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    媒體報道

    非凡十年·特別報道⑥ | 中復神鷹:突破封鎖,鍛造中國碳纖維產業

    來源:企業觀察報、集團黨委宣傳部  發布時間:2022-10-12

    近日,企業觀察報

    對我們的新材料產業作了深度系列報道

    全面展現了中國建材集團

    心懷“國之大者”

    打造“國之大材”的擔當與成就

    下面小料將系列報道分享給大家

    中復神鷹:突破封鎖,鍛造中國碳纖維產業

    顏色漆黑、用途廣泛、價格不菲,是一般公眾對碳纖維這種很“新”又不太“新”的新材料的普遍印象。

    說它不新,是因為最早的碳纖維可以追溯到愛迪生時期。1879年愛迪生發明了以碳纖維為發光體的白熾燈之后,注冊了碳纖維燈絲制作技術專利。不過他用的原材料是棉花這種天然纖維,沒有結構強力,制成燈絲容易碎裂、折斷、不耐用,后來被鎢絲取代。

    說它很新,是由于現代意義上的碳纖維研究大發展已是20世紀70年代后的事。當時美國需要尋找到能夠耐燒蝕的材料來制造超高速飛機和航天器,所以對碳纖維這種新材料進行大量的研究投資,讓科學家們找到了提高其性能的辦法,并開始了工業生產。碳纖維也是依靠國家力量推動研發的產物。

    碳纖維通常直徑在7微米左右,七八根排在一起才有頭發絲那么粗,可它的拉伸強度卻是鋼的7-9倍。在上千度的高溫下,別的纖維早就化成了灰,而它卻絲毫無損??梢哉f碳纖維是典型的外柔內剛的“真漢子”。

    美國早期的碳纖維核心纖維材料選用的是瀝青這種石化產業的“邊角料”,雖然便宜,可整體性能卻不算高。直到日本得知美國取得了碳纖維技術突破后,受到啟發,選用聚丙烯腈作為原材料,目前常見的碳纖維這種真正意義上的新材料才進入人們的生產生活中。

    聚丙烯腈是毛衣都會使用到的一種腈綸材料,用來取代昂貴的天然羊毛。從聚丙烯腈到碳纖維要經過漫長復雜的工藝流程。簡單來說,碳纖維生產如同拉面制作過程,拉面制作需要通過醒面團,切成條狀,面表面抹油防止粘連,反復拉伸,拉面才會變得越來越細、越來越均勻、越來越有嚼勁。碳纖維的生產原理與之類似,經過比拉面制作遠為復雜的加工過程,碳纖維從白色的原絲,經歷氧化、碳化等連續工藝,顏色從白變黃,再從黃變黑,強度也變得越來越高。

    中復神鷹碳化車間 

    為了爭奪碳纖維產業的霸主地位,美日企業不僅相互競爭,還對中國進行了封鎖,使得中國的碳纖維自主研發之路走得異常艱難。面對技術封鎖,國內企業雖不斷嘗試摸索,但碳纖維技術的發展卻一直未取得實質性的進展。

    中國建材集團所屬中復神鷹的出現,打破了國外封鎖的被動局面。

    01從無到有

    在西方國家對華的禁運名單上,碳纖維一直位列其中,限制等級可以與核武器芯片制導技術相提并論。日本政府在2017年修訂了外匯法,明確規定在未經允許的情況下,禁止將碳纖維批量出售給外國企業,只允許中國少量購買。而且每一筆訂單都需要嚴格核對用量和用途后才會“放行”,使得在國際市場上已經是“白菜價”的低端碳纖維產品在國內賣出了天價。

    為了不受制于人,20世紀90年代中后期,國內部分高校和企業開始將目光瞄準了碳纖維新材料??墒侵钡叫率兰o,國內碳纖維的產業化技術仍未能取得實質性突破,相關領域依舊被“卡脖子”。

    畢業于武漢理工大學機械制造專業的張國良,于2005年偶然間聽到碳纖維產業的情況,于是立志從紡織業轉型,要“做出中國人自己的碳纖維”。2006年,為了研究碳纖維,張國良吃不好、睡不好,找來相關書籍文獻“閉關修煉”,一頭扎進車間,留下了連續74天不回家的記錄。

    這一時期,張國良帶領團隊相繼攻克了濕法紡絲工藝百噸線、千噸線原絲制備和碳化工藝等全流程關鍵技術。中復神鷹設立之初,主要從事濕法T300碳纖維的研發、生產。2007年,公司實現產業化生產的第一批碳纖維下線;2008年,建成千噸SYT35(T300級)碳纖維生產線并穩定生產;2010年10月,公司“千噸規模T300級原絲及碳纖維國產化關鍵技術與裝備項目”獲得中國紡織工業聯合會科學技術進步獎一等獎。

    02從跟跑到領跑

    中復神鷹一直追蹤國際上最先進的碳纖維制造技術,瞄準市場最需要的T700級、T800級產品,對標國際龍頭企業,從產品性能、制造成本等多個維度學習,持續不斷地投入人力、財力進行技術攻關,逐漸從碳纖維“新秀”蛻變成了產業龍頭。

