我国自主研发大丝束碳纤维问世,究竟是怎么一回事?

10月13日，北京日报客户端记者从中国石化获悉，近日我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在上海石化碳纤维产业基地投料开车，并生产出合格产品，产品性能媲美国外同级别产品，质量达到国际先进水平

正文摘要:

10月13日，北京日报客户端记者从中国石化获悉，近日我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在上海石化碳纤维产业基地投料开车，并生产出合格产品，产品性能媲美国外同级别产品，质量达到国际先进水平。这标志着中国石化大丝束碳纤维从关键技术突破、工业试生产、产业化，成功走向规模化和关键装备国产化，一举破除我国碳纤维生产和装备受制于人的被动局面，真正实现自主可控。碳纤维技术有着森严的技术壁垒，中国石化是国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维技术的企业。截至目前，中国石化已累计拥有碳纤维相关专利251项、碳纤维复合材料专利46项，专利排名国内第一、世界第三。我国自主研发大丝束碳纤维问世究竟是怎么一回事，跟随小编一起看看吧。

北京日报客户端 | 记者 孙杰

10月13日，北京日报客户端记者从中国石化获悉，近日我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在上海石化碳纤维产业基地投料开车，并生产出合格产品，产品性能媲美国外同级别产品，质量达到国际先进水平。这标志着中国石化大丝束碳纤维从关键技术突破、工业试生产、产业化，成功走向规模化和关键装备国产化，一举破除我国碳纤维生产和装备受制于人的被动局面，真正实现自主可控。

在碳纤维行业内，通常将每束碳纤维根数大于4.8万根（简称48K）的称为大丝束碳纤维。该条48K大丝束碳纤维国产线可实现规模化、高品质生产。该项目采用中国石化自主开发的PAN （聚丙烯腈）基大丝束原丝、碳纤维技术，分两个阶段实施，计划于2024年全部建成投产，届时共达到2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年大丝束碳纤维产能。

大丝束碳纤维性能优越，被称为“新材料之王”“黑黄金”。上海石化研发生产的大丝束碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7至9倍，并且还具有耐腐蚀的特性。此外，48K大丝束最大的优势是在相同的生产条件下，不仅可以大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能，还可以实现生产低成本化，从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。

“新材料之王”应用场景广泛，如风能、太阳能、高铁动车、飞机部件等。长期以来，中国的碳纤维发展主要是在小丝束碳纤维方面实现突破，但是由于小丝束碳纤维成本高，影响了下游企业应用碳纤维的积极性。碳纤维国产化使得碳纤维在新能源等下游市场应用逐渐爆发, 随着碳纤维应用率的不断提升，相关行业将迎来长跨度的高景气阶段，有力助推了我国相关产业的快速发展和相关产业结构调整。

碳纤维技术有着森严的技术壁垒，中国石化是国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维技术的企业。经过十余年努力，我国碳纤维实现从12K到48K的重大突破，成功实现研发生产技术从量变到质变的飞跃。截至目前，中国石化已累计拥有碳纤维相关专利251项、碳纤维复合材料专利46项，专利排名国内第一、世界第三。

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碳纤维原丝的种类区分简述

　　碳纤维是一种碳含量在95%以上的纤维材料，具有高强度、高模量、耐腐蚀等特性。碳纤维不仅有碳材料的固有特征特性，还兼有纺织纤维的柔软性和可加工性,是一种增强纤维。其优点:性能高、模量高、密度低、耐腐蚀、耐超高温、耐磨、抗疲劳、无蠕变、导电、导热和远红外辐射等。碳纤维以复合材料的形式减轻其构件重量，从而提高构件的技术性能。碳纤维力学性能优异，拉伸模量约为200-700Gpa，抗拉强度约为2到7Gpa,密度约为1.5-2.0g/m，重量比铝还轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍左右。

　　碳纤维按照用途可以划分为宇航级(小丝束)和工业级(大丝束)两大类。碳纤维(聚丙烯腈基)单纤维的直径约为5-7μm，24K 以上的称为大丝束碳纤维，24K 以下的称为小丝束碳纤维。大丝束主要包括45K、48K、 60K、64K、 80K等规格。小丝束最开始以1K、3K、6K为主，但是随着技术发展进步，现主要以12K. 15K、18K、24K为主。

　　(1)沥青基碳纤维。沥青基碳纤维的原料为沥青，成本较低，碳化率较高(能达到75%以上)。沥青基碳纤维比其余基团的碳纤维热传导性能高，在温度变化较大和恶劣环境下能表现出很好的稳定性，并且在受热状态下热膨胀系数呈负值变化。所以可以利用它的这些性能，将其与金属等其余材料制造成碳纤维复合材料。沥青基碳纤维复合材料拥有较高的稳定性，可以根据其热膨胀率的特点制造相应的产品。由于沥青基碳纤维高热传导性、较高模量、负热膨胀系数的特点，使得沥青基碳纤维拥有良好的刚性和挠性。因为沥青基碳纤维的这些特点，使其适用于太空技术等领域。

　　(2)粘胶基碳纤维。粘胶基碳纤维的原料为人造丝，主要应用于隔热材料、耐烧蚀材料等方面。粘胶剂碳纤维的柔软和导电性，让其拥有其他碳纤维材料不可取代的功用，可以制作电热产品等。粘胶剂碳纤维的高调控性、发达的孔隙结构,又让其可以制造成良好的医用材料和环保材料。但是因为粘胶基碳纤维的产量太低，仅约为全球碳纤维总产量的1%，所以粘胶剂碳纤维目前发展空间并不算大。

　　(3)聚丙烯腈基碳纤维。聚丙烯腈基碳纤维的原料为丙烯腈，聚丙烯腈基碳纤维具有密度小、强度大、导电性好、耐高温、耐腐蚀的优点，它的柔曲性让其可编织加工、缠绕成型。聚丙烯腈基碳纤维是碳纤维行业发展的主要领域，其影响着全球碳纤维行业的发展。截止至目前，聚丙烯腈基基碳纤维占据着全部碳纤维90%以上的市场。

　　目前碳纤维复合材料已经在国防军工、高技术、体育休闲用品领域取得广泛的应用。工业级碳纤维复合材料还应用于机械、化工、电子、汽车、轻纺、土木建筑、交通运输等领域。