近來，國內(nèi)碳纖維行業(yè)捷報頻傳——中復(fù)神鷹碳纖維有限公司9月宣布，成為我國首個也是目前唯一實現(xiàn)干噴濕紡SYT45級(相當(dāng)于T700級)碳纖維產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)；太鋼高端碳纖維項目在國慶節(jié)前夕在陽曲縣開工奠基；10月9日，中聯(lián)重科宣布與意大利RIBA公司合資建立碳纖維材料企業(yè)……而上周記者到吉林國家碳纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地采訪時更是看到，年產(chǎn)8000噸碳纖維SMC、200萬平方米碳纖維預(yù)浸布、200萬件碳纖維模壓制品的項目、10噸碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線及汽車輕量化件、1000噸碳纖維等項目正在緊鑼密鼓建設(shè)中。
使用碳纖維制造的自行車抗撞擊力是普通自行車的8倍，性能優(yōu)異。圖為碳纖維自行車生產(chǎn)車間。（本報記者 趙淑玲 提供）
據(jù)了解，當(dāng)前在新型材料里投資最熱的當(dāng)屬碳纖維，投資數(shù)億元的項目屢見報端。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅“十一五”期間，國內(nèi)用于碳纖維行業(yè)的投資已超過百億元，還不包括擬建項目。數(shù)據(jù)顯示，我國共有36家企業(yè)已建成或正在建設(shè)碳纖維原絲生產(chǎn)裝置。其中，已建成原絲能力7110噸，碳化能力3342噸；在建原絲能力3.2萬噸，碳化能力1.48萬噸；計劃建設(shè)原絲能力6.8萬噸，碳纖維生產(chǎn)能力3.15萬噸。中國化工、中國建材、中國恒天、首鋼國際等大型企業(yè)均介入這一領(lǐng)域。
盡管碳纖維建設(shè)熱一浪高過一浪，盡管我國也出臺了相關(guān)領(lǐng)域扶植規(guī)劃，但是目前來看，我國碳纖維行業(yè)面臨三大難題，想要實現(xiàn)快速騰飛尚需時日。
各自為戰(zhàn)
關(guān)鍵技術(shù)難突破
資料顯示，碳纖維可通過丙烯腈、瀝青和黏膠等三種基礎(chǔ)原料進行制備，分別得到聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和黏膠基碳纖維。由于PAN基碳纖維在性能和收益上的明顯優(yōu)勢，因此占據(jù)了全世界碳纖維產(chǎn)量的90%以上。
吉林碳谷碳纖維有限公司年產(chǎn)5000噸原絲項目是全國最大的原絲生產(chǎn)基地，目前已經(jīng)順利投產(chǎn)。圖為工人正在進行生產(chǎn)操作。 （本報記者 趙淑玲 提供）
PAN基碳纖維具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕等一系列優(yōu)點，是鋼鐵的重要替代復(fù)合材料。制備流程可簡單概括為：有機單體—聚合物溶液—有機高分子纖維—無基碳纖維，制備原理涵蓋了化學(xué)工程、高分子合成、化學(xué)纖維和材料學(xué)等多個學(xué)科，是一個多學(xué)科交叉的復(fù)雜系統(tǒng)工程。
據(jù)國家碳纖維高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基碳纖維產(chǎn)業(yè)推進組負(fù)責(zé)人陳寶善介紹，目前國際碳纖維市場大部分已被來自日本、美國等地區(qū)的企業(yè)瓜分。日本東麗公司、東邦公司和三菱人造絲公司控制著小絲束的市場；美國福塔菲爾(Fort-afil)、卓爾泰克(Zohek)、阿爾迪拉(Aldila)、德國愛斯奇愛爾(SGL)四家公司控制著大絲束的市場；值得一提的是我國臺灣的臺塑公司，占有近10%的低端產(chǎn)品市場份額。再縱觀我國大陸碳纖維行業(yè)發(fā)展，盡管起步于上個世紀(jì)60年代，和日本、美國幾乎同時進入這個領(lǐng)域，但此后因多種原因，技術(shù)研發(fā)基本處于停滯狀態(tài)，而美國、日本的碳纖維技術(shù)在上世紀(jì)70年代實現(xiàn)了迅猛發(fā)展。
據(jù)業(yè)內(nèi)專家、吉林石化碳纖維廠廠長蔡小平博士介紹，直到2001年，兩院院士師昌緒先生給江澤民寫了《關(guān)于加速開發(fā)高性能碳纖維的請示報告》，碳纖維研發(fā)才重新提到議事日程。“十一五”期間，碳纖維科技研發(fā)開始步入上升軌道。通過國內(nèi)纖維生產(chǎn)企業(yè)和科研院所的努力，在碳纖維技術(shù)、工藝、裝備等方面的研發(fā)，取得了大量科研成果，比如國內(nèi)T300碳纖維工藝及生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)掌握，產(chǎn)品質(zhì)量可以達(dá)到T300的水平。
圖為安徽鑫豐碳纖維有限公司與合肥工業(yè)大學(xué)合作項目簽約暨產(chǎn)學(xué)研基地揭牌儀式。（企業(yè) 提供）
