活性碳素的用途： 航天/船艦 工業(yè)/汽車 運(yùn)動(dòng)器材

國(guó)家及用途比例:

美國(guó) 74.40% 13.60% 12.10%

日本 4.00% 33.60% 62.40%

碳素纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨(dú)使用，多作為增強(qiáng)材料加入到樹(shù)脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。

碳素纖維是軍民兩用新材料，屬于技術(shù)密集型和政治敏感的關(guān)鍵材料。以前，以美國(guó)為首的巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)(COCOM)， 對(duì)當(dāng)時(shí)的社會(huì)主義國(guó)家實(shí)行禁運(yùn)封鎖政策，1994年3月，COCOM雖然已解散，但禁運(yùn)封鎖的陰影仍籠罩在上空，先進(jìn)的碳纖維技術(shù)仍引不進(jìn)來(lái)，特別是高性能PAN基原絲技術(shù)，即使我國(guó)進(jìn)入WTO，形勢(shì)也不會(huì)發(fā)生大的變化。因此，除了國(guó)人繼續(xù)自力更生發(fā)展碳纖維工業(yè)外，別無(wú)其它選擇。因此，國(guó)外尤其是碳纖維生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先的日韓等國(guó)對(duì)中國(guó)的碳纖維材料及制品的出口一直保持相當(dāng)謹(jǐn)慎的態(tài)度，只有為數(shù)很少的中國(guó)企業(yè)能夠與其建立合作關(guān)系，擁有其產(chǎn)品的進(jìn)口渠道。

目前世界碳素纖維產(chǎn)量達(dá)到4萬(wàn)噸/年以上，全世界主要是日本東麗、東邦人造絲和三菱人造絲三家公司以及美國(guó)的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德國(guó)SGL西格里集團(tuán)，韓國(guó)泰光產(chǎn)業(yè)，我國(guó)臺(tái)灣省的臺(tái)塑集團(tuán)，等少數(shù)單位掌握了碳纖維生產(chǎn)的核心技術(shù)，并且有規(guī)模化大生產(chǎn)。目前在祖國(guó)大陸還沒(méi)有一個(gè)年產(chǎn)100t的規(guī)?；祭w維工廠，大多還處于中試放大階段。值得一提的是我國(guó)臺(tái)灣省的臺(tái)塑集團(tuán)，在80代年中期從美國(guó)Hitco公司引進(jìn)百噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)線，經(jīng)消化、吸收和配套后得到迅速發(fā)展，臺(tái)塑產(chǎn)量增加很快，但碳纖維質(zhì)量的提高幅度并不大。

我國(guó)對(duì)碳素纖維的研究開(kāi)始于20世紀(jì)60年代，80年代開(kāi)始研究高強(qiáng)型碳纖維。多年來(lái)進(jìn)展緩慢，但也取得了一定成績(jī)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)發(fā)展較快，安徽華皖碳纖維公司率先引進(jìn)了500噸/年原絲、200噸/年P(guān)AN基碳纖維(只有東麗碳纖維T300水平)，使我國(guó)碳纖維工業(yè)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化。隨后，一些廠家相繼加入碳纖維生產(chǎn)行列。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前，我國(guó)已有12家生產(chǎn)規(guī)模大小不一(5～800噸/年)的PAN基碳纖維生產(chǎn)廠家，合計(jì)生產(chǎn)能力為1310噸/年，產(chǎn)品規(guī)格為1K、3K、6K、12K。但由于一些企業(yè)沒(méi)有原絲可燒，實(shí)際國(guó)內(nèi)碳纖維的總產(chǎn)量不足40噸/年，而且產(chǎn)品質(zhì)量不太穩(wěn)定，大多數(shù)達(dá)不到T300水平?？上驳氖菑?000年開(kāi)始我國(guó)碳纖維向技術(shù)多元化發(fā)展，放棄了原來(lái)的硝酸法原絲制造技術(shù)，采用以二甲基亞砜為溶劑的一步法濕法紡絲技術(shù)獲得成功。目前利用自主技術(shù)研制的少數(shù)國(guó)產(chǎn)T300、T700碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平。

