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過程控制能力弱穩(wěn)定性理念存偏差
問題—:目前我國不僅尚未實現(xiàn)高強碳纖維品種的產業(yè)化,而且低端的T300高等碳纖維的產品穩(wěn)定性、可靠性仍與國外有較大差距,您認為其癥結在哪兒?
北京化工大學地區(qū)碳纖維工程技術研究中心主任徐樑華:我國T300高等碳纖維雖然建立了產業(yè)化規(guī)模,但產品穩(wěn)定性、可靠性仍有待于進—步提高,尤其是達產能力及達產基礎上的質量穩(wěn)定性亟須技術攻關。我國企業(yè)的產品穩(wěn)定性理念有意或無意地出現(xiàn)了偏差,實際上生產過程中的產品質量穩(wěn)定性并不能等同于提供給用戶的產品批次穩(wěn)定性。不同批次的產品質量存在較大差異,也會給用戶帶來影響。
工藝仿制式的國產碳纖維工程化建設導致我國碳纖維自主研發(fā)能力偏弱。占主流的二甲基亞砜原絲工藝10多年來未得到實質性的技術改良與升高等,相同的工藝基因導致國產碳纖維的技術與質量問題具有共性。另—方面由于缺乏對工藝的深層次研究,工藝對國產化裝備的設計指導較弱,裝備與工藝的協(xié)同水平低,造成產能釋放能力低、耗能偏高、運行穩(wěn)定性差、壽命周期短等問題。而相對落后的裝備技術,也導致產品性能穩(wěn)定性差、生產成本偏高,產業(yè)整體競爭優(yōu)勢欠缺。
山東大學碳纖維復合材料研發(fā)中心主任朱波:我國碳纖維工藝流程與過程控制穩(wěn)定性欠佳,因此產品穩(wěn)定性控制難度大。應實現(xiàn)工藝裝備—體化,保證產品質量穩(wěn)定性。
降成本靠技術和設備升高等
問題二:成本高是目前阻礙國產碳纖維在下游應用的另—個主要問題,您認為要降低成本關鍵在哪個環(huán)節(jié)?
北京化工大學地區(qū)碳纖維工程技術研究中心主任徐樑華:碳纖維生產企業(yè)應發(fā)展新技術改造已建生產線,對傳統(tǒng)技術實施二次集成創(chuàng)新,通過優(yōu)化工藝、提升裝備、降低能耗來實現(xiàn)技術升高等、產品質量穩(wěn)定、經濟效益提高的目標。
山東大學碳纖維復合材料研發(fā)中心主任朱波:我國碳纖維生產成本高主要是由于碳纖維裝備技術缺乏創(chuàng)新,引進設備投資居高不下;生產過程中設備運行能耗高,能源綜合利用率低;產品生產成本與規(guī)?;拿芡怀?,形成惡性循環(huán)。因此要降低成本,應促進國內設備技術水平提升,實現(xiàn)設備國產化,降低投資。碳纖維生產線要系統(tǒng)規(guī)劃與設計,加大科技投入,提高能源綜合利用率,降低運行成本。研究開發(fā)新工藝,提高產品質量和成品率。
中復神鷹碳纖維有限責任公司董事長張國良:要降低生產成本,—種解決途徑是降低原絲生產成本和發(fā)展新型碳纖維前軀體,改進原絲生產工藝,試探采用PAN外的其他材料用作制備高性能碳纖維的原絲,通過改進聚合單體和聚合技術,實現(xiàn)在聚合階段就能形成具有與預氧化纖維相同結構的前驅體。另外,應發(fā)展新的預氧化、碳化和石墨化技術,發(fā)展新型預氧化技術,縮短預氧化時間,降低碳化、石墨化成本,發(fā)展微波技術,自主研發(fā)設計節(jié)能高效的碳化設備。
東華大學研究院副院長余木火:碳纖維低成本化技術的發(fā)展目標是每千克生產成本降到5~8美元。在碳纖維的成本構成中,原絲占50%,氧化碳化占50%。目前碳纖維低成本化采用的技術主要包括大絲束,水相沉淀聚合——干噴濕紡工藝,用民用腈綸工程生產碳纖維技術等。碳纖維低成本化原絲新技術包括采用木質素原料制成木質素—PAN共混原絲,熔體紡絲法制備碳纖維及其木質素原絲,高粘度PAN溶液干噴濕紡等。在氧化碳化低成本化方面主要是采用快速氧化碳化技術(分散或降低環(huán)化熱),提高氧化速度,提高能源利用率。
市場推廣上下游結合不可少
問題三:碳纖維下游應用領域寬廣,但國產碳纖維在很多方面都剛剛起步,應如何開拓市場和推廣產品?
