成果簡介

　　2018年1月8日，2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在人民大會(huì)堂舉行。中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司（下簡稱為中復(fù)神鷹）牽頭完成的“干噴濕紡千噸級(jí)高強(qiáng)/百噸級(jí)中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目，榮獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

　　“干噴濕紡”是目前公認(rèn)的制備高性能碳纖維的最先進(jìn)技術(shù)。中復(fù)神鷹于2008年開始進(jìn)行干噴濕紡技術(shù)攻關(guān)，攻克了碳纖維生產(chǎn)原液制備技術(shù)、設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)和PAN纖維快速均質(zhì)預(yù)氧化、碳化集成技術(shù)，并構(gòu)建了具有自主產(chǎn)權(quán)的干噴濕紡千噸級(jí)高強(qiáng)/百噸級(jí)中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)體系，建成了首套具有完全自主產(chǎn)權(quán)的干噴濕紡碳纖維生產(chǎn)成套裝備。經(jīng)過技術(shù)團(tuán)隊(duì)多年的日夜奮戰(zhàn)，干噴濕紡技術(shù)于2012年在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，中復(fù)神鷹也成為我國唯一、世界第3個(gè)掌握該工藝的企業(yè)。中國工程院院士孫晉良表示，中復(fù)神鷹建成的基于干噴濕紡工藝的碳纖維生產(chǎn)線，其研發(fā)技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先，部分性能指標(biāo)超過國外同類產(chǎn)品水平，可完全替代進(jìn)口。

歷史背景

　　由于碳纖維涉及軍工領(lǐng)域，西方國家對(duì)碳纖維的成套生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝備實(shí)行嚴(yán)格封鎖、嚴(yán)格禁運(yùn)。我國碳纖維產(chǎn)業(yè)起步晚，總體水平低，嚴(yán)重制約了國產(chǎn)碳纖維向高性能和高產(chǎn)能方向的發(fā)展。2000年8月，我國專門成立了以兩院院士師昌緒為組長的“聚丙烯腈基碳纖維發(fā)展對(duì)策研究”課題組，時(shí)任國家主席的胡錦濤和時(shí)任總理的溫家寶多次批示，必須把中國的碳纖維及其復(fù)合材料搞上去，打破美國和日本等國家對(duì)我國的碳纖維技術(shù)壟斷。

創(chuàng)新歷程

　　為提升碳纖維的產(chǎn)業(yè)化水平，緩解國內(nèi)緊張的供需矛盾，扭轉(zhuǎn)我國碳纖維受制于人的被動(dòng)局面，推動(dòng)我國紡織化纖工業(yè)加快結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，促進(jìn)我國高性能纖維及先進(jìn)復(fù)合材料以及航空、航天、新能源等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，2005年，由中國復(fù)合材料集團(tuán)有限公司、連云港鷹游紡機(jī)集團(tuán)有限公司、連云港市工業(yè)投資集團(tuán)共同組建的中復(fù)神鷹主動(dòng)參與到國產(chǎn)碳纖維的研發(fā)中， 并提出“為祖國爭光、為民族爭氣”的口號(hào)。

　　2008年，中復(fù)神鷹開始進(jìn)行干噴濕紡碳纖維工程化項(xiàng)目攻關(guān)，并開展了可行性試驗(yàn)工作。整個(gè)碳纖維的生產(chǎn)，從前到后，中間控制的有3000多個(gè)工藝點(diǎn)，哪個(gè)工藝點(diǎn)的參數(shù)發(fā)生了變動(dòng)，碳纖維質(zhì)量就難以保證。為此，中復(fù)神鷹攻克了碳纖維生產(chǎn)原液制備技術(shù)、設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)和PAN纖維快速均質(zhì)預(yù)氧化、碳化集成技術(shù)，并構(gòu)建了具有自主產(chǎn)權(quán)的干噴濕紡千噸級(jí)高強(qiáng)/百噸級(jí)中模碳纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)體系，建成了首套具有完全自主產(chǎn)權(quán)的干噴濕紡碳纖維生產(chǎn)成套裝備。2012年，經(jīng)過連續(xù)幾年的攻關(guān)，中復(fù)神鷹實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡紡絲的連續(xù)化穩(wěn)定生產(chǎn)。

　　2013年，中復(fù)神鷹干噴濕紡碳纖維原絲產(chǎn)能達(dá)到5000噸，碳纖維產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國標(biāo)GQ45水平。經(jīng)過一系列的工藝和裝備改進(jìn)，SYT49碳纖維產(chǎn)品的性能和品質(zhì)大幅提高，力學(xué)性能達(dá)到進(jìn)口T700S碳纖維水平。2015年7月，“千噸級(jí)高強(qiáng)型、高強(qiáng)中模型干噴濕紡高性能碳纖維關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”通過了國家技術(shù)成果鑒定，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。

重大意義和深遠(yuǎn)影響

　　與濕法紡出的碳纖維相比，干噴濕法紡出的碳纖維，其力學(xué)性能大幅提升、生產(chǎn)效率顯著提高、能耗大幅降低。干噴濕紡碳纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，使得中復(fù)神鷹的碳纖維性能大大增強(qiáng)，同時(shí)也使神鷹在碳纖維自行車生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)了原材料的突破性進(jìn)步。未來，中復(fù)神鷹碳纖維將立足于干噴濕紡碳纖維技術(shù)，預(yù)計(jì)在2030年突破十萬噸碳纖維產(chǎn)量。隨著更高強(qiáng)度和模量的產(chǎn)品開發(fā)，性能的不斷提高和完善，生產(chǎn)成本的進(jìn)一步降低，該產(chǎn)品將逐步取代進(jìn)口產(chǎn)品，在軍用、民用領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。