隨著近年來(lái)我國(guó)對(duì)碳素纖維的需求量日益增長(zhǎng)，碳纖維已被列為國(guó)家化纖行業(yè)重點(diǎn)扶持的新產(chǎn)品，成為國(guó)內(nèi)新材料行業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前擬建和在建的碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有11家，合計(jì)生產(chǎn)能力為原絲7100噸/年、碳纖維1560噸/年，其中在建企業(yè)為4家，合計(jì)生產(chǎn)能力為原絲1100噸/年、碳纖維470噸/年。

盡管我國(guó)碳纖維生產(chǎn)發(fā)展緩慢，而消費(fèi)量卻一直在逐漸增加，市場(chǎng)需求旺盛。主要用途包括體育器材、一般工業(yè)和航空航天等，其中體育休閑用品的使用量最大，占消費(fèi)量的約80%～90%。我國(guó)碳纖維的需求量已超過(guò)3000噸/年，2010年將突破5000噸/年。主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋撼墒焓袌?chǎng)有航空航天及國(guó)防領(lǐng)域(飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、雷達(dá)等)和體育休閑用品(高爾夫球桿、漁具、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、箭桿、自行車、賽艇等)；新興市場(chǎng)有增強(qiáng)塑料、壓力容器、建筑加固、風(fēng)力發(fā)電、摩擦材料、鉆井平臺(tái)等；待開(kāi)發(fā)市場(chǎng)有汽車、醫(yī)療器械、新能源等。

我國(guó)碳纖維復(fù)合材料的研制開(kāi)始于20世紀(jì)70年代中期，經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，已取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，在航天主導(dǎo)產(chǎn)品(彈、箭、星、船)上得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)體育休閑用品及壓力容器等領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求迅速增長(zhǎng)，航空航天技術(shù)的快速發(fā)展急需高性能碳纖維及其復(fù)合材料等，市場(chǎng)需求更加旺盛。

為了滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)碳纖維不斷增長(zhǎng)的需求，應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳纖維工業(yè)的國(guó)產(chǎn)化和規(guī)?；榇?，必須加快技術(shù)創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)；加速原絲技術(shù)開(kāi)發(fā)，研制高純度原絲；強(qiáng)化應(yīng)用研究和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。碳纖維在我國(guó)大有發(fā)展前途，但應(yīng)總結(jié)滌綸等化纖發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，避免盲目發(fā)展，實(shí)現(xiàn)健康發(fā)展。

為了大型飛機(jī)的制造和航空航天事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)還必須盡快地實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)中模型碳纖維的產(chǎn)業(yè)化。但是，因?yàn)楦咝阅芴祭w維是發(fā)展航空航天等尖端技術(shù)必不可少的材料，長(zhǎng)期受到以美國(guó)為首的巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)的封鎖。雖然“巴統(tǒng)”在1994年3月解散了，但禁運(yùn)的陰影仍然存在。即使對(duì)我國(guó)解除了禁運(yùn)，開(kāi)始也只能是通用級(jí)碳纖維，而不會(huì)向我們出售高性能碳纖維技術(shù)和設(shè)備。因此，發(fā)展高性能碳纖維必須要靠我們自己。我國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)“十一·五”發(fā)展規(guī)劃中提出了“從以增加數(shù)量為主轉(zhuǎn)向大力發(fā)展高新技術(shù)纖維”，特別是把事關(guān)國(guó)家產(chǎn)業(yè)安全的高新技術(shù)纖維材料作為重中之重，而且碳纖維被列為首位，是國(guó)家迫切需要短期內(nèi)突破的高新技術(shù)纖維品種，為我國(guó)碳纖維的發(fā)展創(chuàng)造了條件，我們要抓住這一機(jī)遇，自力更生、努力創(chuàng)新，發(fā)展具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳纖維，以滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。國(guó)家“863 計(jì)劃”以及有關(guān)部委都在關(guān)心我國(guó)碳纖維工業(yè)的發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化步伐，并給予強(qiáng)有力的支持，許多材料專家也扎扎實(shí)實(shí)的做了許多工作。“十一五”期間，我國(guó)又啟動(dòng)了相關(guān)“973計(jì)劃”。相信“十一五”將是我國(guó)碳纖維工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的黃金時(shí)代。

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