國(guó)碳纖維建設(shè)熱潮一浪高過一浪，國(guó)家又出臺(tái)了相關(guān)扶植規(guī)劃。但是，我國(guó)碳纖維發(fā)展仍處于低端產(chǎn)品多、高端產(chǎn)品少，關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備難以突破。碳纖維行業(yè)要想趕上國(guó)外先進(jìn)水平尚需時(shí)日。

正視差距 關(guān)鍵技術(shù)還未突破

資料顯示，碳纖維可通過丙烯腈、瀝青和黏膠三種基礎(chǔ)原料進(jìn)行制備，分別得到聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和黏膠基碳纖維。由于PAN基碳纖維在性能和收益上的明顯優(yōu)勢(shì)，因此占據(jù)了全世界碳纖維產(chǎn)量的90%以上。PAN基碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)，是鋼鐵的重要替代材料。制備原理涵蓋了化學(xué)工程、高分子合成、化學(xué)纖維和材料學(xué)等多個(gè)學(xué)科，是一個(gè)多學(xué)科交叉的復(fù)雜系統(tǒng)工程。

據(jù)國(guó)家碳纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基碳纖維產(chǎn)業(yè)推進(jìn)組負(fù)責(zé)人陳寶善介紹，目前國(guó)際碳纖維市場(chǎng)大部分被來自日本、美國(guó)等地區(qū)的企業(yè)瓜分。日本東麗公司、東邦公司和三菱人造絲公司控制著小絲束的市場(chǎng)；美國(guó)福塔菲爾(Fort-afil)、卓爾泰克(Zohek)、阿爾迪拉(Aldila)、德國(guó)愛斯奇愛爾(SGL)四家公司控制著大絲束的市場(chǎng)。值得一提的是我國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)塑公司，占有近10%的低端產(chǎn)品市場(chǎng)份額。

縱觀我國(guó)大陸碳纖維行業(yè)發(fā)展，盡管起步于上個(gè)世紀(jì)60年代，和日本、美國(guó)幾乎同時(shí)進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，但此后因多種原因，技術(shù)研發(fā)基本處于停滯狀態(tài)。而美國(guó)、日本的碳纖維技術(shù)在上世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)了迅猛發(fā)展。

直到2001年，我國(guó)碳纖維研發(fā)才重新提到議事日程?！笆晃濉逼陂g，碳纖維科技研發(fā)開始步入上升軌道。通過國(guó)內(nèi)纖維生產(chǎn)企業(yè)和科研院所的努力，在碳纖維技術(shù)、工藝、裝備等方面的研發(fā)，取得了大量科研成果。比如國(guó)內(nèi)T300碳纖維工藝及生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)掌握，產(chǎn)品質(zhì)量可以達(dá)到T300的水平。

不容忽視的是，我國(guó)碳纖維工業(yè)化試驗(yàn)中仍存在著產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等技術(shù)問題，高性能碳纖維的研發(fā)還處于小試或中試階段，無論在產(chǎn)量和性能上，與國(guó)外相比還有很大差距，實(shí)現(xiàn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化的全面升級(jí)任務(wù)異常艱巨。

缺少規(guī)劃 低端產(chǎn)品已過剩

從上游聚丙烯腈到下游高性能碳纖維復(fù)合材料制品的應(yīng)用，需要跨越形成了很長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈，其中每一鏈段都飽含高精尖的技術(shù)與品質(zhì)。加之國(guó)內(nèi)碳纖維行業(yè)興起較晚，產(chǎn)品又具有軍民兩用特殊性，要打通這條產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)屬不易。

通過長(zhǎng)期的實(shí)踐與探索，黃河流域已初步形成以流域?yàn)閱卧饔蚺c區(qū)域相結(jié)合、水利與環(huán)保相聯(lián)合的黃河水資源保護(hù)管理體系，同時(shí)，黃河流域在構(gòu)建流域水功能區(qū)劃及水資源保護(hù)規(guī)劃體系、依法強(qiáng)化以入河排污口為重點(diǎn)的水功能區(qū)管理、積極探索水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)、完善突發(fā)性水污染事件應(yīng)急機(jī)制、加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)、不斷提高水資源保護(hù)現(xiàn)代化水平和科技支撐能力等方面也取得了顯著成效。這些有益的探索，為形成有黃河流域特色的水功能區(qū)納污紅線管理模式打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

另外，受碳纖維企業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定影響，產(chǎn)品品質(zhì)波動(dòng)大，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，出現(xiàn)了下游用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)貨評(píng)價(jià)不高、采購(gòu)態(tài)度不積極等問題。

這些都反映出我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈存在不均衡發(fā)展的現(xiàn)象，以及當(dāng)前國(guó)產(chǎn)貨的尷尬處境。更令人擔(dān)憂的是，低端產(chǎn)品出現(xiàn)供大于求的局面。

