碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等特性,是國民經濟和國防建設不可或缺的重要材料之一。“25K-50K聚丙烯腈基原絲及碳纖維關鍵技術和產業化開發”項目團隊通過自主研發,成功突破25K-50K大絲束原絲及碳纖維產業化關鍵技術。該項目由吉林碳谷碳纖維股份有限公司、吉林精功碳纖維有限公司、長春工業大學共同完成,獲得2021年“紡織之光”中國紡織工業聯合會科學技術獎科技進步二等獎。
項目研發出大絲束原絲及碳纖維(25K-50K)產業化核心技術及關鍵裝備,主要包括3項關鍵技術創新。第一,采用自主研發的非金屬離子無機氧化還原引發體系,研制出適合于制備大絲束碳纖維原絲的高品質聚丙烯腈;第二,研發出制備均質結構原絲的DMAC濕法兩步法紡絲技術,實現了單線5000噸級25K-50K原絲穩定生產;第三,研發出預氧化過程大絲束纖維恒定張力控制技術,結合溫度智能控制及自動除焦工藝,實現單線2000噸級25K-50K碳纖維穩定生產。
該項目成果在民用碳纖維領域有廣闊的發展前景,已廣泛應用于風電葉片、建筑補強、軌道交通及體育休閑用品等領域,很大程度解決國內市場供需不足的矛盾,替代絕大部分大絲束碳纖維進口產品,大絲束碳纖維原絲國內市場占有率達到90%,碳纖維約50%。
目前,項目團隊在前期成果的基礎上持續推進技術研發,已推出1K-50K原絲產品系列,實現在碳纖維原絲領域全牌號、全規格發展。同時,項目團隊已成功進行75K、100K原絲研發,技術達到國際先進水平。此外,項目產能持續擴大,已形成年產16萬噸碳纖維原絲及5萬噸碳纖維的生產能力,處于全球領先地位。生產運行安全穩定,產品性能與國際同類產品相當,廣泛應用于風電葉片等領域。
談及未來發展方向,項目主要完成人之一、吉林碳谷碳纖維股份有限公司高級工程師姜彥波表示,項目團隊將持續推進大絲束原絲及碳纖維產品研發,并不斷降低現有產品生產成本,提高生產效率。紡織之光基金會的獎勵對于項目團隊是一種激勵,對項目團隊繼續深耕碳纖維及原絲研發起重要推動作用,也是企業探索技術與產品升級的持久動力。項目團隊也將在此支持與鼓勵下,不斷鞏固現有優勢,并持續進行技術升級與產品優化。