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原丝提质解炭纤维发展难题

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-03-18  来源:炭炭复合材料网  作者:炭炭复合材料网  浏览次数:1513
核心提示:聚丙烯腈(PAN)基炭纤维作为高性能新型纤维材料,是与国民经济和国家安全密切相关的战略物资,是发展先进武器所急需的高性能纤维材料,更是制造卫星、航空与航天飞行器等迫切需要的结构材料。在建筑补强、石油工业、海洋开发、交通运输及体育娱乐业等民用方面也有广泛用途。由吉林碳谷炭纤维公司与长春工业大学等单位共同完成的“年产5000吨PAN基炭纤维原丝关键技术”项目自然成为行业热议的话题。
   聚丙烯腈(PAN)基炭纤维作为高性能新型纤维材料,是与国民经济和国家安全密切相关的战略物资,是发展先进武器所急需的高性能纤维材料,更是制造卫星、航空与航天飞行器等迫切需要的结构材料。在建筑补强、石油工业、海洋开发、交通运输及体育娱乐业等民用方面也有广泛用途。由吉林碳谷炭纤维公司与长春工业大学等单位共同完成的“年产5000吨PAN基炭纤维原丝关键技术”项目自然成为行业热议的话题。

据吉林碳谷炭纤维有限公司高级工程师王继军介绍,目前,国际上PAN基炭纤维总产能已达70000吨/年以上,生产国主要有日本、美国、俄罗斯等,日本占世界总产能的90%以上,并成为日本十大支柱性经济产业之一。

我国PAN基炭纤维研发、生产、规模尚处于较低的水平,国内市场所需产品主要依赖进口。但是,由于高性能PAN基炭纤维在尖端武器研制方面的重要作用,美、日等国家严格封锁相关技术与产品对我国的出口,开发出低成本、大规模PAN基炭纤维原丝生产技术,我国炭纤维炭纤维事业发展的关键。

2011年9月吉林化纤集团吉林碳谷炭纤维有限公司建成国内最大的5000吨/年PAN基炭纤维原丝生产线,并成功达产。公司与与中钢江城炭纤维、吉研高科合作形成一条包括炭纤维原丝、炭纤维、炭纤维制品等完整的研发、生产、销售、质量反馈的产业链。原丝质量的提高为碳丝及制品质量提高提供了可靠的原料基础;碳化、制品应用也为原丝质量提高提供了保证。

就总体思路而言,长春工业大学化学纤维工程研究中心主任敖玉辉教授介绍说:,这个项目是在吉林化纤腈纶生产技术优势的基础上生产PAN基炭纤维原丝的,项目的开发主要包括五方面内容,包括PAN聚合物生产技术、纺丝原液制备技术纺丝技术、碳化技术及制品开发。”

那么,哪些自主研发的内容成为突破原丝质量瓶颈的创新点?敖玉辉详细介绍了该项目的创新点。一是自主研发出无机氧化还原三元水相悬浮聚合法生产PAN基炭纤维原丝用聚合物的新技术。该技术聚合反应速率快,并且在水相中进行,克服了溶液聚合后期体系粘度增大导致换热、脱单困难等难题,易于大规模、低成本、工业化生产。目前已建成生产线的单个聚合釜聚合能力为12000吨/年、该技术单釜聚合能力可放大到20000吨/年、体积达到40m3,远远大于溶液聚合单釜生产能力。

二是自主研发出不含任何金属离子的聚合引发体系,为了使炭纤维原丝中金属离子的含量低于10 ppm,我们研发出一种不含任何金属离子的无机氧化还原引发体系,大大提高了聚合物纯度。

三是自主研发出湿法二步法生产PAN基炭纤维原丝新技术,以二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂、湿法二步法生产PAN基炭纤维原丝工业化生产技术。DMAC价格低廉,回收简单。该技术生产规模大、单线产能高、进一步降低了PAN基炭纤维原丝的生产成本。

四是研发出PAN基炭纤维碳化工业技术,原丝碳化属设备主导型工艺,研发的炭纤维生产线,氧化炉采用垂直送风方式,氧化效率高。高低温碳化炉为石墨碳化炉,加热元件四周笼式布置,提高了炉温均匀性。驱动系统为无挤压多辊驱动,减少了产品的机械损伤。

在技术的产业化成果应用方面,由于上下游产业链的密切配合,项目组已开发出PAN基炭纤维原丝系列产品和PAN基炭纤维系列产品 。

 
关键词: 炭纤维
 
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