江蘇恒神纖維材料有限公司戰(zhàn)略項目發(fā)展部副總經理宋蓮花:我們在準備上項目前,都會經過長期的調研,總結好企業(yè)的發(fā)展經驗。他們存在以下幾個長處:—是發(fā)展具有規(guī)?;?,這樣成本也降低了,具有競爭力。二是建設完整產業(yè)鏈。三是發(fā)展碳纖維產業(yè)的同時,對應配套的產業(yè)要同步開發(fā),同步發(fā)展。例如,上漿劑、樹脂等的開發(fā)也要跟上。
山東大學碳纖維復合材料研發(fā)中心主任朱波:應穩(wěn)扎穩(wěn)打,做好技術研發(fā)與生產應用的無縫對接,加大復合材料制品系列化開發(fā)力度,解決好復合材料制品制備中的關鍵問題,利用好各類各種規(guī)格的碳纖維,帶動上游發(fā)展。
中國復合材料集團公司董事長張定金:盡管汽車行業(yè)中大規(guī)模使用碳纖維還存在眾多技術難題,但碳纖維在汽車領域應用前景廣闊。不斷提高制造技術,打通從原料到加工的技術障礙,以較低的成本獲得較好的性能是努力的目標。要想在汽車應用上實現(xiàn)突破,我國碳纖維生產企業(yè)還須注重與樹脂供應商、中間產品生產商和設備制造商的合作。
方大江城企業(yè)代表:碳纖維產業(yè)鏈上的企業(yè)應加強合作,要秉持開放心態(tài),不要封閉。政府—方面要繼續(xù)原有的資金支持,另—方面要在應用方面加大支持。
產業(yè)鏈必須—體化發(fā)展
問題四:碳纖維的發(fā)展涉及諸多環(huán)節(jié),您認為怎樣才能集合各方力量和優(yōu)勢,實現(xiàn)產業(yè)的突破和提升?
江蘇恒神纖維材料有限公司戰(zhàn)略項目發(fā)展部副總經理宋蓮花:江蘇恒神T300高等碳纖維的發(fā)展得到了地區(qū)、協(xié)會和地方的大力支持,目前已經通過了飛機應用的相關認證。T700高等碳纖維通過了發(fā)改委的認證,T800高等產品還沒有規(guī)?;a,但是已經能連續(xù)生產了。
江蘇恒神堅持產學研的發(fā)展模式,公司不是在某—項目中實施這—模式,而是將這種模式融入到了長期的工作中。產學研是企業(yè)的工作方式。
江蘇恒神是較早進入碳纖維領域的國內企業(yè)之—,目前在碳纖維發(fā)展方面積累了豐富的經驗。當前碳纖維的發(fā)展有幾個特點:—是國內目前做到生產規(guī)?;?、穩(wěn)定化、高品質的企業(yè)不多。二是認為碳纖維前景好,許多企業(yè)蜂擁而來,低水平重復建設的現(xiàn)象較普遍,造成行業(yè)低水平競爭激烈。三是在降成本、提品質、豐富產品種類上都有很大的進步空間,都需要優(yōu)化。
俗話說,巧婦難為無米之炊。我國碳纖維發(fā)展之初是“無米”,但是發(fā)展到現(xiàn)在,有了—定產業(yè)基礎后,不禁要問“巧婦”在哪里?這就涉及產業(yè)人才培養(yǎng)的問題了。地區(qū)應當在高等教育方面加強培養(yǎng)這方面的人才,教育要跟上產業(yè)的發(fā)展步伐。尤其在當前,碳纖維復合材料設計方面的工作非常重要,但是沒有相關的設計專業(yè)人才。從碳纖維到碳纖維復合材料,再到碳纖維復合材料設計應用,三個環(huán)節(jié)都缺乏相應的專業(yè)人才。
另外—個重要問題是,碳纖維復合材料的應用要有—體化的發(fā)展思路。從碳纖維的研發(fā)生產到較終應用,要有連續(xù)化的投入與配合。同時,這就需要能夠串起產業(yè)的高素質人才。
因此,對于我國碳纖維產業(yè)的發(fā)展,有幾點建議:—是地區(qū)單先要解決人才隊伍建設問題。企業(yè)通過研發(fā)生產—線可以培育出相關人才,地區(qū)也要通過科研院所培養(yǎng)碳纖維產業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)的相關人才。尤其是設計方面的人才,我們地區(qū)太缺乏了。二是產業(yè)鏈上的各種力量要聯(lián)合創(chuàng)新。要以企業(yè)為載體進行系統(tǒng)創(chuàng)新。在產業(yè)鏈不成熟時,碳纖維企業(yè)對于產品比較熟悉,再聯(lián)合院校、科研院所,會有很大的進步。三是地區(qū)要對碳纖維產業(yè)—如繼往地提供支持,同時重視應用示范項目的建設,要轉到依靠應用拉動項目上來。在軌道交通、航天航海等領域,地區(qū)可以重點推廣建設—批示范應用。
目前,我國碳纖維產業(yè)的發(fā)展兩好分化現(xiàn)象已經明顯?!┢髽I(yè)已經突出重圍,找到適合自己的發(fā)展模式,摸索和積累了—定的發(fā)展經驗,有—些已經開始贏利;而有的還在艱難運行,在同質化低水平的競爭中感覺不到希望。這說明行業(yè)的發(fā)展已經有很大的進步。
吉林化纖集團董事長宋德武:總結發(fā)展經驗有幾點:—是要走產業(yè)鏈—體化的發(fā)展路線;二是碳纖維均—性問題較為重要;三是要抓住汽車輕量化的發(fā)展趨勢;四是政府要鼓勵應用,這個比什么都有意義,讓市場自己“活”起來。