“如果用年龄来衡量碳纤维产业发展的成熟度，把日本看作是50岁，中国则是15岁。国产碳纤维要尽快度过‘青春期’，进入成熟理性、高质量发展的新阶段。”日前在江苏丹阳召开的中国碳纤维产业链创新发展论坛暨2023年中国化学纤维工业协会碳纤维分会年会上，中国纺织工业联合会副会长端小平形象地提出了这一观点。

正处于“青春期”的国产碳纤维，或许正在经历一些“纠结”。

“少年”也曾笑逐颜开。从2020年下半年到2022年，价格持续上涨，产品供不应求，行情一片火热，产业迎来难得的“黄金机遇期”。

“少年”也曾意气风发。三年间，龙头企业规模快速扩张，行业产量、销量均快速增长，行业实现整体盈利，有些项目甚至创造了“当年投产当年盈利”的行业“奇迹”。

目前的“少年”，却正在烦恼。摆在眼前的现实情况是：产品供给增加，下游需求不及预期，今年前三季度，企业销售收入虽然仍保持增长，但是净利润出现较大幅度下滑。

要想顺利度过“青春期”，步入“成熟期”，国产碳纤维行业需要把握哪些关键点？

碳纤维是国民经济和国防建设不可或缺的战略性新兴材料之一。经过多年产业化，我国碳纤维行业已经基本建成了产品和技术多元化、产业链配套齐全的技术体系，整体已步入国际先进行列。

截至今年9月底，我国碳纤维总产能合计为117670吨。其中，吉林化纤集团有限责任公司、中复神鹰碳纤维股份有限公司、浙江宝旌炭材料有限公司等龙头企业的规模近几年快速扩大。

国家发展改革委产业司副司长曹传贞指出：“目前，高性能碳纤维国产化取得了突破性进展，涌现出一批具有较强竞争力的碳纤维生产及应用重点企业，极大地促进了我国碳纤维产业链整体技术和产业化水平的提升，为提升我国制造业核心竞争力，提高我国关键材料自主保障能力给予了重要支撑。”

“国产碳纤维现在已经进入第二轮产业化建设末期。”北京化工大学教授徐樑华指出，“第一轮产业化解决了‘从无到有’的问题，陆续形成了产业化能力；在第二轮产业化阶段，我国碳纤维产量已经占据了全球的一半。第二轮产业化建设结束后，行业将进入落实高质量发展的新时期。”

江苏恒神股份有限公司是龙头企业之一，其碳纤维年产能为5000吨，织物和预浸料年产能为1500万平方米，高性能树脂年产能为1200吨，复合材料制件年产能为5000吨，实现了从HF10到HF40级各规格纤维的稳定、批量生产和应用。恒神股份董事长刘瑾表示：“过去三年，我们见证了碳纤维行业在技术创新、产品质量、生产能力等方面取得的显著进步，也见证了碳纤维在众多应用领域大放异彩。无论是在航空航天、汽车轻量化领域的应用突破，还是在风力发电、光伏、氢能源等领域的发展，抑或是在智能制造等领域的创新应用，碳纤维都以独特的性能和潜力为我国制造业转型升级提供了有力保障。”

不过，一边是我国碳纤维产业规模快速增长，另一边却是我国仍需要进口碳纤维。一些事关产业长远发展的深层次问题必须重视。

徐樑华指出，我国碳纤维企业与国际对标企业的综合实力差距仍然明显，这体现在：产品质量稳定可控性亟待提高，包含工艺控制、工艺改良、质量保障几个方面；“不好用、用不好、用不起”问题改善并不明显；专业人才仍然匮乏；产业链自主可控性尚未完全建立，在关键装备、关键原材料等方面差距明显。尤其是国防高端装备用PAN碳纤维主要采用二甲基亚砜法（DMSO）工艺生产，产品质量的波动不容忽视。

“在2019年之前，多数碳纤维企业都在赔钱，但从2020年起大家都开始挣钱。几年来，大家都忙着挣钱，却没有更多精力进行工艺细节的精雕细琢，这必须得重视。这就好比一个人，不能只看身高，还要看其体质和气质。”徐樑华说。

安徽赢碳新材料科技有限公司副总经理陈宇航介绍，今年前三季度，国产碳纤维销售量约为3万吨。受体育用品、风电两个主要需求领域用量下滑影响，今年全年，预计我国碳纤维需求量有所下降，其中，国产碳纤维的用量占比将在70%左右。他建议，企业可以探索扩大产品出口比例，更多地参与国际竞争。

