国产“大丝束”敞开碳纤维工业新蓝海
大丝束碳纤维的每一根丝束都有4.8万根纤维，每一根纤维的直径只有头发丝直径的1/7到1/8。上海石化研制出产的大丝束碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学功能优异，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7—9倍，而且还具有耐腐蚀的特性。
碳纤维是新一代增强纤维，被称为“新材料之王”“黑黄金”，可广泛使用于航空航天、动力配备、交通运输、体育休闲等领域。按丝束标准的不同，可以将其分为小丝束碳纤维和大丝束碳纤维。长期以来，我国首要在小丝束碳纤维方面完成了突破。跟着我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在我国石化上海石化碳纤维工业基地投料开车，并出产出功能比美国外同级别产品的合格产品，我国大丝束碳纤维也从要害技能突破、工业试出产、工业化，成功走向规模化和要害配备国产化，一举破除了我国碳纤维出产和配备受制于人的被动局面。
开展“大丝束”可下降碳纤维本钱
众所周知，碳纤维是新动力、节能环保、高端配备制作、新动力轿车等战略性新兴工业开展的根底，也是严重根底设施建设的新型结构材料，更是大型飞机、卫星、船舶等配备研制和更新换代的重要根底。
在业界，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。
“它每一根丝束都有4.8万根纤维，每一根纤维的直径只有头发丝直径的1/7到1/8。咱们把碳纤维从特制的像花洒相同的纺丝喷头中喷出、挤出后，再对其进行像拉面条相同的牵伸就形成了大丝束碳纤维原丝。”我国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化)碳纤维事业部副总经理李鹏介绍。
现在，国内每束碳纤维基本处于1000根至1.2万根之间，这样的碳纤维被称为小丝束碳纤维。可是因为小丝束碳纤维本钱高，影响了下流企业使用碳纤维的积极性。
“咱们发现假如要推广碳纤维完成工业化的使用，一定要开展‘大丝束’。”上海石化副总经理黄翔宇强调，咱们在开发过程中发现48K大丝束碳纤维的优势是在相同的工艺条件下，可以大幅度地进步碳纤维的单线的出产能力，假如操控得好，它的质量功能也能得到保证，这样就可以完成低本钱，然后打破了碳纤维昂扬价格带来的使用限制。
用“我国技能”出产功能优异的碳纤维
碳纤维技能有着威严的技能壁垒，此前大丝束碳纤维出产技能首要把握在美国、德国、日本的几家大公司手中。我国石油化工集团有限公司(以下简称我国石化)是国内第一家、全球第四家把握大丝束碳纤维技能的企业。
大丝束碳纤维研制问在哪?上海石化相关技能负责人介绍，首要难点包含大丝束碳纤维制备过程中氧化反应放热的有用操控、一束丝4.8万根碳纤维的纺丝均匀稳定性操控，以及出产线接连运行周期和稳定性。
黄翔宇介绍，为了在大丝束碳纤维制备中真正用上“我国技能”，上海石化从配备到工艺，为大丝束碳纤维量身定制了专用出产线，如依据大丝束碳纤维的出产要求自行规划氧化炉、碳化炉，不仅成功把握了操控温度场的要害技能，而且进行了节能型规划，可完成动力综合利用。
此外，上海石化选用聚合物分子链结构调控技能取得杰出热功能原丝，系统研究纺丝原液流变功能保证原丝质量稳定性，开发特殊的接连出产技能，大大削减泊车次数，极大进步出产效率。
上海石化研制出产的大丝束碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学功能优异，比重不到钢的四分之一，强度却是钢的7—9倍，而且还具有耐腐蚀的特性。
国产大丝束碳纤维已开端工业化布局
上海石化首条48K大丝束碳纤维国产线可完成规模化、高品质出产。该项目方案于2024年悉数建成投产，届时将到达2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年大丝束碳纤维产能。
自主研制大丝束碳纤维出产线投产，将给整个碳纤维商场带来哪些影响?专家剖析，首先跟着碳纤维国产化的不断推进，对商场最大的影响是进口碳纤维价格的下降。
数据显现，跟着国内碳纤维国产化的推进，进口碳纤维价格估计将从最高每吨4.5万美元降至每吨1万美元左右，这关于全工业链使用来说是一个利好音讯。
数据显现，2021年全球碳纤维需求量约为11.8万吨，其中大丝束碳纤维需求量为51400吨，占比约43.5%。2021年我国碳纤维需求量到达6.24万吨，较2020年添加27.7%，占全球碳纤维需求量的53%。专家表明，碳纤维在新动力、风电、光伏、轿车、体育用品等下流商场的使用需求将逐步爆发,浸透率不断提升。
业界专家称，我国碳纤维职业正处于快速开展阶段，依据现在各企业已宣告的出资扩产方案，假如一切建设项目可以顺利投产落地，“十四五”晚期，我国新增碳纤维产能将达21万吨以上，其中新增大丝束碳纤维产能达17.6万吨，我国大丝束产能扩张年代将随之敞开。
科技日报记者了解到，我国石化完成大丝束碳纤维量产之后，已经开端寻求和新动力轿车企业的协作，通过使用轻量化的碳纤维零部件，添加新动力轿车的续航里程。
“咱们和蔚来有结构协作协议，和比亚迪也有协作。咱们在做轿车轻量化的工作，已经进入了工业化布局。”我国石化首席专家庄毅说。
我国复合材料工业协会秘书长孟弋洁表明，2030年，我国大丝束碳纤维产值应该能到达500亿元量级，将带动千亿级的复合材料商场规模。
除了大丝束碳纤维的研制和出产，我国石化也正大力推进碳纤维复合材料的研制和使用。我国石化有关负责人表明，在未来的碳纤维工业开展中，我国石化将在科研方面持续加大投入，工业方面加快布局，机制体系方面深化立异，使用场景全面推广，一起，坚持走自己的道路，做自己的特征产品。在“十四五”末，我国石化将在多种工艺流程完成通用级、大丝束、小丝束、高功能等产品的全面突破，进行总体布局，满意国家各个领域的需求，为引领和推动我国碳纤维工业开展作出贡献。(记者操秀英)
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全球碳纤维需求量持续增长
依据赛奥碳纤维《2016—2021全球碳纤维复合材料商场陈述》，从全球的维度来看，碳纤维需求量从2016年的7.65万吨增至2021年的11.8万吨，复合年均增长率(CAGR)为9.02%，2021年同比增速从2020年的3.05%提升至10.42%，2025年估计全球需求量达20万吨。从国内的维度来看，碳纤维需求量从2016年的1.96万吨增至2021年的6.24万吨，CAGR为26.06%，2021年的同比增速高达27.69%，2025年估计国内需求量为15.93万吨。从使用领域来看，2021年全球和国内碳纤维的首要使用领域均是风电叶片。2021年全球碳纤维需求量占比前三的领域分别是风电叶片(27.97%)、体育休闲(15.68%)和航空航天(13.98%);而国内占比前三的领域分别是风电叶片(36.07%)、体育休闲(28.05%)和碳/碳复材(11.22%)。风电叶片、体育休闲、航空航天、碳/碳复材等领域的需求占有了碳纤维商场需求的首要部分。
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