吉林石化碳纖維助國產(chǎn)大飛機“輕松上天”

世界碳纖維消費結(jié)構(gòu)示意圖

　　中國石油網(wǎng)消息 （記者 周學(xué)成）6月7日，位于吉林的國家碳纖維工程技術(shù)研究中心的中試數(shù)據(jù)顯示，我國高性能碳纖維研制技術(shù)獲新突破，產(chǎn)品性能完全滿足國產(chǎn)大飛機主結(jié)構(gòu)制造需要。我國最大碳纖維產(chǎn)業(yè)基地現(xiàn)雛形。

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　　吉林石化公司是我國最早從事碳纖維研發(fā)的單位之一。2008年12月，由吉林石化和北京化工大學(xué)共同組建的國家碳纖維工程技術(shù)研究中心通過國家科技部審查驗收，2009年10月13日正式掛牌。該中心有18名博士、31名碩士、3名中國石油高級技術(shù)專家，在碳纖維研發(fā)領(lǐng)域形成了較完備的研發(fā)體系和人才隊伍，積累了寶貴的研發(fā)和組織經(jīng)驗。 copyright 123456

　　近幾年，吉林省吉林市碳纖維產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，到目前已形成從原絲到制品的完整產(chǎn)業(yè)鏈。吉林市正在成為我國最大的碳纖維產(chǎn)業(yè)基地，并被認定為國家級碳纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地。 copyright 123456

　　國家碳纖維工程技術(shù)研究中心技術(shù)人員介紹，我國僅用4年時間，就完成了發(fā)達國家14年才完成的科研攻關(guān)任務(wù)。碳纖維性能在T300級基礎(chǔ)上，躍上新水平。 123,123

　　碳纖維的研制開發(fā)，受到了黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的關(guān)注和集團公司領(lǐng)導(dǎo)的重視。國家領(lǐng)導(dǎo)人曾批示：“舉全國之力，集中力量突破。” 123,123

　　2002年，國家科技部向吉林石化下達了高性能碳纖維項目攻關(guān)任務(wù)。隨后，吉林石化工程技術(shù)人員在蔡小平博士帶領(lǐng)下，在之前近40年研發(fā)基礎(chǔ)上，集中力量開展碳纖維攻關(guān)。2007年10月，這個公司完成了試驗放大任務(wù)。2009年6月，吉林石化百噸級高性能碳纖維生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)，填補了國產(chǎn)高性能碳纖維空白，打破了國際技術(shù)和裝備壟斷，滿足了國家需要。 123,123

　　碳纖維是一種纖維狀增強材料，具有比重小、強度高和耐高溫等特點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、體育等領(lǐng)域。近年來，隨著碳纖維及其復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)的成熟，這種材料開始在民用大飛機上廣泛使用。

　　“國產(chǎn)大飛機也將使用以碳纖維合成物為主體的新型復(fù)合材料。”中國商用飛機有限責(zé)任公司副總經(jīng)理、大型客機總設(shè)計師吳光輝表示。據(jù)了解，國產(chǎn)大飛機研制的第一階段將采用15%的這種新型復(fù)合材料，第二階段將采用23%至25%的復(fù)合材料。 內(nèi)容來自123456

　　吉林石化公司總經(jīng)理、碳纖維攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組組長王光軍說：“作為國有企業(yè)，我們就是要勇于承擔經(jīng)濟、政治和社會責(zé)任，堅定走碳纖維產(chǎn)業(yè)化道路。” 123456

　　目前，吉林石化千噸級碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)可研報告已完成，初步設(shè)計工作正在緊張進行中。 內(nèi)容來自123456

　　■解疑釋惑

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　　□T： T300、T700指的是碳纖維的品級，通常以拉伸強度指標作為衡量標準。 內(nèi)容來自123456

　　□K：指碳纖維里面含的單絲數(shù)量。K是單位“千”。1K就是1000根，3K就是3000根，依此類推。一般廠家會將碳纖維絲束中單絲為24K的碳纖維定義為“超細高系數(shù)碳纖維”。 （楊春雨整理）

　　□碳纖維是由有機纖維經(jīng)碳化及石墨化處理得到的微晶石墨材料。它的比重不到鋼的1/4，抗拉強度是鋼的7倍至9倍，抗拉彈性模量高于鋼。 內(nèi)容來自123456

　　□實驗證明，汽車質(zhì)量降低一半，燃料消耗也會降低近一半。在載重汽車上使用碳纖維復(fù)合材料后，每輛汽車質(zhì)量可降低200公斤左右。 123,123

　　□碳纖維“外衣”能大幅度降低飛機能耗。采用碳纖維復(fù)合材料的大飛機，每位乘客的百公里油耗不到3升，比普通機型油耗低12%。

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　　目前，從世界范圍看，碳纖維復(fù)合材料在小型商務(wù)飛機和直升機上的使用量已占全部材料的70％至80％，在大型客機上占15％至50％。

　　■背景鏈接 本文來自123

　　碳纖維的應(yīng)用及其行業(yè)發(fā)展

　　碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中，碳纖維除了用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷和混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強的復(fù)合材料可用作飛機結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等代替材料，以及用于制造火箭外殼、機動船、工業(yè)機器人和汽車驅(qū)動軸等，廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、體育和民生等領(lǐng)域。

