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国内第一条200吨/年PAN基碳纤维原丝生产线正式投产 |
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| 国内第一条200吨/年PAN基碳纤维原丝生产线正式投产 |
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作者：fhf 文章来源：中国化工贸易网 点击数： 更新时间：2006-7-9  |
慧聪网化工讯：山西恒天纺织新纤维科技有限公司是致力于高性能纤维的研究与生产的高科技企业，经过该公司科技人员多年的努力，国内第一条200吨/年PAN基碳纤维原丝生产线在该公司建成，2006年6月16一次投料成功，产品质量指标基本达到发达国家水平。
超高强纤维的研发及其生产对于合成纤维工业的发展起着十分重要的作用。迄今为止，超高强纤维的研制及其生产仍被美国、日本、荷兰、俄罗斯几个工业发达国家所垄断。我国碳纤维现阶段绝大部分依赖进口。2004年全国碳纤维用量为4000吨，2005年用量在5000吨，年增长率在20%以上，到2009年将达到7500吨/年，而国内现有生产设计能力为90吨／年，且由于国内原丝质量、生产技术及设备等原因，实际年产量仅为40多吨，无论是质量和规模与国外相比差距都很大。华皖碳纤维、大连兴科碳纤维有限公司、少数科研院所及山东光威集团都力争在碳纤维生产方面获得突破。但生产碳纤维的高质量的原丝一直是制约碳纤维发展的一个瓶颈。超高强纤维的生产技术亦是化学纤维生产技术中难度最高的技术，超高强纤维的生产直接关系国民经济的高速发展和国防工业的现代化。所以，能否进行技术创新，打破垄断，建立我国超高强纤维工业是我们由化纤生产大国转变成化纤生产强国的重要标志，也是时代赋予我们化纤研发科技工作者的神圣使命。
世界主要高性能纤维在今后五年内将保持良好的大发展势头，目前对我国影响最大的是聚丙烯腈基碳纤维，现正处于严重短缺的状态，影响了许多行业的发展。因此山西恒天纺织新纤维科技有限公司在榆次腈纶生产线的基础上，经过自主开发创新，成功地生产出了高质量的PAN基碳纤维原丝，为我国“十一五”期间即将大规模产业化的碳纤维生产实现跨越式发展迈出可喜的步伐。目前该公司与大连兴科碳纤维有限公司合作，碳化后性能优良，得到用户认可，进入批量应用阶段。
表1 我国目前从事碳纤维主业发展的主要企业| 公司名称 | 碳纤维原丝（吨） | 碳纤维（吨） | 预浸布（万平方米） | 最终消费品 | | 华皖碳纤维 | 600 | 200 | | 未投产 | | 山西恒天纺织新纤维科技有限公司 | 200 | | | | | 大连兴科碳纤维有限公司 | | 100 | | | | 嘉兴中宝碳纤维 | | | 300 | | | 吉林东方神舟碳纤维 | | 10 | | | | 吉林石化公司 | | 20 | | | | 山东光威集团 | 15 | 40 | 不祥 | GOLF球棒、钓鱼杆等 | | 厦门扬大碳纤维有限公司 | | | 不祥 | GOLF球棒、钓鱼杆等 | | 山西煤化所 | 20 | 10 | | | | 北京化工研究院 | | 10 | | | | 其它 | 40 | 20 | | | | 合计 | 875 | 410 | 约1200 | |
碳纤维，顾名思义，纤维中碳的成份占有90％以上。从分子组成来看，是属于无机纤维。但目前主要通过有机高分子纤维后处理来获得驱逐，后处理过程主要是要驱逐非碳元素，使之形成高度结晶的石墨结构。对于高强度碳纤维T800H、T1000抗张强度达到6～7GPa，模量达到294GPa更是如此。有关聚丙烯睛原丝预氧化、碳化的过程比较复杂，研究的文献很多。但高性能碳纤维与原丝性能的关系文献中很少涉及，更没有高性能原丝买卖发生。但几乎达成一致的共识是：生产高性能碳纤维必须要有高性能原丝。
具体来说，原丝必须：
1. 共聚单体必须有利于预氧化过程的环化，即环化速度要快，而放热要少； 2. 要有利于氧化作用深入到PAN纤维内部； 3. 由碳纤维的结构推测原丝中的缺陷要少。
由此，我们可以认为，PAN基原丝应该是：
1. 具有超高分子量，以减少大分子末端造成缺陷； 2. 单丝直径要小，既有利于氧分子深入，又有利于非碳元素的驱逐； 3. 纤维必须有高的强度，即从结构上说：要有高的取向度，有利于碳纤维结晶向规整性方向靠拢； 4. 要有合适的共聚单体，有利于环化的发生。
综上所述，可以认为进行超高分子量聚合体的制备及其干－湿法细旦高强PAN基原丝的纺丝成形研究是当务之急，问题的关键所在。
表2 碳纤维原丝实测指标对比| | 三菱 | 旭化成 | 恒天 | | 工艺方法 | 二甲基乙酰胺两步法 | 硝酸两步法 | 亚砜一步法 | | 线密度dtex | 1.18 | 1.34 | 1.20 | | 强度CN/dtex | 5.59 | 4.5 | 4.6 | | 强力CV值% | 12 | 12 | 15 | | 伸长% | 11 | 13.6 | 14 | | 伸长CV% | 9 | 9.1 | 10 | | 每米重mg/m | 1398 | 1606 | 1410 | | 沸水收缩% | 4 | 4 | 4 | | 回潮% | 0.95 | 0.99 | 0.98 | | 含油率% | 0.56 | 0.57 | 0.75 |
吨净利25 万元——碳纤维盈利分析
碳纤维的生产工艺短、成本构成比较简单，根据我们的实地调研、碳纤维相关行业资料及工艺参数， 我们可以大体测算出碳纤维原丝、碳纤维的生产成本，详见图。
根据目前丙烯腈1.3万元/吨的销售价格，我们可以大体测算出碳纤维原丝及碳纤维的生产成本，碳纤维原丝及碳纤维的生产成本分别为4.4万元/吨、18万元/吨。
目前军工级碳纤维（3-6K）的售价为200万元/吨（这一点可以从吉林东方神舟碳纤维（*ST吉碳（000928）持股100%）年产10吨碳纤维，05年实现销售收入2295万元进一步得到验证），民用碳纤维（12K）的售价为55万元/吨，而碳纤维的生产成本为18万元/吨，如以民用碳纤维为例，其毛利为37万元/吨，即便加上3万吨的营业费用和33%的所得税率，民用碳纤维的净利润也用25万元/吨，如果考虑军品售价200万元/吨和33%的所得税减免，则其吨碳纤维的净利将会达到170万元/吨。
由于巨额利润的驱使，将会导至碳纤维的快速增长。因此，质量是关健，投资须慎重。 |
| 文章录入：fanghaifei 责任编辑：fanghaifei |
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