目前，國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)能主要集中在中低端的T300級(jí)，主流規(guī)格為3K和12K，其中3K產(chǎn)品主要用于織碳纖維布，12K產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)預(yù)浸料。這兩個(gè)行業(yè)的消耗量占中國(guó)市場(chǎng)碳纖維總消耗量的90%以上。受產(chǎn)能和產(chǎn)量快速增長(zhǎng)影響，國(guó)內(nèi)T300級(jí)市場(chǎng)已出現(xiàn)供大于求局面，具體表現(xiàn)為行業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)加劇，產(chǎn)品價(jià)格不斷下滑，生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)虧損。同時(shí)，國(guó)外大量低端產(chǎn)品的涌入加劇了市場(chǎng)的嚴(yán)峻性。2011年，進(jìn)口貨的市場(chǎng)占有率為85%左右，而國(guó)內(nèi)兩大生產(chǎn)廠家威海拓展和中復(fù)神鷹依靠企業(yè)規(guī)模大、市場(chǎng)進(jìn)入早，市場(chǎng)占有率僅為12%。

低端產(chǎn)品過剩日益凸顯，高端產(chǎn)品在等米下鍋。隨著碳纖維在工程修補(bǔ)、飛機(jī)制造、汽車及其部件的應(yīng)用，以及電子設(shè)備套殼、醫(yī)療器械、深?？碧胶托履茉撮_發(fā)等方面的應(yīng)用，對(duì)碳纖維的需求將逐步放大。我國(guó)在2020年有可能超過美國(guó)，成為全球第一大消費(fèi)國(guó)。

這些領(lǐng)域?qū)μ祭w維產(chǎn)品品質(zhì)有更高的要求。而國(guó)內(nèi)高端產(chǎn)品大多處于中、小試階段，工業(yè)化生產(chǎn)尚未形成，產(chǎn)業(yè)需要加快速度發(fā)展才能滿足需求。

步履艱難 國(guó)外模式難復(fù)制

有人說我國(guó)碳纖維發(fā)展的歷史，具有典型的中國(guó)特色。各自為戰(zhàn)，大干快上，相互復(fù)制，處于無序發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，與國(guó)內(nèi)徘徊不前形成鮮明對(duì)比的是，土耳其AKSA腈綸公司2007年起步，短短幾年其Aksaca碳纖維性能品級(jí)從A-42一下子突破A-49，在中國(guó)市場(chǎng)創(chuàng)造了銷售1500噸碳纖維的奇跡，年銷售量比中國(guó)全部碳纖維企業(yè)年實(shí)際銷售總量還多，令人驚嘆。

業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)為，究其深層次原因是體制的差異造成了這種局面。

一是自主創(chuàng)新能力差，投入資金少。我國(guó)的技術(shù)發(fā)展長(zhǎng)期以來以跟蹤模仿為主，缺乏自主創(chuàng)新。目前世界上公認(rèn)的創(chuàng)新型國(guó)家科技進(jìn)步產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)率在70%以上，研發(fā)投入占GDP的比例一般在2%以上，對(duì)外技術(shù)依存度指標(biāo)一般在30%以下。而我國(guó)科技投入占GDP比重1.5%的目標(biāo)迄今仍未實(shí)現(xiàn)，對(duì)外技術(shù)依存度高達(dá)50%。碳纖維行業(yè)就是一個(gè)例子，技術(shù)研發(fā)難以突破。

二是高端人才缺失，科研氛圍不強(qiáng)。目前，不少科研單位把大量時(shí)間花在跑課題、要經(jīng)費(fèi)、寫總結(jié)上，難以形成一心一意搞科研的氛圍，整個(gè)科研體系尚未形成以企業(yè)為主導(dǎo)的科研體系。另外，我國(guó)高端人才流失嚴(yán)重，能躋身國(guó)際前沿、參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略科學(xué)家更是鳳毛麟角。

三是產(chǎn)學(xué)研銜接不夠?？茖W(xué)與工程的矛盾，演變成專家與企業(yè)的矛盾，這對(duì)我國(guó)碳纖維的發(fā)展極為不利。

面對(duì)這些原因，業(yè)內(nèi)人士呼吁，過去的發(fā)展思路導(dǎo)致碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈走入困境，現(xiàn)在不妨創(chuàng)建碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合會(huì)等舉措。這將是中國(guó)碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈健康、有序發(fā)展的有益思路。

鏈接

碳纖維復(fù)合材料

碳纖維復(fù)合材料是由碳元素組成的一種特種纖維，是目前世界高科技領(lǐng)域中十分重要的新型工業(yè)材料，強(qiáng)度高、模量高、耐高溫、抗蠕變、耐疲勞性好，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，市場(chǎng)前景廣闊，在國(guó)防、軍工及油田、建筑材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。