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　　世界范圍內(nèi)，碳纖維研究始于19世紀60年代，在20世紀50年代至60年代實現(xiàn)工業(yè)化，是應(yīng)宇航工業(yè)對耐燒蝕和輕質(zhì)高強材料的迫切需求發(fā)展起來的。目前，有黏膠基、瀝青基和聚丙烯腈（PAN）基三種原料體系的碳纖維。黏膠基和瀝青基碳纖維用途較單一，產(chǎn)量有限。聚丙烯腈基碳纖維由于生產(chǎn)工藝較簡單，產(chǎn)品力學(xué)和高溫性能優(yōu)異，而且兼有良好的結(jié)構(gòu)和功能特性，發(fā)展較快，已成為高性能碳纖維發(fā)展和應(yīng)用最主要的品種，是當前碳纖維發(fā)展的主流，產(chǎn)量占90％左右。

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　　世界碳纖維生產(chǎn)主要集中在日本、英國、美國、法國和韓國等發(fā)達國家和我國臺灣省。主要生產(chǎn)商為日本東麗公司、東邦人造絲公司、三菱人造絲公司三大集團，以及美國的卓爾泰克、阿克蘇、阿爾迪拉和德國的SGL公司等。日本的三家企業(yè)約占世界碳纖維產(chǎn)量的78%。發(fā)達國家的碳纖維行業(yè)已逐步走向成熟。 copyright 123456

　　日本東麗公司是目前全球最大的碳纖維生產(chǎn)公司之一，形成了從原料到聚合、紡絲、織布、印染和縫制的一條龍業(yè)務(wù)。這個公司創(chuàng)立于1926年1月。1984年，日本東麗公司率先研制成功T800級碳纖維。　（周學(xué)成整理）

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　　■專家訪談

　　“我們正迎來碳纖維產(chǎn)業(yè)的春天” 123456

　　吉林石化研究院總工程師、碳纖維廠廠長 蔡小平

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　　這些年，我們攻關(guān)工作不斷取得突破，一方面由于攻關(guān)人員牢記使命，合力攻堅；一方面受益于我國設(shè)備制造和控制水平不斷提高，受益于我國綜合國力的增強。 本文來自123

　　我國的碳纖維研究起步并不算晚，但和國際先進水平比，大多數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)水平較低。我認為，造成這種局面主要有兩個原因。 123456

　　一是在科技創(chuàng)新上的投入因素。在20世紀80年代前后，我們曾成功研制硝酸法聚丙烯腈原絲，獲得國家科技進步三等獎和化工部科技進步一等獎，并自行設(shè)計和制造了百噸級硝酸法聚丙烯腈原絲生產(chǎn)裝置，建成當時國內(nèi)首套最先進的每年100噸碳化裝置，滿足了國家需要。但此后相當一段時間，在碳纖維研發(fā)上基本沒有太多投入。直到進入21世紀，這種情況才有根本改變。

　　二是市場因素。在相當一段時期，國內(nèi)市場不是很大，而且只要我們在碳纖維產(chǎn)品上取得突破，國外就會取消限制，使我們失去市場。

　　近幾年，碳纖維研發(fā)工作得到國家和中國石油的大力支持，攻關(guān)工作取得了許多重要突破。我相信，在國家的重視和支持下，我們一定能夠在碳纖維領(lǐng)域進入世界先進行列。 本文來自123

　　碳纖維是集多行業(yè)、多學(xué)科、多因素和多質(zhì)量控制指標為一體的產(chǎn)品。它的研發(fā)受到一個國家綜合實力的影響。這些年我們攻關(guān)工作不斷取得突破，一方面由于攻關(guān)人員牢記使命，合力攻堅；一方面受益于我國設(shè)備制造和控制水平不斷提高，受益于我國綜合國力的增強。現(xiàn)在，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成研、產(chǎn)、用協(xié)調(diào)發(fā)展的良好局面。我們正迎來碳纖維產(chǎn)業(yè)的春天。 （楊春雨整理）

　　■相關(guān)資料 123,123

　　我國碳纖維發(fā)展簡介 本文來自123

　　我國的碳纖維研究開始于20世紀60年代，80年代開始研究高強型碳纖維。21世紀以來發(fā)展速度加快，我國碳纖維工業(yè)進入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。 123,123

　　據(jù)不完全統(tǒng)計，目前，我國已有12家生產(chǎn)規(guī)模大小不一的聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品規(guī)格為1K、3K、6K和12K。2000年開始，我國碳纖維向技術(shù)多元化發(fā)展。目前，利用自主技術(shù)研制的少數(shù)國產(chǎn)T300級碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達到國際同類產(chǎn)品水平。

　　目前，吉林市碳纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地被認定為國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地。基地內(nèi)擁有骨干企業(yè)6家，在建項目11項。到2012年，該基地將成為世界領(lǐng)先的碳纖維生產(chǎn)應(yīng)用基地。

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來源：中國石油新聞中心網(wǎng)

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