Research and development background and significance: Carbon fiber is a high-strength new fiber material with a carbon content of over 95%. Due to its excellent properties such as high strength, lightweight, and corrosion resistance, it is known as the “black gold” and is an ideal material for equipment lightweight applications. Developing carbon fiber can help promote the upgrading of related industries and improve product performance, such as reducing aircraft weight and enhancing fuel efficiency in the aerospace field; In the field of automobiles, it is possible to achieve lightweighting and reduce energy consumption.

Research and development process: China’s carbon fiber research and development started relatively late and once relied on imports, facing a bottleneck problem. In 2005, the CCF-1 grade carbon fiber developed by Guangwei Group passed the national “863 Program” carbon fiber special acceptance, marking China’s first industrial carbon fiber. In 2011, the 5000 ton carbon fiber precursor project of Jilin Chemical Fiber Group was completed and put into operation, pioneering the large-scale production of carbon fiber precursor in China. Since then, domestic enterprises have continuously overcome technical difficulties, such as Jilin Chemical Fiber Group, which has successively developed 25K, 35K, 48K, 50K and other large fiber bundles, and improved the carbon fiber product system. In 2022, the first domestic production line for the 48K large fiber bundle carbon fiber project of Sinopec Shanghai Petrochemical was put into operation and qualified products were produced. The product performance was comparable to similar products outside the United States, and the quality reached the international advanced level of 5.

Forschung und Entwicklung von Schlüsseltechnologien 5:

Technologie zur Herstellung von Rohseide: Die Qualität der Rohseide ist einer der Schlüsselfaktoren für die Leistungsfähigkeit von Kohlenstofffasern. Forschung und Entwicklung müssen sich mit Problemen wie instabiler Viskosität, hohen Blasenverunreinigungen, hoher Spinnfeinheit, geringer Festigkeit und übermäßigen Fasern befassen, um hochwertige Polyacrylnitril (PAN)-Precursor-Fasern zu erhalten.

Technologie der Karbonisierung: Die Rohseide durchläuft mehrere Prozesse, wie Oxidation, Niedrigtemperaturverkohlung und Hochtemperaturverkohlung. Unter dem Schutz von Inertgas erfolgt eine thermische Zersetzung und eine thermische Schrumpfungspolymerisation, bei der sich eine ungeordnete Graphitschicht aus Kohlenstofffasern bildet, was letztendlich zu einem Kohlenstoffgehalt von über 90% im Produkt führt. Die Steuerung des Temperaturfeldes ist eine Schlüsseltechnologie in diesem Prozess.

Anwendung der F&E-Ergebnisse 1:

In the field of wind power, carbon fiber extruded plates can be used for the main beams of wind turbine blades, making them lighter and more efficient. Jilin Chemical Fiber Group’s carbon fiber extruded plates for wind turbine blade main beams have a market share of over 90% in the domestic wind power market.

Im Bereich der Sportausrüstung kann es zu Badmintonschlägern, Skiern, Eishockeyschlägern usw. verarbeitet werden. Die von der Jilin Chemical Fiber Group hergestellten Sportgeräte wurden bereits auf den Markt gebracht.

In the field of construction machinery, Zoomlion has independently developed the “Carbon Fiber Composite High Strength Metal Hybrid Structure Technology”. The domestically produced carbon fiber arm pump truck using this technology has been unveiled, realizing the full chain autonomy of carbon fiber composite materials from raw materials to manufacturing processes, improving equipment operation capabilities, and reducing production costs.

Zukünftige Forschungs- und Entwicklungsrichtung: Einerseits werden wir uns weiterhin auf die Verbesserung der Leistung von Kohlenstofffasern wie Festigkeit, Modul usw. konzentrieren, um die höheren Anforderungen an Materialien in High-End-Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt zu erfüllen. Andererseits werden wir uns auf die Senkung der Produktionskosten und die Verbesserung der Produktionseffizienz durch die Optimierung von Prozessen, die Verbesserung von Anlagen und andere Mittel konzentrieren, um den Anwendungsbereich von Kohlenstofffasern zu erweitern und ihre großflächige Anwendung in mehr zivilen Bereichen zu fördern.