應用推廣極具潛力
碳纖維工程提出的目標是,到2015年,碳纖維產能達到1.2萬噸,基本滿足航空航天、風力發電、運輸裝備等需求。李克健認為,在2015年產能達到1.2萬噸,這個目標實現難度不大,因為目前建成產能已接近1萬噸。如果2015年能達到1.2萬噸的產能水平,則基本能滿足需求。當前國內碳纖維應用除軍工外,主要集中在熱場保溫、剎車片、體育休閑、建筑等領域。李克健說:“未來碳纖維用量增加部分將主要集中在風電葉片、高壓輸電纜芯和汽車領域。”
據李克健介紹,55米以上風電葉片的關鍵部位必須要用碳纖維復合材料,特別是海上風力發電全部是大功率的,粗略估計,一組葉片需要用碳纖維復合材料幾百到1200千克。高壓輸電方面碳纖維主要是用來生產碳纖維復合材料纜芯,可有效減少輸電線下垂產生渦流導致的電流損耗,降低塔架密度和強度,目前已進行了幾萬千米的掛網實驗,效果非常不錯,碳纖維用量約70千克/千米。據悉,未來我國每年新增輸電線路100萬千米,老化改造線路約20萬千米,并且這個數字還在不斷增加。
在汽車方面,汽車工業正面臨資源和環境的嚴峻挑戰,推進汽車輕量化以降低油耗是汽車工業發展的主題,而碳纖維復材是理想的以塑代鋼材料。
設備攻關勢在必行
不過,李克健對1.2萬噸年產能到底有多少能變成產量表示擔憂。他介紹說,由于技術不過關,我國很多碳纖維裝置出現“趴窩”現象。碳纖維制備過程分為聚合、紡絲、預氧化、炭化和表面處理等多道工序,無論是工藝技術還是設備開發以及配套材料,只要有一項跟不上研制和產業化進程,就會最終影響到碳纖維產業。
目前,只有少數企業實現了全流程的國產化,但質量如何尚待考察,大部分碳纖維裝置的關鍵設備還是依賴進口。但像預氧化爐、碳化爐等關鍵設備,因為國外始終對我們“設卡”,依靠進口則隨時面臨“禁運”風險。不過,跟進口設備相比,國產設備在溫度、氣氛、張力等精度控制方面還有一定差距,導致產品不勻率上升,生產效率也難以提高。所以,碳纖維工程中將這些列入重要研發內容非常有必要,這些設備的攻關勢在必行。他說:“這些關鍵設備一旦開發成功,不但可以滿足國內需求,還可以出口,形成一個產業,可謂一舉兩得。”此外,碳纖維制備用油劑和上漿劑等關鍵原料的開發也同樣必要,這些原料目前在我國還處于研發階段,不能滿足生產需求。