    為了讓裝備和工藝充分結合,在研發初期,張國良團隊不斷進行自主工藝研發和關鍵配套裝備研制,并于2009年至2012年逐個攻克了“干噴濕紡”碳纖維的核心技術難題,成功實現了產業化,使中國成為全球第三個掌握這項技術的國家。

    中復神鷹兩次參與《聚丙烯腈基碳纖維》國家標準的制定,一次參與《聚丙烯腈基碳纖維原絲》行業標準的制定。2017年,公司“干噴濕紡千噸級高強/百噸級中模碳纖維產業化關鍵技術及應用”成果榮獲國家科學技術進步一等獎,為國內碳纖維領域唯一獲得該項殊榮的企業,進一步奠定了公司在國內碳纖維領域的技術領先地位。T700級、T800級產品主要力學性能與國際同類產品相當。

    在此期間,中復神鷹發揮其產業鏈及資源配置優勢,實現了聚合、紡絲等碳纖維關鍵裝備設計、制造自主可控,形成了產品在航空航天、新能源等領域的全覆蓋。同時,在碳纖維及其復合材料領域,堅持以市場需求開發新產品、完善產品結構,與中國建材集團內部以及其他央企的眾多復合材料企業開展廣泛深入的合作,進行創新鏈和產業鏈相互協同。

    做量大價優的材料是中國建材集團一以貫之的產業追求。中國建材集團黨委書記、董事長周育先曾多次提到,“在碳纖維方面,我們已經實現了從0到1的突破,那么下一步就需要考慮如何讓材料惠及民生、惠及行業、實現規模量產把成本降下來,這是用產業的思維來做材料,也是央企的擔當和使命所在?!?/p>

    為此,在中國建材集團的戰略引領下,中復神鷹于2019年5月啟動了萬噸碳纖維生產基地建設項目,實現干噴濕紡產品從千噸向萬噸的跨越。西寧公司的建設者克服了高寒缺氧和身體上的種種不適,不分晝夜奮力拼搏,創造了“西寧沒有冬天”的建設奇跡。

    中復神鷹西寧萬噸碳纖維基地

    2021年9月8日,中復神鷹西寧萬噸碳纖維基地投產大會在青海省西寧市甘河園區成功舉行。這是中國首個萬噸碳纖維生產基地,實現了萬噸級高性能碳纖維穩定供貨。2021年12月30日,西寧萬噸碳纖維基地與航天器天和核心艙、中老鐵路、白鶴灘水電站等一并榮獲2021年度央企“十大超級工程”。

    中復神鷹西寧萬噸碳纖維基地建成投產后,周育先數次親赴西寧,開展實地調研。他反復強調,中復神鷹一定要做量大、面廣、價優的碳纖維,“新材料并不一定要貴,要面向大眾,面向國民經濟主戰場,而不只是面向國家的重點工程?!?/p>

    03做好碳纖維產業

    2022年4月6日,中復神鷹登陸科創板,發行1億股股票,募集資金29.33億元,用于籌建“西寧年產萬噸高性能碳纖維及配套原絲項目”“航空航天高性能碳纖維及原絲試驗線項目”和“碳纖維航空應用研發及制造項目”。

    面對新的機遇期,中復神鷹董事長張國良說:“我國碳纖維的產量遠遠不夠,亟待繼續規?;瘮U產。我們做了16年的技術攻關,接下來要做產業了?!?/p>

    未來,在資本市場助力下,中復神鷹將繼續把握住國產碳纖維及其復合材料產業快速發展的新機遇,把“高端化、規?;?、綠色化”作為戰略定位,集中技術力量研發和突破新一代高強、高模、高性能碳纖維,在生產裝備的先進性、自動化、智能化等方面繼續加大投入;把握好“更低成本、更大規?;?、更高穩定性”幾大核心要素,進一步提高生產效率,提升規模優勢,增強核心競爭力。

    高性能碳纖維-中國建材西寧萬噸碳纖維生產基地,原絲經過預氧化爐的過程變化 

    公司將重點圍繞高性能碳纖維及碳纖維的應用等方面開展研究。在碳纖維產品的研發方面,面向性能提升、應用領域拓展以及生產智能化和低成本化,進而提升碳纖維性能,拓展下游應用市場。在復合材料研發方面,開發深度表面處理技術,提高復合材料界面性能。通過上述研發課題將大幅提升公司生產過程的智能化程度,加快改善纖維及復合材料性能、多角度擴展下游的應用領域,全面推進碳纖維的生產過程、產品性能和質量在行業內始終保持領先地位。

    “我們的目標是,打造具有全球競爭力的世界一流碳纖維企業?!睆垏急硎?,中復神鷹將以更高的標準要求自己,強化科技研發、提升企業經營效率,實現可持續發展,向著國產碳纖維產業化征程的“光輝頂點”繼續攀登。

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