国内大丝束碳纤维工艺包的突破,使中国在全球大丝束格局中进入具备成套工艺技术输出能力的少数参与者行列。上海石化于2018年成功开发大丝束碳纤维聚合、纺丝、氧化碳化工艺技术,形成千吨级聚丙烯腈(PAN)基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包,并于同年试制出国内真正意义上的48K大丝束碳纤维、贯通工艺全流程;其“聚丙烯腈(PAN)基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发”项目通过国内专家组鉴定,标志着国内突破大丝束瓶颈。这一突破的意义不止于单点产品,而在于把“设备—工艺—产能”的链条打通,为后续产业化放量奠定基础。
从工艺包到产品:突破的实质
碳纤维按一束丝中的纤维数量分为小丝束与大丝束,一般小于24K为小丝束,48K以上为大丝束。小丝束稳定性要求高,多用于国防军工、航空航天等领域;大丝束面向风电、轨道交通等工业领域,被称为“工业级”碳纤维。工艺包的意义在于把聚合、纺丝、氧化碳化等环节的技术参数与工程方案成套化,使千吨级产线具备可复制的建设依据。2016年5月起,上海石化正式开展48K大丝束原丝工业化研究试验,至2018年形成成套工艺包并贯通全流程,走完了从研究试验到工程化定型的关键路径。
国内梯队:48K与50K相继推进
国内大丝束的突破并非单点事件,而是呈现出多主体、多规格梯次推进的态势:
| 时间 | 主体 | 进展 |
|---|---|---|
| 2017年7月 | 吉林碳谷 | 在24K原丝经验基础上开始研究48K大丝束碳纤维原丝 |
| 2018年1月 | 上海石化 | 形成千吨级PAN基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包 |
| 2018年3月 | 上海石化 | 试制出国内真正意义上的48K大丝束碳纤维并贯通全流程 |
| 2018年7月 | 吉林碳谷 | 形成千吨级48K碳纤维原丝技术工艺包 |
| 2018年8月 | 上海石化 | 相关项目通过国内专家组鉴定,标志国内突破大丝束瓶颈 |
| 2019年7月 | 吉林碳谷、吉林宝旌、长春工业大学 | “25K~50K聚丙烯腈基原丝及碳纤维关键技术和产业化开发”项目通过鉴定,项目总体技术达到国际先进水平 |
| 2020年7月 | 兰州蓝星 | 千吨级NaSCN法50K大丝束碳纤维产业化关键技术及装备研究项目通过鉴定,填补国内50K碳纤维产品的市场空白 |
从48K到50K,从原丝到碳纤维、从工艺包到产业化装备,国内已形成较为完整的规格序列与技术验证记录。其中2019年项目鉴定给出的“总体技术达到国际先进水平”系鉴定口径表述,反映的是当时第三方专家评价,而非市场份额结论。
全球格局中的中国位置
从全球需求结构看,大丝束已是碳纤维的主力品种。据赛奥碳纤维《2020全球碳纤维复合材料市场报告》,2020年全球碳纤维销量中标准模量-大丝束占比45%,标准模量-小丝束占比41%,中模量占13%,高模量占1%——大丝束份额居首,且随着国产化推进与降本,其占比预计还将进一步提升。
在这一格局中,中国的位置可从两个维度理解:技术梯队上,国内已具备千吨级48K成套工艺包与50K产业化技术的自主开发能力,部分项目经鉴定达到国际先进水平,属于大丝束技术的头部梯队参与者;产业话语权上,工艺包与装备的国产化意味着新增产能的建设不再依赖外部成套技术授权,成本曲线与扩产节奏的自主性增强。需要说明的是,全球产能份额、各区域具体占比等数据官方尚未公布统一口径,相关判断宜以官方后续公布及第三方实测、公开数据为准。
常见问题
大丝束和小丝束的核心区别是什么?
按一束碳纤维中的丝数划分,小于24K为小丝束,48K以上为大丝束。小丝束稳定性更高、便于调整,多用于国防军工与航空航天等“宇航级”场景;大丝束面向风电、轨道交通等工业领域,被称为“工业级”碳纤维,下游应用更为广泛。
上海石化的工艺包突破意味着什么?
该成套技术工艺包于2018年形成,覆盖聚合、纺丝、氧化碳化环节,规模为千吨级PAN基48K,同年试制出国内真正意义上的48K大丝束碳纤维并贯通全流程。相关项目通过国内专家组鉴定,标志着国内突破大丝束瓶颈,为后续产线复制与产能扩张提供了工程化依据。
中国大丝束在全球处于什么梯队?
国内已形成48K成套工艺包与50K产业化技术,2019年“25K~50K”项目经鉴定总体技术达到国际先进水平,属于全球大丝束技术的头部梯队参与者。至于具体产能份额与排名,官方尚未公布统一数据,宜以官方后续公布及第三方公开数据验证。