上海石化碳纖維產(chǎn)品填補國內(nèi)空白 躋身國際先進

　　隨著48K大絲束碳纖維的面世，上海石化碳纖維技術(shù)有了支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大動力，迎來更加廣闊的應(yīng)用前景。在傳統(tǒng)能源和新能源領(lǐng)域，公司將開發(fā)生產(chǎn)通用級、低成本大絲束，高強高模量級碳纖維原料。目前，公司已與海上風(fēng)電、大型風(fēng)電、汽車行業(yè)等相關(guān)項目達成合作意向。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　●油田（抽油桿、抽油套管、部件等）

　　●常壓及高壓容器（高壓CNG瓶、車載CNG罐、儲氫氣瓶、壓縮空氣瓶等）

　　●加油站雙層罐、車載罐

　　●石化管道修復(fù)加固（各種材質(zhì)、工況的廠區(qū)管道，長輸原油管線等）

　　●大容量風(fēng)電葉片

　　●軌道交通、新能源汽車、民用航空等高端領(lǐng)域

　　在第二十屆中國國際工業(yè)博覽會新材料（產(chǎn)品）產(chǎn)業(yè)展會上，上海石化48K大絲束碳纖維從千余種參展產(chǎn)品中脫穎而出，榮獲新材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)秀參展產(chǎn)品一等獎。

　　上海石化十年磨一劍，實現(xiàn)從無到有，從12K到48K的成功突破，標志著上海石化碳纖維技術(shù)從量變到質(zhì)變的飛躍，不僅填補了國內(nèi)空白，而且達到了國際先進水平。

　　從無到有

　　在碳纖維行業(yè)內(nèi)，通常將每束碳纖維根數(shù)大于48000根（簡稱“48K”）的稱為大絲束碳纖維。目前，國內(nèi)每束碳纖維基本處于1000根（1K）~12000根（12K）之間，稱為小絲束。

　　上海石化是國內(nèi)特大型煉化一體化企業(yè)之一，也曾是國內(nèi)最大的腈綸生產(chǎn)企業(yè)。依托腈綸產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，公司早在上世紀80年代就率先開展對碳纖維的交流調(diào)研和技術(shù)研究工作。2007年，中國石化決策部署PAN（聚丙烯腈）基碳纖維的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)工作，并將建設(shè)項目落在了上海石化。

　　碳纖維行業(yè)有著森嚴的技術(shù)壁壘，核心技術(shù)被日本、美國等少數(shù)發(fā)達國家擁有并掌握。上海石化在中國石化、上海市的大力支持下，與上海石化研究院、上海工程公司、復(fù)旦大學(xué)等數(shù)十家科研院所、高校、企業(yè)等一起，走出了一條以企業(yè)為主體的“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新之路，并憑借高校強大的基礎(chǔ)理論研究能力與企業(yè)的工程化技術(shù)開發(fā)無縫對接，不“摸黑前行”，不“無謂模仿”，不“盲目試錯”，在明確目標的指引下，少走彎路，跨越鴻溝，取得了技術(shù)的積累。

　　在各方團隊的齊心協(xié)力下，碳纖維攻關(guān)快速推進：2008年11月，建成中試裝置；2009年3月，成功研制出12K原絲。

　　2012年9月，采用自行開發(fā)的國內(nèi)獨有的NaSCN（硫氰酸鈉）濕法工藝和自主知識產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)，上海石化年產(chǎn)3000噸原絲、1500噸碳纖維項目一階段工程建成投產(chǎn)，形成了每年3000噸聚合物、1500噸原絲、500噸碳纖維的工業(yè)化生產(chǎn)能力。

