中国第一家攻克干喷湿纺工艺难题的企业:中复神鹰
 

成果简介

  2018年1月8日,2017年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂举行。中复神鹰碳纤维有限责任公司(下简称为中复神鹰)牵头完成的“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目,荣获国家科技进步奖一等奖。

  “干喷湿纺”是目前公认的制备高性能碳纤维的最先进技术。中复神鹰于2008年开始进行干喷湿纺技术攻关,攻克了碳纤维生产原液制备技术、设备生产技术和PAN纤维快速均质预氧化、碳化集成技术,并构建了具有自主产权的干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化生产体系,建成了首套具有完全自主产权的干喷湿纺碳纤维生产成套装备。经过技术团队多年的日夜奋战,干喷湿纺技术于2012年在国内率先实现产业化,中复神鹰也成为我国唯一、世界第3个掌握该工艺的企业。中国工程院院士孙晋良表示,中复神鹰建成的基于干喷湿纺工艺的碳纤维生产线,其研发技术水平达到国内领先,部分性能指标超过国外同类产品水平,可完全替代进口。

历史背景

  由于碳纤维涉及军工领域,西方国家对碳纤维的成套生产工艺和生产装备实行严格封锁、严格禁运。我国碳纤维产业起步晚,总体水平低,严重制约了国产碳纤维向高性能和高产能方向的发展。2000年8月,我国专门成立了以两院院士师昌绪为组长的“聚丙烯腈基碳纤维发展对策研究”课题组,时任国家主席的胡锦涛和时任总理的温家宝多次批示,必须把中国的碳纤维及其复合材料搞上去,打破美国和日本等国家对我国的碳纤维技术垄断。

创新历程

  为提升碳纤维的产业化水平,缓解国内紧张的供需矛盾,扭转我国碳纤维受制于人的被动局面,推动我国纺织化纤工业加快结构调整、技术进步和产业升级,促进我国高性能纤维及先进复合材料以及航空、航天、新能源等相关行业的发展,2005年,由中国复合材料集团有限公司、连云港鹰游纺机集团有限公司、连云港市工业投资集团共同组建的中复神鹰主动参与到国产碳纤维的研发中, 并提出“为祖国争光、为民族争气”的口号。

  2008年,中复神鹰开始进行干喷湿纺碳纤维工程化项目攻关,并开展了可行性试验工作。整个碳纤维的生产,从前到后,中间控制的有3000多个工艺点,哪个工艺点的参数发生了变动,碳纤维质量就难以保证。为此,中复神鹰攻克了碳纤维生产原液制备技术、设备生产技术和PAN纤维快速均质预氧化、碳化集成技术,并构建了具有自主产权的干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化生产体系,建成了首套具有完全自主产权的干喷湿纺碳纤维生产成套装备。2012年,经过连续几年的攻关,中复神鹰实现了干喷湿纺纺丝的连续化稳定生产。

  2013年,中复神鹰干喷湿纺碳纤维原丝产能达到5000吨,碳纤维产品质量达到国标GQ45水平。经过一系列的工艺和装备改进,SYT49碳纤维产品的性能和品质大幅提高,力学性能达到进口T700S碳纤维水平。2015年7月,“千吨级高强型、高强中模型干喷湿纺高性能碳纤维关键技术及产业化”通过了国家技术成果鉴定,达到国内领先、国际先进水平。

重大意义和深远影响

  与湿法纺出的碳纤维相比,干喷湿法纺出的碳纤维,其力学性能大幅提升、生产效率显著提高、能耗大幅降低。干喷湿纺碳纤维产业化关键技术的应用,使得中复神鹰的碳纤维性能大大增强,同时也使神鹰在碳纤维自行车生产上实现了原材料的突破性进步。未来,中复神鹰碳纤维将立足于干喷湿纺碳纤维技术,预计在2030年突破十万吨碳纤维产量。随着更高强度和模量的产品开发,性能的不断提高和完善,生产成本的进一步降低,该产品将逐步取代进口产品,在军用、民用领域得到更广泛的应用。