История и значение исследований и разработок: Углеродное волокно - это новый тип высокопрочного волокнистого материала с содержанием углерода более 95%. Благодаря своим превосходным свойствам, таким как высокая прочность, легкость и коррозионная стойкость, оно получило название "черное золото" и является идеальным материалом для применения в области облегчения оборудования. Исследования и разработки углеродного волокна способствуют модернизации смежных отраслей и улучшению характеристик продукции.

Например, в аэрокосмической отрасли он может уменьшить вес самолетов и повысить эффективность использования топлива. В автомобильной промышленности - уменьшить вес автомобиля, снизить энергопотребление и т. д.

История исследований и разработок: Китайские исследования и разработки в области углеродных волокон начались относительно поздно, и раньше они зависели от импорта, сталкиваясь с проблемой "узкого места". В 2005 году углеродное волокно марки CCF-1, разработанное компанией Guangwei Group, прошло приемку национального специального проекта по углеродному волокну "Программа 863", что ознаменовало собой первый случай, когда в Китае появилось собственное промышленное углеродное волокно. В 2011 году компания Jilin

Проект компании Chemical Fiber Group по производству прекурсоров углеродного волокна мощностью 5 000 тонн был завершен и запущен в эксплуатацию, создав прецедент крупномасштабного производства прекурсоров углеродного волокна в Китае. С тех пор отечественные предприятия постоянно преодолевают технические трудности. Например, компания Jilin Chemical Fiber Group последовательно разработала оригинальные нити с большим пучком, такие как 25K, 35K, 48K и 50K, тем самым улучшив систему производства углеродных волокон. В 2022 году компания Sinopec

Первая отечественная производственная линия проекта Shanghai Petrochemical по выпуску 10 000 тонн крупнофиламентного углеродного волокна 48K была запитана и запущена, и была произведена квалифицированная продукция. Характеристики продукции сопоставимы с зарубежными продуктами того же уровня, а качество достигло международного передового уровня.

Исследование и разработка ключевых технологий 5

Технология производства прекурсоров: Качество прекурсора является одним из ключевых факторов, определяющих характеристики углеродных волокон. Для получения высококачественного прекурсора полиакрилонитрила (ПАН) необходимо решить такие проблемы, как нестабильная вязкость, большое количество пузырьков и примесей, высокая тонкость прядения, низкая прочность и чрезмерная пушистость.

Технология карбонизации: Исходная нить проходит несколько процессов, таких как окисление, низкотемпературная карбонизация и высокотемпературная карбонизация. Под защитой инертного газа происходит термическое разложение и термическая поликонденсация, в результате чего образуется неупорядоченная графитовая структура углеродных волокон. В конечном итоге содержание углерода в продукте превышает 90%. В этом процессе решающее значение имеет контроль температурного поля и другие ключевые технологии.

Применение достижений научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ 1

В ветроэнергетике плиты из пултрудированного углеродного волокна могут использоваться для изготовления главных балок лопастей ветряных турбин, делая лопасти ветряных турбин более легкими и эффективными. На внутреннем рынке ветроэнергетики доля плит из пултрудированного углеродного волокна для главных балок лопастей ветряных турбин компании Jilin Chemical Fiber Group составляет более 90%.

В области спортивных товаров: Из него можно делать ракетки для бадминтона, лыжи, хоккейные клюшки и т. д. Например, на рынке появились соответствующие спортивные товары, произведенные компанией Jilin Chemical Fiber Group.

В области строительной техники компания Zoomlion самостоятельно разработала технологию "композит из углеродного волокна - высокопрочный металл - гибридная структура". Дебютировал отечественный автопогрузчик со стрелой из углеродного волокна, в котором применена эта технология, достигнута полная автономность углеволоконных композитных материалов от сырья до производственных процессов, расширены возможности эксплуатации оборудования и снижены производственные затраты.

Будущие направления исследований и разработок: С одной стороны, будут продолжены усилия по улучшению характеристик углеродных волокон, таких как прочность и модуль упругости, чтобы соответствовать более высоким требованиям к материалам в таких высокотехнологичных областях, как аэрокосмическая промышленность. С другой стороны, будут предприняты усилия по снижению производственных затрат. Оптимизация процессов и совершенствование оборудования позволят повысить эффективность производства, расширить сферу применения углеродного волокна и способствовать его широкомасштабному использованию в более гражданских областях.