2021年1月6日   来源：碳纤维研习社

2020年美日中碳纤维大厂的产品品牌和性能指标陆续公布了。从日本东丽与国内比较来看：

1高强度碳纤维的小丝束产品(3K,6K,12K)，除了T1100G我方依然在研，T300,T700,T800到T1000的性能已经基本达到东丽的水平——军用战斗机用碳纤维基本够用。

2 高强高模碳纤维的小丝束产品，除了M65J以上产品仍然在研和工程化之外，M70J,M40J,M46J,M50J,M55J,M60J的差距已经很小——卫星用碳纤维基本够用。

3 大丝束产品（24K-48K）,特别是民用大飞机所用的大丝束碳纤维，东丽干喷湿纺的T700S、T800S、T1100G等均有24k规格，广泛用于波音和空客系列大飞机的结构件制造。

对比之下，我方产品线依然薄弱。首先，光威复材基本就是国内的小丝束之王，24K以上产品未进入核心产品品牌列表。江苏恒神也差不多类似情形。其次，中复神鹰等公司虽有24K碳纤维产品谱系，但主要用于风电领域、工业容器、车辆和无人机领域，而非商用航空大飞领域。

大丝束碳纤维之所以更加适合在商用大飞领域，一个重要原因是，PAN基碳纤维的价格在很大程度上是纤维丝束规格决定的。东丽3k小丝束产品成本为50-70美元/kg，6k规为40-50美元/kg，12K为不到30美元/kg。大丝束碳纤维在价格方面具有显著优势。当然，仅仅从技术原理上说，对于广泛应用干喷湿纺工艺的国内小丝束碳纤维制造商而言，研制出与日方相同力学性能的大丝束碳纤维并非难事，但是大批量生产时的性能稳定性、一致性、可靠性和经济性，才是考验厂商的最大难点。

传统的碳纤维复材预浸料工艺和灌注工艺成本较高，而全球风电整机巨头维斯塔斯（VESTAS）提出以拉挤碳纤维板材做为叶片大梁的拉挤工艺，大幅制造成本并带动了碳纤维复合材料在风电叶片领域的大规模应用。近年来，得益于国内风电环保产业的急速扩张，国内厂商在军用碳纤维快速发展的基础上，也在向日益扩大的民用碳纤维领域发起冲击。军用碳纤维第一把金角椅的光威复材，2014年开始研发风电碳梁，2015年通过了VESTAS的认证，2016年装机实验成功。到2019年公司的碳梁产能生产线已经从30条增加到40条，产能从450万米提高至600万米，成为VESTAS的主要供货商之一。但这仍然不是大丝束碳纤维的主战场。

 要想真正深入开发24K-48K商用大丝束产品，要先从大丝束原丝开始。这就要看吉林化纤的了。2017年7月，吉林化纤集团下属吉林碳谷碳纤维有限公司在24k原丝经验基础上，开始研究48K大丝束碳纤维原丝，2018年7月成功开发出48K碳纤维原丝的聚合、纺丝工艺技术，形成了千吨级48K碳纤维原丝技术工艺包。2018年8月的测试表明，48K碳纤维拉伸强度达到4000Mpa，拉伸模量达到240Gpa，层间剪切强度达到60Mpa。2019年5月，获得国内首批120吨48K大丝束碳纤维原丝出口订单。到2019年，“25K-50K聚丙烯腈基原丝及碳纤维关键技术和产业化开发”项目鉴定会认为，吉林化纤终于在国产24k-48K大丝束碳纤维的自主产业化方面取得实质性突破。

 此外，上海石化在大丝束碳纤维产品研发方面也不遑多让。2012年9月，上海石化自行开发的国内独有的NaSCN（硫氰酸钠）湿法工艺和自主知识产权的成套技术。2016年5月，开始48K大丝束原丝工业化研究试验。2018年1月，形成了千吨级PAN基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包，3月试制出48K大丝束碳纤维并贯通工艺全流程，同年5月，装置已累计生产原丝4286吨，生产碳纤维709吨。2020年上海石化拟投入约35亿元人民币建设2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年48K大丝束碳纤维项目。上海石化的难得之处在于，目前国内大部分PAN基碳纤维纺丝，都要进口日本东丽的DMSO溶剂。而上海石化是在国内独有的NaSCN（硫氰酸钠）湿法工艺和自主知识产权的成套技术基础上发展的大丝束产品，独创性更加彻底。 

浙江精功集团2017-2018年研发的有效幅宽1米碳纤维微波石墨化生产线取得突破，常规T300/T400碳丝经过该生产线微波石墨化处理后，模量和强度均可提升10%-15%，最终产品品质等级达T700/T800。在国际上，石墨化大丝束碳纤维48K产品的拉伸模量可以达到295Gpa，已达到T800到T100碳纤维的模量水平，而普通的小丝束产品经微波石墨化后，能大批量的生产宇航级别的M40系列高模碳纤维产品。更低成本化的大丝束产品，也可以在航天领域和军用战斗机等传统小丝束领域大显身手。

随着国产大丝束碳纤维的技术进步和产能扩张，相信在不久的将来，我们将在体育休闲、汽车、压力容器、风电等基础民用行业之外，更多的看到，装有中国大丝束碳纤维复合材料的商用航空大飞机，在全世界的天空展翅高飞，自由翱翔。