近來，國內碳纖維行業(yè)捷報頻傳——中復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干噴濕紡SYT45級(相當于T700級)碳纖維產業(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產業(yè)化基地采訪時更是看到，年產8000噸碳纖維SMC、200萬平方米碳纖維預浸布、200萬件碳纖維模壓制品的項目、10噸碳纖維復合芯導線及汽車輕量化件、1000噸碳纖維等項目正在緊鑼密鼓建設中。
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車間。（本報記者 趙淑玲 提供）
據了解，當前在新型材料里投資最熱的當屬碳纖維，投資數億元的項目屢見報端。據不完全統(tǒng)計，僅“十一五”期間，國內用于碳纖維行業(yè)的投資已超過百億元，還不包括擬建項目。數據顯示，我國共有36家企業(yè)已建成或正在建設碳纖維原絲生產裝置。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；計劃建設原絲能力6.8萬噸，碳纖維生產能力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)均介入這一領域。
盡管碳纖維建設熱一浪高過一浪，盡管我國也出臺了相關領域扶植規(guī)劃，但是目前來看，我國碳纖維行業(yè)面臨三大難題，想要實現快速騰飛尚需時日。
各自為戰(zhàn)
關鍵技術難突破
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，因此占據了全世界碳纖維產量的90%以上。
吉林碳谷碳纖維有限公司年產5000噸原絲項目是全國最大的原絲生產基地，目前已經順利投產。圖為工人正在進行生產操作。 （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工程、高分子合成、化學纖維和材料學等多個學科，是一個多學科交叉的復雜系統(tǒng)工程。
據國家碳纖維高新技術產業(yè)化基碳纖維產業(yè)推進組負責人陳寶善介紹，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60年代，和日本、美國幾乎同時進入這個領域，但此后因多種原因，技術研發(fā)基本處于停滯狀態(tài)，而美國、日本的碳纖維技術在上世紀70年代實現了迅猛發(fā)展。
據業(yè)內專家、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。通過國內纖維生產企業(yè)和科研院所的努力，在碳纖維技術、工藝、裝備等方面的研發(fā)，取得了大量科研成果，比如國內T300碳纖維工藝及生產技術已經掌握，產品質量可以達到T300的水平。
圖為安徽鑫豐碳纖維有限公司與合肥工業(yè)大學合作項目簽約暨產學研基地揭牌儀式。（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品質量不穩(wěn)定等技術問題，高性能碳纖維的研發(fā)還處于小試或中試階段，無論在產量和性能上，與國外相比都還有很大差距，實現碳纖維產業(yè)化的全面升級任務還異常艱巨。
據蔡小平博士講，造成這種局面的主要原因有4個方面：
一是國外技術封鎖，國內科研力量分散。因為碳纖維應用領域涉及到國防、軍工等領域，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高度保密，不肯轉讓，也不出售產品，所以我國在成套引進技術等方面沒有可能。同時，我國科研機構各自為戰(zhàn)，處于封鎖、封閉狀態(tài)，基本都是單打獨斗，目前形成的技術分散在各個環(huán)節(jié)，很難整合技術優(yōu)勢，從而實現快速突破的態(tài)勢。
二是因表面處理以及原料質量不過關，導致原絲和由原絲生產的碳纖維存在強度低、均勻性、穩(wěn)定性差、伸長率變異系數大、毛絲多、分纖性差等問題，很難生產勻質預浸布。
三是制備設備不過關，導致產品質量不穩(wěn)定。我國在碳纖維生產中氧化、炭化、石墨化等工序的設備滿足不了工藝對溫度、換熱等方面要求，導致碳纖維拉伸強度等性能達不到要求。而日本、美國等國在化工裝備、材料上具有雄厚的實力，制備技術相當成熟。
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技術，國外公司馬上以低廉的產品大量涌入，在產品質量、價格上都占有優(yōu)勢，對國內生產企業(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