　　從有到強

　　上海石化碳纖維項目得到了國家、中國石化和上海市政府的高度重視和大力支持，“年產(chǎn)3000噸PAN原絲產(chǎn)業(yè)化示范工程”被列為國家高技術(shù)項目，“PAN基碳纖維成套技術(shù)攻關(guān)”被列為中國石化2010~2017年十條龍項目，“年產(chǎn)1500噸PAN基碳纖維項目”被列為上海市創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大項目。在此期間，該項目共承擔國家863項目1項，973項目1項，國家發(fā)改委項目兩項，上海市政府項目5項，獲政府攻關(guān)資助2638萬元。其間，中國石化累計申請?zhí)祭w維相關(guān)專利179項、授權(quán)62項。

　　上海石化腈綸部總工程師黃翔宇說，在參與承擔國家863項目、973項目中，與科研院所的深度融合，使基礎(chǔ)研究理論成果更好地應(yīng)用于技術(shù)研發(fā)，為推進大絲束整體技術(shù)研發(fā)起到了積極作用。

　　2016年5月，上海石化開展碳纖維48K大絲束原絲工業(yè)化研究試驗。48K大絲束最大的優(yōu)勢，就是在相同的生產(chǎn)條件下，可大幅度提高碳纖維單線產(chǎn)能和質(zhì)量性能，并實現(xiàn)生產(chǎn)低成本化，從而打破碳纖維高昂價格帶來的應(yīng)用局限。

　　“從12K小絲束到48K大絲束，并不是把噴絲口數(shù)量從1.2萬個放大到4.8萬個這么簡單，中間是一條十分艱難的攻關(guān)之路。”黃翔宇介紹。

　　2018年1月，他們成功開發(fā)了大絲束碳纖維的聚合、紡絲、氧化碳化工藝技術(shù)，形成了千噸級PAN基48K大絲束碳纖維成套技術(shù)工藝包的技術(shù)基礎(chǔ)；3月，成功試制出國內(nèi)真正意義上的48K大絲束碳纖維，并貫通工藝全流程。據(jù)測試，48K大絲束原絲經(jīng)過氧化碳化成48K碳纖維大絲束后，單絲強度達到高性能。這為下階段通用級碳纖維（小絲束+大絲束）的技術(shù)升級，以及高性能碳纖維的生產(chǎn)，打下了堅實的基礎(chǔ)。獨特的NaSCN濕法原絲工藝，使生產(chǎn)的碳纖維具有優(yōu)異的表面結(jié)構(gòu)和界面性能，極大增強了碳纖維復(fù)合材料性能。

　　從實驗室到現(xiàn)場

　　上海石化碳纖維已經(jīng)在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域顯現(xiàn)身手。在莫桑比克N6公路、天津津濱高速立交橋、沈陽至丹東鐵路線、遼寧蓡窩水庫等9個病險基礎(chǔ)設(shè)施維修工程使用了上海石化碳纖維加固，不僅施工高效便捷，而且結(jié)構(gòu)承載力明顯提高。在碳纖維齒輪替代進口塑料齒輪，以及加固修補液相丙烯、抽余碳四、火炬氣、甲烷氫、氮氣、污水等石化管道、高腐蝕設(shè)備、化工車間受腐蝕建筑等方面，上海石化碳纖維的示范應(yīng)用效果良好。

　　上海石化還與勝利油田及其改制企業(yè)新大管業(yè)科技有限公司合作，開發(fā)碳纖維抽油桿，經(jīng)過5個批次的試驗后，抽油桿性能優(yōu)良，同國外碳纖維水平相當，完全可以取代進口。截至2017年底，勝利油田已使用上海石化碳纖維連續(xù)抽油桿試驗應(yīng)用共93口井，累計用桿20.9萬米，目前正在進一步推廣應(yīng)用，特別是用于西北高腐蝕深井。

　　上海石化48K大絲束碳纖維也吸引了中國商飛的目光。今年8月，中國商飛C919副總設(shè)計師、材料工藝總師章駿一行前往上海石化，雙方表達了合作意向。（記者 胡擁軍）

　　轉(zhuǎn)自：中國石化報

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