分析碳纖維的發展史
碳纖維最早的創意應追溯到1879年美國的發明家托馬斯愛迪生身上。當初愛迪生在發明電燈泡的時候,需要找到一種耐高溫、耐氧化的材料作為燈絲,就用棉紗制成的碳纖維試用。雖然這種碳纖維最終被鎢絲等材料所代替,但是它的特點比如密度小,模量高,耐酸堿,耐氧化是以往的材料所不能比擬的,后來人們不斷探索用其它方法來制造碳纖維。
目前世界碳纖維產量達到4萬噸/年以上,全世界主要是日本東麗、東邦人造絲和三菱人造絲三家公司以及美國的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司,以及德國SGL西格里集團,韓國泰光產業,我國臺灣省的臺塑集團,等少數單位掌握了碳纖維生產的核心技術,并且有規模化大生產。目前在祖國大陸還沒有一個年產100t的規模化碳纖維工廠,大多還處于中試放大階段。值得一提的是我國臺灣省的臺塑集團,在80代年中期從美國Hitco公司引進百噸級碳纖維生產線,經消化、吸收和配套后得到迅速發展,臺塑產量增加很快,但碳纖維質量的提高幅度并不大。
我國對碳纖維的研究開始于20世紀60年代,80年代開始研究高強型碳纖維。多年來進展緩慢,但也取得了一定成績。進入21世紀以來發展較快,安徽華皖碳纖維公司率先引進了500噸/年原絲、200噸/年PAN基碳纖維(只有東麗碳纖維T300水平),使我國碳纖維工業進入了產業化。隨后,一些廠家相繼加入碳纖維生產行列。據不完全統計,目前,我國已有12家生產規模大小不一(5~800噸/年)的PAN基碳纖維生產廠家,合計生產能力為1310噸/年,產品規格為1K、3K、6K、12K。但由于一些企業沒有原絲可燒,實際國內碳纖維的總產量不足40噸/年,而且產品質量不太穩定,大多數達不到T300水平。可喜的是從2000年開始我國碳纖維向技術多元化發展,放棄了原來的硝酸法原絲制造技術,采用以二甲基亞砜為溶劑的一步法濕法紡絲技術獲得成功。目前利用自主技術研制的少數國產T300、T700碳纖維產品已經達到國際同類產品水平。
隨著近年來我國對碳纖維的需求量日益增長,碳纖維已被列為國家化纖行業重點扶持的新產品,成為國內新材料行業研發的熱點。據不完全統計,目前擬建和在建的碳纖維生產企業有11家,合計生產能力為原絲7100噸/年、碳纖維1560噸/年,其中在建企業為4家,合計生產能力為原絲1100噸/年、碳纖維470噸/年。