喷射方法的选择之所以被视为碳纤维原丝环节的最大壁垒,是因为它直接决定原丝成型的均匀性与孔洞控制水平,而湿法与干喷湿法两条路线的分化,又叠加了溶剂体系、工艺切换成本与设备国产化节奏的多重不确定性。国内厂商目前并未收敛到单一技术路线:吉林碳谷采用以DMAC为溶剂的湿法两步法,主打大丝束;中复神鹰、恒神股份、光威复材、中简科技则以DMSO为溶剂、走一步法路线,并在湿纺与干喷湿纺之间并行布局。 路线并存本身,就意味着不确定性尚未被完全消除。
一、喷射方法为何成为原丝最大壁垒
原丝的制成一般历经聚合、制胶、纺丝三步,其中聚合与纺丝最受关注。纺丝环节分为湿法与干喷湿法:湿法较为传统,干喷湿法结合了干法纺丝技艺,成型时相比传统湿法多出一个空气层,可以阻止大孔洞的产生,均匀性也更好。正因如此,选择什么样的喷射方法,构成了原丝环节最大的壁垒。
壁垒的另一面是不确定性。干喷湿法在均匀性上的改善,需要在空气层、凝固浴与牵伸等条件上重新建立工艺窗口;湿法路线则要在传统工艺框架内持续优化孔洞控制。两条路线各自的可控边界不同,工艺一旦定型,后续调整的空间与代价也随之不同。
二、两条路线各自面临的不确定性
工艺切换成本。 聚合工艺与纺丝工艺并非可以自由组合。资料显示,两步法在工艺上更适合大丝束,以小丝束为主的国内厂商普遍采用一步法。吉林碳谷走的是两步法加湿法工艺,并在2018—2019年逐步实现了大丝束24/25/48K的技术路线;而小丝束阵营普遍是一步法。这意味着路线选择与产品定位深度绑定,切换并非单纯的设备替换。
溶剂体系的差异。 一步法可使用的溶剂包括DMSO、DMF、DMAC、NaSCN、ZnCl₂,两步法主要为DMSO、DMF、DMAC。吉林碳谷使用DMAC,中复神鹰、恒神股份、光威复材、中简科技均使用DMSO。溶剂不同,聚合、制胶与纺丝环节的配套条件随之不同,构成路线之间的又一层分野。
设备国产化节奏。 以吉林碳谷为例,四个核心设备中只有纺丝线已率先国产化,聚合釜、收丝机、喷丝板仍以进口为主,其中喷丝板处于试验国产化阶段。喷射方法能否稳定落地,与喷丝板等关键部件的自主程度直接相关。
| 厂商 | 主要产品 | 工艺路线 | 溶剂 | 纺丝工艺 |
|---|---|---|---|---|
| 吉林碳谷 | 大丝束 | 两步法 | DMAC | 湿法工艺 |
| 中复神鹰 | 小丝束 | 一步法 | DMSO | 干喷湿纺 |
| 恒神股份 | 小丝束 | 一步法 | DMSO | 湿纺/干喷湿纺 |
| 光威复材 | 小丝束 | 一步法 | DMSO | 湿纺/干喷湿纺 |
| 中简科技 | 小丝束 | 一步法 | DMSO | 湿纺/干喷湿纺 |
三、如何看待路线不确定性
路线的分化并非短期现象。各家在关键技术上各有积累:中复神鹰于2013年率先突破千吨级碳纤维原丝干喷湿纺制造技术,恒神股份具备千吨级生产线连续聚合长周期稳定运行技术,光威复材与中简科技则在湿纺与干喷湿纺上并行推进。这些积累说明,路线选择更多取决于各自的产品定位与工程化经验,而非存在一条统一的最优解。
对关注这一环节的投资者而言,值得跟踪的不是哪条路线“更好”,而是各厂商在既定路线上的工艺稳定性、核心设备自主进度,以及扩产落地情况。原丝环节的国产化仍有较大空间,这一进程本身也构成不确定性的一部分。
常见问题
湿法与干喷湿法,哪种纺丝工艺更优?
不能简单判定优劣。干喷湿法在成型时多出一个空气层,有助于阻止大孔洞产生、均匀性更好;湿法较为传统,是吉林碳谷等大丝束厂商采用的路线。两者适配的产品定位与聚合工艺不同,实际表现需结合具体产线与下游要求判断。
为什么说喷射方法是原丝环节最大的壁垒?
因为喷射方法直接决定原丝成型的均匀性与孔洞控制,而它又无法脱离聚合工艺与溶剂体系单独选择。一步法、两步法与湿法、干喷湿法的组合相互制约,工艺一旦定型,调整空间有限,这正是壁垒所在。
溶剂体系不同会带来哪些影响?
一步法与两步法可用的溶剂范围不同,吉林碳谷使用DMAC,中复神鹰、恒神股份、光威复材、中简科技使用DMSO。溶剂差异会传导到聚合、制胶与纺丝的配套条件上,进而影响工艺路线的整体设计与切换成本。