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高性能瀝青基碳纖維量產(chǎn)

文章來源：未知更新時間：2018-07-25 17:12:37

據(jù)悉，陜西天策新材料科技有限公司自主研發(fā)的連續(xù)紡絲技術(shù)制備高性能瀝青基碳纖維(MPCF)，在國內(nèi)率先打通工藝流程并實現(xiàn)小批量生產(chǎn)，年產(chǎn)能超過2噸。此舉將打破國外技術(shù)封鎖，為我國航天航空和國防領(lǐng)域應(yīng)用高端新材料奠定基礎(chǔ)。

“采用連續(xù)式預(yù)氧化、碳化、石墨化工藝生產(chǎn)MPCF，我們是目前國內(nèi)唯一全流程貫通并實現(xiàn)小批量供貨的企業(yè)。”天策科技公司副總經(jīng)理張鴻翔告訴記者，他們通過與北京化工大學(xué)合作，分別采用萘合成和石油渣油、煤焦油調(diào)制，開發(fā)出了MPCF紡絲專用的中間相瀝青。經(jīng)過熔融紡絲制成中間相瀝青纖維，再經(jīng)過預(yù)氧化、碳化、石墨化等工藝得到中間相瀝青基碳纖維。

針對熔融紡絲、連續(xù)加工這些瀝青基碳纖維技術(shù)的核心和難點，天策科技開展了單孔、20孔、50孔等實驗研究和攻關(guān)，實現(xiàn)了500孔連續(xù)紡絲和微觀結(jié)構(gòu)可控，并可合成為1000～6000根，最大長度可達5000米以上，為國內(nèi)首創(chuàng)。隨后該公司又先后完成TC-HM-20、TC-HM-60、TC-HM-70、TC-HM-80等4個系列的產(chǎn)品定型，MPCF連續(xù)長度達500米，實現(xiàn)單批次60軸以上小批量生產(chǎn)。2015年底該公司建成年產(chǎn)600千克的碳化1線后，今年5月又建成年產(chǎn)1500千克的碳化2線。

2017年，天策科技實現(xiàn)MPCF供貨30余千克，裝置單批次連續(xù)運行可達40天。今年上半年又生產(chǎn)50余千克MPCF，產(chǎn)品主要用于航天航空和國防領(lǐng)域。

2017年7月，經(jīng)北航高性能碳纖維檢測評價中心檢測，天策科技生產(chǎn)的MPCF拉伸強度達3010MPa，彈性模量為864GPa，熱導(dǎo)率615W/m·K，伸長率0.35%，直徑12~16μm，密度2g/cm3左右。

在前期研發(fā)成果的基礎(chǔ)上，天策科技加快產(chǎn)業(yè)化步伐。目前，位于西安航天基地的20噸/年MPCF項目正在建設(shè)中。該項目投資2.6億元，預(yù)計2019年底建成。

據(jù)了解，MPCF性能優(yōu)異，是全球航天航空和國防領(lǐng)域爭奪的戰(zhàn)略性高端新材料，主要被日、美等國壟斷。天策科技主要以外購中間相瀝青生產(chǎn)MPCF。據(jù)介紹，盡管我國已掌握中間相瀝青合成技術(shù)，但由于目前瀝青渣油在國內(nèi)尚未穩(wěn)定連續(xù)供應(yīng)，進口又遭到限制，原料供應(yīng)已成為MPCF產(chǎn)業(yè)化亟待解決的重要環(huán)節(jié)。

高性能瀝青基碳纖維(MPCF)是一種含碳量大于99%的高性能碳纖維，由原料中間相瀝青經(jīng)紡絲、不熔化、碳化、石墨化工藝后制備而成，是碳纖維家族中的高端產(chǎn)品。

MPCF具有優(yōu)異的高模量、低膨脹、高導(dǎo)熱、高阻尼和良好的導(dǎo)電性，拉伸模量是鋼的4倍，導(dǎo)熱性是銅的2.5倍，可耐2000℃以上高溫，加之密度小，是最好的功能與結(jié)構(gòu)一體化材料之一，在航天、航空、軍工和民用領(lǐng)域均有很好的應(yīng)用前景。

比如可用于大尺寸光學(xué)構(gòu)件、人造衛(wèi)星天線反射器、超高音速飛行器鼻錐等;高導(dǎo)熱MPCF制造的碳/碳復(fù)合材料用于高速飛行器表面防熱，具有高導(dǎo)熱、高抗沖擊、高強度、高模量等特性，可實現(xiàn)高超音速飛行器的非燒蝕防熱和熱結(jié)構(gòu)承載;在民用領(lǐng)域，MPCF可用于大型印刷羅拉、機器人手臂、高爾夫球桿、高鐵車頭罩、大型電子器件散熱器等。

目前，全球僅有日本三菱(MPI)、日本石墨纖維(NGF)、美國氰特(Cytec)3家公司可以生產(chǎn)MPCF，合計產(chǎn)能1410噸/年，產(chǎn)品嚴重供不應(yīng)求，這些公司均計劃擴產(chǎn)。

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