“完整的產業(yè)鏈是促進一個行業(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合材料制品的應用，需要跨越形成了很長的產業(yè)鏈，其中每一鏈段都飽含高精尖的技術與品質。加之國內碳纖維行業(yè)興起較晚，產品又具有軍民兩用特殊性，要打通這條產業(yè)鏈實屬不易。”陳寶善告訴記者。
據了解，在當今世界著名8大家碳纖維企業(yè)中，也找不出一家能真正將這條產業(yè)鏈全部打通并實現商業(yè)化運營的。我國在這一條“經脈”的低端產品相對好些，但在高端產品上尤顯得血脈不通，情況嚴重。
吉林化纖去年底投產的5000噸碳纖維原絲生產線，因下游炭化能力不足，不得不將生產負荷降低50%。
另外，受碳纖維企業(yè)生產不穩(wěn)定影響，產品品質波動大，產品質量參差不齊，出現了下游用戶對國產貨評價不高，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。
這些都反映出陳寶善所指出我國碳纖維產業(yè)鏈存在的不均衡發(fā)展的現象，以及當前國產貨的尷尬處境。更令人擔憂的是，低端產品還出現供大于求的局面。
蔡小平介紹，國內碳纖維產能主要集中在中低端的T300級，主流規(guī)格為3K和12K，其中3K產品主要用于織碳纖維布，12K產品主要用于生產預浸料，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。受產能和產量的快速增長影響，國內T300級市場已出現供大于求局面，具體表現為行業(yè)間競爭加劇，產品價格不斷下滑，生產企業(yè)經營虧損。同時，國外大量低端產品涌入也加劇的市場的嚴峻性。2011年，進口貨的市場占有率為85%左右，而國內兩大生產廠家威海拓展和中復神鷹依靠企業(yè)規(guī)模大，市場進入早，市場占有率也大概僅僅在12%。
低端產品過剩日益凸顯，而高端產品對于下游行業(yè)來說猶如在等米下鍋。據不完全統(tǒng)計，隨著碳纖維在工程修補、飛機制造、汽車及其部件的應用，以及電子設備套殼、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。
“這些領域對碳纖維產品品質有更高的要求，而國內高端產品大都處于中、小試階段，工業(yè)化生產尚未形成，產業(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；中期依靠著名科學家呼吁來實現重啟；到現在，就各自為戰(zhàn)，大干快上，相互復制，處于無序發(fā)展狀態(tài)。
據了解，目前國內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、科研機構紛紛加入碳纖維行業(yè)的大軍；但另一方面技術不過關以及創(chuàng)新能力差、產品品質不穩(wěn)定，且規(guī)模小、成本高，很多被國外產品打得潰不成軍，企業(yè)虧損嚴重。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有限公司副總裁林剛說，與國內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（相當于東麗T300）一下子突破A-49（相當于東麗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)內人士一致認為，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)新綜合指數明顯高于其他國家，科技進步產業(yè)貢獻率在70％以上，研發(fā)投入占GDP的比例一般在2％以上，對外技術依存度指標一般在30％以下，所獲三方專利（美國、歐洲和日本授權的專利）數占世界數量的絕大多數。而我國科技投入占GDP比重1.5％的目標迄今仍未實現，對外技術依存度高達50％。碳纖維行業(yè)就是一個例子，技術研發(fā)難以突破。
二是高端人才缺失，科研氛圍不強。目前，很多科研機構在研發(fā)經費的獲取上，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、要經費、寫總結上，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)為主導的科研體系。同時我國高端人才流失嚴重，能躋身國際前沿、參與國際競爭的戰(zhàn)略科學家更是鳳毛麟角。
三是產學研銜接不夠。科學與工程的矛盾，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理論和又有工程實踐經驗的完整的技術體系。這是我國碳纖維及其復合材料產業(yè)鏈可持續(xù)發(fā)展，趕超發(fā)達國家的必要條件。
面對這些原因，林剛呼吁，過去的發(fā)展思路不慎導致碳纖維及其復合材料產業(yè)鏈走入困境，現在不妨創(chuàng)建碳纖維及其復合材料產業(yè)鏈聯合會等舉措，這將是中國碳纖維及其復合材料產業(yè)鏈轉危為安和健康、有序發(fā)展的有益思路。
