碳纖維煉成記
新雪季到來,在吉林省一些滑雪場的遊客服務中心裝備租賃處,一排排供體驗的碳纖維滑雪板引起不少遊客注意。這是吉林化纖集團有限責任公司試水冰雪裝備製造、拓展碳纖維終端應用場景的新舉措。
碳纖維被譽爲“黑色黃金”,比鋼的強度大、比鋁的質量輕,因其性能好、附加值高,是裝備輕量化應用領域的理想材料。多年前,我國在該領域曾一度受制於人。經過不懈追趕,吉林化纖集團如今已成爲全球最大的碳纖維原絲生產基地、全國最大的碳絲生產基地,被國務院國資委評選爲“創建世界一流專精特新示範企業”。
走進吉林化纖國興碳纖維公司生產車間,400多米的生產線上,一束束白色原絲經過氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理等工序,被加工爲黑色碳絲。之後,全自動收絲機將一根根碳絲纏繞成一個個絲筒,經工業機器人塑封裝箱。
經受了數次200℃以上乃至超1000℃的高溫,碳纖維爲什麼不會被燒壞?國興碳纖維公司生產處處長魯明解釋說,碳化是一個複雜的物理化學變化和結構轉化過程,在惰性氣體保護下發生熱分解、熱縮聚,一步步將聚丙烯腈纖維線型分子鏈環化爲耐熱的梯形結構、碳纖維的亂層石墨結構,最終產品的含碳量在90%以上,承受力非常強。“七八根碳纖維單絲合在一起,約有一根頭髮絲那般粗細,但一束1.2萬根單絲的碳纖維絲束可以承受兩三個成年人的重量”。
“寧可黑髮變白髮,誓把白絲變黑絲”。採訪中,吉林化纖員工經常說起這句頗爲鼓舞鬥志的話語。如今,夢想已經照進現實,再次回憶起這段創新創業歷程,他們的內心依然激動不已。
吉林化纖碳谷公司副經理陳海軍告訴記者,公司歷經千辛萬苦掌握了原絲生產的核心技術,2011年9月年產5000噸碳纖維原絲項目建成投產,開創了我國碳纖維原絲規模化生產的先河。但是,爲了產業鏈的長足發展,還必須向碳絲方向攀升。
“那時,碳纖維的市場應用還沒有今天這樣廣泛,公司在碳纖維研發上一年投入幾千萬元。”陳海軍說,吉林化纖集團堅信行業發展趨勢,10年間全體員工刻苦鑽研,2022年7月,年產1.5萬噸碳纖維項目首條35K風電專用大絲束碳化線一次開車成功,順利投產。
碳纖維的成功研發與規模化生產,爲吉林化纖集團快速發展增添了動力。2023年,吉林化纖集團實現銷售收入231.4億元,同比增長10.2%;碳纖維板塊(原絲、碳絲)實現產量11.1萬噸,同比增長38.3%。今年前三季度,吉林化纖集團碳絲銷量同比增長68%,複合材料自用纖維比例同比增長40%。
隨着國內碳纖維市場產能增大和競爭加劇,吉林化纖集團近幾年加快延伸碳纖維產業鏈,積極向新能源風電裝備、體育用品、無人機裝備等領域拓展碳纖維應用場景,努力擴大市場空間。
吉林化纖國興復合材料公司生產車間內,由碳纖維製成的黑色拉擠板盤曲成卷,整齊碼放。車間主任王普順告訴記者,碳纖維拉擠板可用於風電葉片主樑,使風電葉片更加輕盈高效,尤其是近年來風電葉片越做越長,由碳纖維拉擠板製成的葉片主樑性能優勢更加凸顯。
截至目前,吉林化纖集團已經與國內主要風電主機制造企業建立合作關係,風電葉片主樑碳纖維拉擠板在國內風電市場佔有率超90%。今年前11個月,吉林化纖集團的風電葉片主樑碳纖維拉擠板銷量超過1萬噸,是2023年全年銷量的3倍;預計2025年風電葉片主樑碳纖維拉擠板銷量將超過3萬噸。
在吉林化纖國興復合材料有限公司的輕量化車間,大廳裡擺放着無人機、自行車、羽毛球拍、匹克球拍、釣魚竿、滑雪板、冰球杆等碳纖維複合材料製品。國興復合材料有限公司生產處處長牛經敏指着一款無人機告訴記者,飛行器對重量要求十分苛刻,碳纖維質量輕、強度大,由其製成的槳葉、支臂等部件對於無人機減輕自身重量、更好完成任務,具有十分重要的作用。目前,吉林化纖集團已與多家知名飛行器企業建立密切的合作關係。
牛經敏說,公司今年探索生產碳纖維層壓板,可廣泛應用於軌道交通、無人機等領域,目前已生產近6萬張,預計到今年底可實現銷量180噸,國內市場佔有率超25%;預計2025年吉林化纖集團生產的碳纖維層壓板銷量可超500噸,成爲公司新的增長點。此外,碳纖維複合材料還越來越多地應用在建築補強、熱場材料等領域,應用場景正加快拓展。
吉林化纖集團有限責任公司黨委書記、董事長宋德武說,“吉林化纖將不斷提升碳纖維質量,持續拓展下游應用領域,實現全產業鏈一體化發展,將碳纖維產業做強做優做大,向世界一流碳纖維生產企業邁進”。(經濟日報記者 馬洪超)