端小平强调：“过去30多年，常规纤维行业经历了四轮发展周期。碳纤维行业要思考，如何避免落入常规纤维的‘发展陷阱’，如何跳出常规纤维发展的兴衰周期。碳纤维是‘奢侈品’，不能卖超市价。而碳纤维能否‘跳出常规纤维的兴衰周期’，需要依靠大家的智慧。”

高强度和高模量，一直是衡量碳纤维技术发展水平的重要指标。一直以来，国产碳纤维龙头企业在做好核心产品的基础上，始终致力于投入大量人力、物力和财力，攻关更高强度、更高模量的高性能碳纤维制备技术，作为技术储备，并推进产业化。

现阶段，对于超高性能碳纤维的研发和产业化已经摆在国产碳纤维企业面前。

恒神股份碳纤维研发总监张淑斌介绍，PAN基超高性能碳纤维具有超高强度，拉伸强度在6000MPa以上。沥青基超高性能碳纤维则具有超高模量，拉伸模量在600GPa以上。

“超高性能碳纤维的特点是：产量少，附加值高，应用领域集中；技术门槛高，制备难度大；象征意义重大。”张淑斌介绍，超高强度碳纤维的应用领域包括：超轻量化结构领域，如航天等对减重有极致需求；薄壁结构领域，如超薄材料；容器结构领域，如贮箱类、压力容器类结构。

以T1100为例，它是近10年最高强度的碳纤维产品。10年间，日本企业研发生产的T1100已经在航空航天领域和高端体育休闲领域实现了规模化应用。

今年10月底，日本企业又正式发布了T1200超高强度碳纤维，其拉伸强度为8GPa，拉伸模量为315GPa，断裂伸长率为2.5%，潜在应用市场包括高端体育休闲、航空航天。

记者了解到，我国已经研发出T1100的企业包括光威复材、中复神鹰和江苏恒神。目前，企业开始进行工程化生产制备和应用验证。

张淑斌介绍，实现超高强度碳纤维的技术路径包括纤维的细旦化、原丝的致密化和超高分子量聚合物。其中，细旦化可消除或减缓原丝、预氧丝和碳纤维的皮芯结构。根据体积效应，纤维直径越小，单位体积内纤维存在的缺陷就越少，大缺陷形成的概率就越小，从而有利于提高碳纤维强度。以体密度衡量的原丝和碳纤维的致密化程度越高，纤维内部的非晶区和缺陷数量就越少，晶区趋向性就更好，也有利于提高纤维强度。

“我们探索超高性能碳纤维，其实目标并不是指一两款具体产品，而是要探索，在当前的工艺技术路线下，纤维能够达到的极限是多少，理论极限和实际工程上可以达到的极限是多少等。在这个探索过程中，我们可能会定型几款产品。”张淑斌说。

虽然我国龙头企业已经突破了T1100的制备技术，但也要清醒地认识到，我们与国际碳纤维强企之间仍然存在很大差距。

一家碳纤维龙头企业的负责人向记者表示：“当我们的T300迟迟没有实现产业化时，日本企业早在上世纪80年代就研发出T800。当我们这几年研发出T1100时，日本企业近10年已经使T1100实现了产业化应用。而且，日本企业很注意技术储备，并不是一下子就会对外公布最新研发成果。比如，此前当我们公布研发出T800时，日本企业公布了已经研发出T1100；当我们公布研发出M40系列时，日本企业公布了已经研发出M65J、M75J。他们常常会把最新的技术‘藏着掖着’。”

“如果说碳纤维是整个高技术行业的‘皇冠’，那么超高性能碳纤维是‘皇冠上的明珠’，是对碳纤维材料研发和制备技术实力最集中、最突出、最直接的体现。”张淑斌表示，“国产碳纤维长期处于跟随者的地位，超高性能碳纤维领域是改变这一地位的最佳突破点之一。在当前的工艺路线下，对于碳纤维强度极限的探索将是大家共同的目标。”

“追高”当然是永恒的目标，但也并不意味着要一味“追高”。

“从国际市场上看，能把已有型号的材料性能用到极致，也是一种成功，最新产品也未必就一定要把上一代产品完全替代。所以，企业未必一味要追求最高、最新，毕竟研发要付出巨大代价，还是要依据实际情况，量力而行。”上述负责人说。

