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【行业资讯】高性能沥青基碳纤维量产

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发表于 2018-08-23 15:02:01
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文章转载:中国化工报

陕西天策新材料科技有限公司自主研发的连续纺丝技术制备高性能沥青基碳纤维(MPCF),在国内率先打通工艺流程并实现小批量生产,年产能超过2吨。此举将打破国外技术封锁,为我国航天航空和国防领域应用高端新材料奠定基础。

“采用连续式预氧化、碳化、石墨化工艺生产MPCF,我们是目前国内唯一全流程贯通并实现小批量供货的企业。”天策科技公司副总经理张鸿翔告诉记者,他们通过与北京化工大学合作,分别采用萘合成和石油渣油、煤焦油调制,开发出了MPCF纺丝专用的中间相沥青。经过熔融纺丝制成中间相沥青纤维,再经过预氧化、碳化、石墨化等工艺得到中间相沥青基碳纤维。

针对熔融纺丝、连续加工这些沥青基碳纤维技术的核心和难点,天策科技开展了单孔、20孔、50孔等实验研究和攻关,实现了500孔连续纺丝和微观结构可控,并可合成为1000~6000根,最大长度可达5000米以上,为国内首创。随后该公司又先后完成TC-HM-20、TC-HM-60、TC-HM-70、TC-HM-80等4个系列的产品定型,MPCF连续长度达500米,实现单批次60轴以上小批量生产。2015年底该公司建成年产600千克的碳化1线后,今年5月又建成年产1500千克的碳化2线。

2017年,天策科技实现MPCF供货30余千克,装置单批次连续运行可达40天。今年上半年又生产50余千克MPCF,产品主要用于航天航空和国防领域。

2017年7月,经北航高性能碳纤维检测评价中心检测,天策科技生产的MPCF拉伸强度达3010MPa,弹性模量为864GPa,热导率615W/m·K,伸长率0.35%,直径12~16μm,密度2g/cm3左右。

在前期研发成果的基础上,天策科技加快产业化步伐。目前,位于西安航天基地的20吨/年MPCF项目正在建设中。该项目投资2.6亿元,预计2019年底建成。

据了解,MPCF性能优异,是全球航天航空和国防领域争夺的战略性高端新材料,主要被日、美等国垄断。天策科技主要以外购中间相沥青生产MPCF。据介绍,尽管我国已掌握中间相沥青合成技术,但由于目前沥青渣油在国内尚未稳定连续供应,进口又遭到限制,原料供应已成为MPCF产业化亟待解决的重要环节。

高性能沥青基碳纤维(MPCF)是一种含碳量大于99%的高性能碳纤维,由原料中间相沥青经纺丝、不熔化、碳化、石墨化工艺后制备而成,是碳纤维家族中的高端产品。

MPCF具有优异的高模量、低膨胀、高导热、高阻尼和良好的导电性,拉伸模量是钢的4倍,导热性是铜的2.5倍,可耐2000℃以上高温,加之密度小,是最好的功能与结构一体化材料之一,在航天、航空、军工和民用领域均有很好的应用前景。

比如可用于大尺寸光学构件、人造卫星天线反射器、超高音速飞行器鼻锥等;高导热MPCF制造的碳/碳复合材料用于高速飞行器表面防热,具有高导热、高抗冲击、高强度、高模量等特性,可实现高超音速飞行器的非烧蚀防热和热结构承载;在民用领域,MPCF可用于大型印刷罗拉、机器人手臂、高尔夫球杆、高铁车头罩、大型电子器件散热器等。

目前,全球仅有日本三菱(MPI)、日本石墨纤维(NGF)、美国氰特(Cytec)3家公司可以生产MPCF,合计产能1410吨/年,产品严重供不应求,这些公司均计划扩产。



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