我国碳纤维工业现状和碳纤维应用

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1、DOI:10.16090/j.cnki.hcxw.2009.10.014专题综述ComprehensiveReview我国碳纤维工业现状和碳纤维应用金立国（全国合成纤维科技信息中心，上海200082）摘要：以聚丙烯腈为原丝的碳纤维已广泛应用于航空航天、体育用品及其它工业领域。我国自上世纪60年代开始研制碳纤维以来，已形成了以江苏、吉林、山东和山西等生产基地，产业化企业达10多家。近几年，我国碳纤维行业产能有了较大增长，但实际产量仍很低，质量水平和稳定性同国外产品相比还存在很大差距，尤其是原丝的质量和数量还无法满足碳纤维生产的要求，每年仍需从国外进口大

2、量的碳纤维。关键词：聚丙烯腈原丝；碳纤维；行业现状；生产技术中图分类号：TQ342.742文献标识码：A文章编号：1001-7054（2009）10-0001-06碳纤维是一种以聚丙烯腈（PAN）、沥青、粘域中的应用占50%。胶纤维等为原丝，经预氧化和碳化制得的含碳量由于碳纤维密度小，比强度是钢的7～9倍，90%以上的高强、高模、耐高温的特种纤维。模量是铝的4倍，在无氧的情况下能耐2000℃高PAN基碳纤维由于其力学性能优良，应用领温，碳纤维复合材料已成为大型民航客机制造中不域广泛，是当今碳纤维中的主要产品，产量占全球可缺少的重要材料。所有碳纤维总产

3、量的90%。目前，世界PAN基碳我国从上世纪60年代后期开始研制碳纤维，纤维总产量近4万t，日本东丽、东邦和三菱人造到目前为止，已有10多家企业和科研院所制造丝等3家公司的产量占其中的75%。PAN基碳纤维，产能达1000t左右。但是，由于碳纤维生产用的PAN原丝的纺丝工艺有干纺、PAN原丝质量不稳定，碳纤维的实际产量还很低，湿纺和干湿纺三种，目前应用较多的是湿纺和干湿所以我国每年仍需从国外进口大量碳纤维。纺。原丝经200～300℃的预氧化制成预氧化纤维，1我国PAN碳纤维行业现状然后经900℃的低温碳化和1500℃的高温碳化，再经过表面处理和上浆制

4、成碳纤维。碳纤维根据不我国在20世纪60年代末就开始研制碳纤维。同应用，分小丝束（1～24K）和大丝束（48～480K）。到70年代后期，国家组织了各方力量对PAN基碳常见的通用级碳纤维T300的拉伸强度为3.53GPa。纤维进行技术攻关。如中科院山西煤化所开发成功目前，新一代碳纤维有T700、T800、T1000，最连续氧化碳化技术。80年代，吉林石化公司的硝高拉伸强度达到7.02GPa，模量为296GPa。碳纤酸法原丝实施了中试，并在80年代末从英国RK维在飞机、导弹、运载火箭和人造卫星等航空航天公司引进一条百吨级PAN基碳纤维生产线。同时，领域

5、中的应用占30%；在自行车、赛艇、赛车、山西榆次化纤厂、上海市合成纤维研究所开发以二高尔夫球杆、网球拍和钓鱼杆等体育用品领域中的甲基亚砜（DMSO）为溶剂的原丝加工技术和碳纤应用占20%；在风力发电、汽车、建筑等工业领维研究。此外，中科院北京化学所、中科院长春应用化学研究所、安徽大学、中国纺织大学、兰州化收稿日期：2009-06-02纤、辽阳石化等科研单位和企业也先后开展了以作者简介:金立国，高级工程师，全国合成纤维科技信息中心主任。PAN纤维为主体的研究工作。合成纤维SFC2009No.101专题综述ComprehensiveReview进入90年

6、代以后，随着碳纤维应用领域的不原丝试验线和碳化能力为5t/a的碳化装置，碳纤断扩大，碳纤维需求量日益增长，国家和地方政府维规格为1～3K，技术指标达到T300水平。2009年加大了对碳纤维研发的支持力度。“十五”期间在6月14日，该公司建成了百吨级碳纤维生产线并国家“863”项目推动下，形成了北京化工大学、投产，预计年产量148t。中科院山西煤化所、山东大学为主要力量的三个相1.5吉林东方神舟碳纤维公司（中国中钢集团中钢对集中的研发基地，能够在吨级规模上进行PAN吉碳公司的子公司）碳纤维工程化技术研究。同时，碳纤维市场需求的该公司碳化装置生产产能为1

7、5t/a，碳纤维规紧迫性使许多企业投入PAN基碳纤维产业化的研格为1～3K，技术指标达到T300水平，质量较稳究和开发，形成了以江苏、吉林、山东、山西等地定。为主的几块生产基地。1.6威海拓展纤维有限公司1.1中复神鹰碳纤维有限责任公司该公司PAN基碳纤维原丝中试稳定化和连续由民营企业连云港鹰游纺机有限公司控股，化生产关键技术研究已通过国家有关部门的技术鉴江苏奥神集团有限公司参股，成立了连云港神鹰新定。100t/a原丝和40t/a碳纤维生产装置已正常运材料有限责任公司，2006年10月在连云港开发区转，产品为1～12K，质量指标达到T300水平。在建

8、成国产500t/aPAN原丝生产线和220t/a碳化装此基础上，他们自行设计制造了一条2500t/aPAN置