但蔡小平告訴記者，不容忽視的是碳纖維工業(yè)化試驗中仍存在著產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等技術(shù)問題，高性能碳纖維的研發(fā)還處于小試或中試階段，無論在產(chǎn)量和性能上，與國外相比都還有很大差距，實現(xiàn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化的全面升級任務(wù)還異常艱巨。
據(jù)蔡小平博士講，造成這種局面的主要原因有4個方面：
一是國外技術(shù)封鎖，國內(nèi)科研力量分散。因為碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域涉及到國防、軍工等領(lǐng)域，日本、美國等主要公司長期以來對高性能特種原絲制備技術(shù)高度保密，不肯轉(zhuǎn)讓，也不出售產(chǎn)品，所以我國在成套引進技術(shù)等方面沒有可能。同時，我國科研機構(gòu)各自為戰(zhàn)，處于封鎖、封閉狀態(tài)，基本都是單打獨斗，目前形成的技術(shù)分散在各個環(huán)節(jié)，很難整合技術(shù)優(yōu)勢，從而實現(xiàn)快速突破的態(tài)勢。
二是因表面處理以及原料質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致原絲和由原絲生產(chǎn)的碳纖維存在強度低、均勻性、穩(wěn)定性差、伸長率變異系數(shù)大、毛絲多、分纖性差等問題，很難生產(chǎn)勻質(zhì)預(yù)浸布。
三是制備設(shè)備不過關(guān)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。我國在碳纖維生產(chǎn)中氧化、炭化、石墨化等工序的設(shè)備滿足不了工藝對溫度、換熱等方面要求，導(dǎo)致碳纖維拉伸強度等性能達(dá)不到要求。而日本、美國等國在化工裝備、材料上具有雄厚的實力，制備技術(shù)相當(dāng)成熟。
四是國外采取傾銷戰(zhàn)略也是阻礙碳纖維行業(yè)快速發(fā)展的因素。我們一旦掌握了某個型號的碳纖維生產(chǎn)技術(shù)，國外公司馬上以低廉的產(chǎn)品大量涌入，在產(chǎn)品質(zhì)量、價格上都占有優(yōu)勢，對國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)造成巨大沖擊，這類企業(yè)基本處于虧損或停車狀態(tài)。因此削弱了企業(yè)搞科研的積極性和主動性，如果離開了國家扶持更是寸步難行。
無序發(fā)展
供給需求難同步
“完整的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)谴龠M一個行業(yè)快速發(fā)展重要條件。但從上游聚丙烯腈到下游高性能碳纖維復(fù)合材料制品的應(yīng)用，需要跨越形成了很長的產(chǎn)業(yè)鏈，其中每一鏈段都飽含高精尖的技術(shù)與品質(zhì)。加之國內(nèi)碳纖維行業(yè)興起較晚，產(chǎn)品又具有軍民兩用特殊性，要打通這條產(chǎn)業(yè)鏈實屬不易。”陳寶善告訴記者。
據(jù)了解，在當(dāng)今世界著名8大家碳纖維企業(yè)中，也找不出一家能真正將這條產(chǎn)業(yè)鏈全部打通并實現(xiàn)商業(yè)化運營的。我國在這一條“經(jīng)脈”的低端產(chǎn)品相對好些，但在高端產(chǎn)品上尤顯得血脈不通，情況嚴(yán)重。
吉林化纖去年底投產(chǎn)的5000噸碳纖維原絲生產(chǎn)線，因下游炭化能力不足，不得不將生產(chǎn)負(fù)荷降低50%。
另外，受碳纖維企業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定影響，產(chǎn)品品質(zhì)波動大，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，出現(xiàn)了下游用戶對國產(chǎn)貨評價不高，采購態(tài)度不積極等問題。一位碳纖維銷售人員曾帶著產(chǎn)品對客戶進行拜訪，卻得到了下游廠家“10年后你再帶樣品來找我”的答復(fù)。
這些都反映出陳寶善所指出我國碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈存在的不均衡發(fā)展的現(xiàn)象，以及當(dāng)前國產(chǎn)貨的尷尬處境。更令人擔(dān)憂的是，低端產(chǎn)品還出現(xiàn)供大于求的局面。
蔡小平介紹，國內(nèi)碳纖維產(chǎn)能主要集中在中低端的T300級，主流規(guī)格為3K和12K，其中3K產(chǎn)品主要用于織碳纖維布，12K產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)預(yù)浸料，這兩個行業(yè)的消耗量占中國市場碳纖維總消耗量的90%以上。受產(chǎn)能和產(chǎn)量的快速增長影響，國內(nèi)T300級市場已出現(xiàn)供大于求局面，具體表現(xiàn)為行業(yè)間競爭加劇，產(chǎn)品價格不斷下滑，生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)營虧損。同時，國外大量低端產(chǎn)品涌入也加劇的市場的嚴(yán)峻性。2011年，進口貨的市場占有率為85%左右，而國內(nèi)兩大生產(chǎn)廠家威海拓展和中復(fù)神鷹依靠企業(yè)規(guī)模大，市場進入早，市場占有率也大概僅僅在12%。
