瀝青基碳纖維開發(fā)技術(shù)

 中化新網(wǎng)訊 比鋁輕、比鋼強、比人頭發(fā)細的瀝青基碳纖維，近年來引起了河南、山西、山東等地煤化工企業(yè)的關(guān)注，有的地方甚至已經(jīng)把瀝青基碳纖維作為“十二五”有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品進行開發(fā)。但記者在采訪調(diào)研中了解到，有市場潛力的瀝青基碳纖維，市場需求短期內(nèi)難以擴大，而我國高性能瀝青基碳纖維在技術(shù)上又面臨難關(guān)，瀝青基碳纖維開發(fā)陷入糾結(jié)。

世界上工業(yè)化生產(chǎn)的碳纖維按原料劃分，主要有兩大系列，一是以聚丙烯腈為原料，二是以石油瀝青或煤瀝青為原料，前者的產(chǎn)量約占碳纖維總產(chǎn)量的70%，后者約占30%。而瀝青基碳纖維又分為兩大類，一類是通用級瀝青碳纖維，一類是高性能碳纖維。經(jīng)瀝青的精制、紡絲、預氧化、碳化或石墨化而制得的含碳量大于92%的特種纖維，因其具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、抗蠕變、導電與導熱等優(yōu)良性能，是航空航天工業(yè)中不可缺少的工程材料，應用十分廣泛。上世紀60年代末，日本吳羽化學公司在世界上率先實現(xiàn)石油瀝青碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)，日本大阪瓦斯公司則最早實現(xiàn)了煤瀝青碳纖維生產(chǎn)。

全國特種纖維信息中心主任羅益峰向記者介紹，目前通用級的瀝青碳纖維全世界年需求量大概在2000噸左右，產(chǎn)量約為2000噸，在國際市場上基本上沒有需求缺口。我國通用級瀝青碳纖維年產(chǎn)量不到100噸，產(chǎn)需也基本平衡，但國內(nèi)高性能碳纖維還沒有成熟的技術(shù)，仍然是一個空白。 123456

煤焦油瀝青是煤焦油蒸餾后的殘留物，生產(chǎn)瀝青基碳纖維是其提高附加值的途徑之一。上世紀70年代初期，我國就以煤焦油為原料開發(fā)成功瀝青基碳纖維，但由于產(chǎn)品質(zhì)量和試驗不穩(wěn)定等原因，最終沒能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。此后，山東兗礦集團、山東淄博礦業(yè)集團投資了直接利用煤炭熱解提取煤瀝青的生產(chǎn)線，也因技術(shù)不成熟而最終擱淺。

羅益峰指出，國內(nèi)開發(fā)高性能碳纖維在技術(shù)上還有難度，這個難度是綜合性的，既有設備方面的，也有工藝技術(shù)方面的，煤瀝青比石油瀝青成分復雜，合成碳纖維的難度也更大。另外，由于高性能碳纖維及其復合材料屬于高科技產(chǎn)品，是發(fā)展航天航空、尖端技術(shù)必不可少的新材料，國外嚴格限制相關(guān)技術(shù)的出口，這也制約著國內(nèi)高性能碳纖維的開發(fā)應用。

在市場方面，瀝青基碳纖維可廣泛應用于航天、航空、飛機、飛船的結(jié)構(gòu)材料，碳纖維復合材料的用量，能占到小型商務機和直升飛機的70％～80％、軍用飛機的30％～40％、大型客機的15％～20%。另外，碳纖維也極其適合應用于體育用品，如高爾夫球棒的長柄、球棒的頭部、頭部擊球板等，其用量已占碳纖維體育用品用量的50％，像網(wǎng)球拍的碳纖維用量就有500噸左右，魚竿碳纖維的用量也有2000噸左右。羅益峰表示，這些碳纖維的市場需求目前主要以聚丙烯腈類碳纖維為主，對碳纖維的市場分析，應當把聚丙烯腈類與瀝青基類區(qū)別開來，這兩類各有各的性能指標，各有各的應用領域。目前，高性能瀝青基碳纖維在國內(nèi)還沒有生產(chǎn)，在市場上也買不到，而國外也基本僅應用于衛(wèi)星天線等很有限的領域，且基本限于在國內(nèi)自用。因此，高性能瀝青基碳纖維市場需求還很小，這種狀況短時間內(nèi)不會有太大的改觀。 123,123

專家表示，瀝青基碳纖維技術(shù)開發(fā)與市場應用相互制約，目前大力開發(fā)瀝青基碳纖維應慎重。羅益峰指出，我國瀝青原料豐富且價格低廉，有一定資金實力的企業(yè)可以投入進行技術(shù)開發(fā)，攻克技術(shù)難關(guān)。高性能碳纖維的市場推廣取決于成本與價格，只有當成本降到100元/千克以下，才會有比較大的市場空間。