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  • 中国碳纤维产业:从起步到突破的辉煌历程

    中国碳纤维产业的起步期:奠定基石

      中国碳纤维产业的发展历程可追溯至与国外相近的起步时间,但初期的发展步伐相对迟缓。直至新世纪伊始,这一领域才迎来了显著的突破。回顾历史,中国碳纤维产业的发展可划分为三个关键阶段:起步期、挣扎期与产业化突破期。

    中国碳纤维产业:从起步到突破的辉煌历程

      在起步期,中国于上世纪60年代便开始了聚丙烯腈基碳纤维的研制工作。1962年,中科院长春应用化学所成立了以李仍元为组长的专项课题组,专注于聚丙烯腈基碳纤维的基础研究。随后,化工部吉林化工研究院于1972年开展了硝酸法制备碳纤维PAN原丝的研究,并在年产3吨的装置上成功实现了硝酸一步法制取原丝,为山西煤化所和长春应化所的碳纤维研究提供了有力支持。同时,山西煤化所则聚焦于间接预氧化和碳化技术,开展了连续预氧化和碳化试验。1975年,国家更是下达了研制与生产“741”产品(即碳纤维)的科研任务,吉化试剂厂(现合成树脂厂)在桂纯的带领下,成功试制并生产出合格产品。同年11月,张爱萍上将在北京主持召开了“7511”会议,汇聚了国内著名高校、研究院和央企的力量,共同攻克碳纤维技术难关。至20世纪70年代后期,中国已投入大量财力和人力,成功生产出公斤级、百公斤级的碳纤维。

    挣扎期:技术封锁与自主探索

      进入挣扎期,中国碳纤维产业面临着前所未有的挑战。1984年,上海碳素厂试图引进美国Hitco碳化设备,却因美国国防部的否决而告吹。当时,世界知名碳纤维公司均受“巴黎统筹条约”限制,拒绝转让技术和出售设备。仅英国R K公司同意出售大丝束预氧化炉和炭化炉,吉林化学工业公司因此购买了年产能力100吨(12K)的碳化设备及相应测试仪器,但预氧化炉虽可运行,炭化炉却始终无法投入生产。此外,吉林化工研究院的硝酸一步法于1998年终止生产,转而与北京化工大学、长春工业大学合作开展DMSO一步法生产碳纤维原丝。兰州化纤厂的硫氰酸钠法原丝生产也于2005年因停产而终止,改由上海石化腈纶事业部接手发展。与此同时,亚砜法由山西煤化所和北京化工大学推广,已建立多达10家以上原丝企业,技术来源主要为吉林石化和山西煤化所。而二甲基乙酰胺法则由吉林化纤和长春工业大学合作开发。从1975年开始到上世纪90年代,国内一直未能突破从实验室到工业化的碳纤维技术,无法实现规模化生产,碳纤维因此成为了典型的卡脖子工程。

    产业化突破期:政策引领与市场驱动

      进入21世纪,中国碳纤维产业迎来了产业化突破期。2001年1月,师昌绪院士向中央递交了《关于加速开发高性能碳纤维的请示报告》,该报告产生了深远影响。同年10月,科技部决定设立碳纤维专项,为产业发展提供了强有力的政策支持。2003年初,国家自然科学基金委员会也批准了两个碳纤维重点项目。2005年,碳纤维项目更是被定为国家重大基础研究项目。在政策支持和市场需求的双重驱动下,国内一些民营企业也积极投身碳纤维行业。

      其中,威海光威作为渔具起家的企业,在饱受“卡脖子”之苦后,决定自主开发碳纤维。经过数年研发,光威终于在2005年研制出CCF300级碳纤维,一举打破了国外垄断。随后,中复神鹰、江苏恒神、中简科技等企业也相继在江苏成立,并探索出各自的碳纤维技术。江苏因此成为了国内碳纤维产业发展的高地。此外,蓝星收购英国考特尔兹公司、兰州蓝星碳纤维的成立、中国石化开发PAN基碳纤维等事件,也进一步推动了中国碳纤维产业的发展。2017年之后,随着风电、光伏、氢能等新能源领域对碳纤维应用的快速增长,以及2020年东丽被日本政府处罚导致断货的影响,国内碳纤维生产企业迎来了前所未有的发展机遇。2021年,国内碳纤维行业首次实现全行业盈利,传统优势企业纷纷扩产,新进企业也不断涌现。

    江苏省:碳纤维产业的领跑者

      在中国碳纤维产业的发展历程中,江苏省无疑扮演了领跑者的角色。作为我国经济最发达的省份之一,江苏具备良好的工业基础和技术能力。江苏碳纤维产业发展较早,产业基础扎实。2006-2008年,中复神鹰、江苏恒神、中简科技等碳纤维龙头企业陆续在江苏成立。依托江苏的产业优势,碳纤维产业发展迅速,自2019年起便成为国内碳纤维需求量第一的省份。

    中国碳纤维产业:从起步到突破的辉煌历程

      目前,江苏碳纤维用量占全国三分之一以上,国内以碳纤维为主业的上市企业中有两家位于江苏(中简科技和中复神鹰)。此外,江苏的碳纤维产能也位居国内第一,产业布局合理。江苏已经形成了常州、连云港、无锡宜兴、镇江丹阳、苏州等具有聚集效应的地区,其中以常州最为显著,碳纤维及复合材料产业集群已经初步形成并具有一定影响力。省内还拥有多个碳纤维及复合材料重要研究机构,为产业发展提供了强有力的技术支撑。

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