低端產(chǎn)品過剩日益凸顯，而高端產(chǎn)品對于下游行業(yè)來說猶如在等米下鍋。據(jù)不完全統(tǒng)計，隨著碳纖維在工程修補、飛機制造、汽車及其部件的應(yīng)用，以及電子設(shè)備套殼、集裝箱、醫(yī)療器械、深海勘探和新能源開發(fā)等方面的應(yīng)用，對碳纖維的需求將逐步放大。我國在2020年有可能超過美國成為全球第一大消費國。
“這些領(lǐng)域?qū)μ祭w維產(chǎn)品品質(zhì)有更高的要求，而國內(nèi)高端產(chǎn)品大都處于中、小試階段，工業(yè)化生產(chǎn)尚未形成，產(chǎn)業(yè)需要加快速度發(fā)展才能滿足需求。”蔡小平說。
體制差異
國外模式難復(fù)制
有人說我國碳纖維發(fā)展的歷史，是具有典型的中國特色。早期，依靠中央組織會戰(zhàn)來推動；中期依靠著名科學(xué)家呼吁來實現(xiàn)重啟；到現(xiàn)在，就各自為戰(zhàn)，大干快上，相互復(fù)制，處于無序發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
據(jù)了解，目前國內(nèi)30多家企業(yè)（除了極個別軍工定點的企業(yè)）大多陷入了困境：一方面，眾多廠家、科研機構(gòu)紛紛加入碳纖維行業(yè)的大軍；但另一方面技術(shù)不過關(guān)以及創(chuàng)新能力差、產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，且規(guī)模小、成本高，很多被國外產(chǎn)品打得潰不成軍，企業(yè)虧損嚴(yán)重。盡管如此，我國投資熱絲毫不減，項目接踵而至，科研突破卻鮮有所聞。
廣州賽奧碳纖維技術(shù)有限公司副總裁林剛說，與國內(nèi)徘徊不前形成鮮明對比的是，一家土耳其的AKSA腈綸公司2007年起步，短短幾年工夫其Aksaca碳纖維性能品級從A-42（相當(dāng)于東麗T300）一下子突破A-49（相當(dāng)于東麗T700），在中國市場創(chuàng)造了銷售1500噸碳纖維的奇跡，年銷售量比中國全部碳纖維企業(yè)年實際銷售總量還多，令人驚嘆。
是什么造成中外如此大的反差？業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)為，究其深層次原因是體制的差異造成這種局面：
一是自主創(chuàng)新能力差，投入資金少，我國的技術(shù)發(fā)展長期以來以跟蹤模仿為主，缺乏自主創(chuàng)新。目前世界上公認(rèn)的創(chuàng)新型國家包括美國、日本、芬蘭、韓國等，其共同特征是：創(chuàng)新綜合指數(shù)明顯高于其他國家，科技進步產(chǎn)業(yè)貢獻率在70％以上，研發(fā)投入占GDP的比例一般在2％以上，對外技術(shù)依存度指標(biāo)一般在30％以下，所獲三方專利（美國、歐洲和日本授權(quán)的專利）數(shù)占世界數(shù)量的絕大多數(shù)。而我國科技投入占GDP比重1.5％的目標(biāo)迄今仍未實現(xiàn)，對外技術(shù)依存度高達(dá)50％。碳纖維行業(yè)就是一個例子，技術(shù)研發(fā)難以突破。
二是高端人才缺失，科研氛圍不強。目前，很多科研機構(gòu)在研發(fā)經(jīng)費的獲取上，除了自籌資金，申請科研費用是另一個渠道。不少科技單位把大量時間就花在跑課題、要經(jīng)費、寫總結(jié)上，難以形成一心一意搞科研的氛圍，整個科研體系尚未形成以企業(yè)為主導(dǎo)的科研體系。同時我國高端人才流失嚴(yán)重，能躋身國際前沿、參與國際競爭的戰(zhàn)略科學(xué)家更是鳳毛麟角。
三是產(chǎn)學(xué)研銜接不夠?？茖W(xué)與工程的矛盾，演變成專家與企業(yè)的矛盾，這對我國碳纖維的發(fā)展極為不利。科學(xué)研究與工程實踐的相互促進和螺旋式提升，才能真正形成一個既有科學(xué)理論和又有工程實踐經(jīng)驗的完整的技術(shù)體系。這是我國碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展，趕超發(fā)達(dá)國家的必要條件。
面對這些原因，林剛呼吁，過去的發(fā)展思路不慎導(dǎo)致碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈走入困境，現(xiàn)在不妨創(chuàng)建碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合會等舉措，這將是中國碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)危為安和健康、有序發(fā)展的有益思路。