面对复杂多变的国际局势，下一阶段，国产碳纤维迫切需要构建起“具有中国特色的碳纤维产业技术体系”，全面实现相关产业链供应链的自主可控。

曹传贞指出：“我国要进一步加强碳纤维及复合材料自主研发，着力推动碳纤维产业基础再造，补短板锻长板，构建具有中国特色的碳纤维产业技术体系和全产业链智能制造优势。”

这其中的关键，便是要提升国产碳纤维的技术成熟度。

“通过这几年的快速发展，行业的整体势头起来了。在接下来的高质量发展阶段，如何提升产业技术成熟度是一个回避不了的关键，也是产业必须要走的一条路。企业基于高技术成熟度生产的碳纤维，才可以让用户敢用、放心用。只有这样，企业产品的市场接受度才会提高，也有利于企业真正实现降成本，更好地拓展市场。”徐樑华说。

徐樑华进一步介绍，行业要从团队成员意识提高开始，借助产品性能质量的科学全面评价体系建设，实现质量可控可调、应用普适性和应用工艺性能的稳定。具体来看，提升国产碳纤维技术成熟度，包含以下几个要素。

一是团队水平。“这主要是指带头人的意识，带头人要充分意识到技术成熟度的重要性。生产企业与下游应用单位对碳纤维质量的反映往往不同，二者传递出的信息常常是矛盾的，这主要就是因为企业没有把握好产品的质量一致性，生产单位对碳纤维性能的把握不够精准。比如，国产T800S的强度可以做到6000GPa-6500GPa，而日本企业同款产品的强度一直稳定在5500GPa-5600GPa。”徐樑华强调，我国碳纤维企业不要总盯着产品的强度做得比对标企业更高，关键还在于，要提高产品指标稳定性，在对标的基础上把成本降下来。

二是工艺包质量，包括工艺窗口合理性、工艺迎合新的评价体系，以及辅料助剂的可控配套。比如，要关注碳纤维毛丝、起毛、集束/分散性、展宽性、浸润性、表截面形貌结构稳定性、强度等性能利用率。

三是装备能力。行业和企业要提升装备的工艺适应性水平，具备对装备进行二次改造的能力；工艺参数要可控；要关注装备利用效率与节能效果，包括单线产能发挥率、产量能耗水平；要关注装备的运维成本；还要关注装备安装与运行水平。

以对装备的二次改造能力为例，徐樑华指出：“企业必须具备这种能力，买来的装备一定要根据自身的工艺特点进行改造。如果改造不了，工艺就必须去迎合装备，企业的技术成熟度就提升不了。只有具备这种能力，企业才能实现装置工艺参数的可调性。”

此外，行业还要形成完善、科学、合理的碳纤维质量评价体系，不同原丝体系要建立相应的技术成熟度提升策略。

“我国碳纤维要真正形成具有中国特色的产业技术成熟度，实现自主可控，包括技术人员与带头人、生产技术、碳纤维制备主/辅料、生产装备、装备控制与装备用关键材料几个方面的自主可控。”徐樑华强调，“现在已经到了必须重视提升我国碳纤维产业技术成熟度的时候。不过要注意，要想提升技术成熟度，不能只靠碳纤维企业自己，还要跟应用领域建立良好关系，注重在应用中不断提升；还要注意，碳纤维具有‘双高’特征，唯有实现高端应用才是其价值所在。”

中国化学纤维工业协会会长陈新伟建议：企业要练好内功，不断提升产品品质和质量的稳定性，并做好产品差异化，这样客户黏性提高，市场就会随之而来；要做好服务，通过产业链联合探索、开发新产品或是迭代产品，拓展新应用场景，并为下游用户提供更为专业的应用解决方案，帮他们解决实际问题；要保持碳纤维高性能的属性，在应用中体现其应有的价值，“让其完全替代某些性价比更高的产品并不现实。”

曹传贞表示：“国家发展改革委产业司将一如既往地支持碳纤维等新材料发展：一是推进关键技术装备联合攻关；二是支持龙头企业做实做优做强；三是统筹推进产业持续健康发展。我们要强化碳纤维产业发展的统筹谋划和指导，优化产业布局，完善技术体系，推进协同发展，实现量的合理增长和质的稳步提升。”

“大家要注意，任何创新和突破都必须有理论基础，否则，我们将会重走发展初期的老路，即边学边干，边干边改。如果是这样，就不会取得跨越式的技术进步；还要注意，更轻更强的性能，更低的成本，需要产业链上下游齐心协力谋发展。”端小平建议，企业要不断开拓新应用场景，要探讨如何实现“更轻更强更低”，实现“更精更稳更安全”的发展目标。

文章来源：中国纺织报