首届“碳纤维织造预成型复合材料研讨会”

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发表于 2015-11-10 21:43:48 | 只看该作者回帖奖励

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由中国纺织机械器材工业协会主办的首届“碳纤维织造预成型复合材料研讨会”于2010年6月11日在北京顺利召开。
本届研讨会的内容分为两大部分：
（一）碳纤维预成型骨架材料的制造装备及应用介绍；
（二）碳纤维复合材料在各应用领域的需求与展望，目的是通过倡导碳纤维多层织造装备的研发大幅提高碳纤维织物的生产效率，从而推动碳纤维增强复合材料的机械化、自动化、规模化生产。会议吸引了相关科研院所（东华大学、天津工业大学、北京航空航天大学），和产业联盟（中国汽车协会、中国自行车协会等）以及企业单位（中国航空工业集团公司、常州第八纺织机械有限公司等）的积极参与，与会代表结合了碳纤维产业在国内国外的发展现状和趋势，和自身发展途中遇到的问题，纷纷对碳纤维增强复合材料及设备的发展提出了宝贵建议和要求。

制备技术 & 规模效益——中国碳纤维产业发展的“瓶颈”

据最新海关数据统计，2009年中国的碳纤维生产能力约为200吨，但国内碳纤维的年消耗量却达到10,000吨左右，其中8,240吨依靠进口。

从20世纪70年代中期开始，我国的碳纤维研究和生产经历了从无到有的发展过渡，虽然经过近四十年的发展已经建立了一定的碳纤维生产基础，但总的来说，我国的碳纤维生产水平还较低，发展速度缓慢。尽管如此，中国的市场需求在近年来却持续旺盛，消费量与日俱增，特别是用于国防、军工、航天航空、体育用品方面的需求增长较快，但其碳纤维生产能力远不能满足市场需求，每年仍需从国外大量进口碳纤维。

制约我国碳纤维产业发展的两个瓶颈，一是碳纤维制备技术难度，二是由此带来的成本控制，也就是产业规模问题。

首先，在碳纤维制备技术领域，尽管我国已经发展了近四十年，却难有实质性的突破，目前还只能小规模生产T300级碳纤维，年产量大约在200吨左右。而对于高强级别，如T700，T800我国尚无生产能力。这主要是由于我国欠缺先进的原丝生产技术，还有一部分原因要归咎于大部分国产碳原丝在生产过程中采用杂质含量较高的腈纶原液，造成碳纤维离散系数较大，性能不稳定。

正如参会企业代表丁勇先生在接受本网记者采访时讲到：“碳纤维生产80%的技术含量在原丝技术，虽然国内一些企业能制造出（或接近）T300级的碳纤维产品，但是质量并不稳定，这说明原丝问题没有得到彻底解决。比如生产现在较普遍使用的聚丙烯晴基（PAN）原丝生产工业级碳纤维，并不是简单地将温度烧高，就能做出质量稳定的碳纤维，而需要制造商对分子结构十分了解，比如聚丙烯晴基（PAN）做出的腈纶结构是不定性的，方向很乱，这是碳纤维行业最忌讳的。制造人员需要在适当的温度，给予纤维恰当的力学处理。因为所有投资碳纤维生产的企业的重头戏都在原丝技术上，但是目前国内行业在该技术的储备和应用能力上是极其欠缺的。因此，只有大型化纤企业的介入，才能将碳纤维技术的成本降下来。我呼吁大家抛弃偏见，互相协作，各自发挥所长。”

其次，中国的碳纤维生产尚未形成经济规模，价格太贵，连我们碳纤维厂自身的生存都存在问题。威海拓展纤维有限公司副总经理马全胜提到：“现在行业内达到了共识，进口碳纤维反而比自己造的更便宜。”中国汽车工程学会专家委员会主任陈一龙也讲到：“如果我们开发新能源汽车，这对轻量化要求很高。但是，汽车行业不同于军品，航空用品，它是大批量产业，消费群是普通百姓。电动车专家说过一句话，开发电池的难度，远不如电动车产业化的难度。”

天津市自行车行业生产力促进中心主任邢纪骅也大声疾呼：“开发让消费者买得起的碳纤维高档产品！”。碳纤维是高强度，高性能，高技术附加值的产品，但是价格不能过高。我们也正在积极探索轻型碳纤维自行车如何满足国内需求。如果价位过高，那必然影响产业化的规模，这些产品只能是凤毛麟角。如果碳纤维产品不走向生活，不推向市场，不实现规模化开发，不论是什么样的高性能产品最终也只能受限于开发。我们应该多从经济性，和市场的角度考虑，从而推动学术研究。只有普及，才是最大的战略。

其实，我国碳纤维之所以价格昂贵，除了上述的技术欠缺原因，还有很多不合理因素。碳纤维产业价值链的脱节，是一个重要的因素。

中国航空工业集团公司高级项目经理郝建伟也在发言时提到：“随着复合材料在飞机上用量的增加，对织物性能的要求也越来越高，但其实复合材料的性能反过来也指导经编机械的性能。这是一个类似于‘搭积木’式的多次反复验证过程。航空航天领域有几个特点：先进复材用料大，对批次稳定性要求极高，而且由于设计上的原因，对复合材料的品种和规格的多样性也有较高的要求。因此，我们应该加强‘产学研用’的团队合作，而这正是目前碳纤维产业发展遇到的主要问题。”

现在国内主要的织造专业单位，包括天津工业大学，东华大学机械学院、以及常州第八纺织机械有限公司，通过研制碳纤维多轴向经编机，碳纤维异型材料三维织造装备和碳纤维立体管状织造装备，不仅大幅提高了织造增强增厚碳纤维平面多层织物、异型多层厚重织物、管状厚重织物等碳纤维复合骨架材料的生产效率，还丰富了碳纤维产品规格和功能，以更好地满足不同行业、不同产品、不同零部件的不同需求。

而技术进步的成果最终还要通过市场体现。郝建伟经理说：“织造过程实际上对碳纤维是一种损伤，据统计，经过经编的碳纤维材料性能会下降60-70%之多。航空用碳纤维织物多为经编织物，因此，如何避免过多损伤也应该成为机械研究考虑的重要因素。此外，经编不单包括碳纤维本身，还包括杂线的编织，而且设备和织物双方面的技术指标都应该予以重视。”

因此，要推动我国碳纤维产业的发展，决不能单单依靠一己之力。立足自身，面向市场，充分调动“产学研用”整个价值链的资源，加强技术攻关力度，才是出路。