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我國(guó)碳纖維發(fā)展起步早，進(jìn)入21世紀(jì)國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-10-18

國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步與國(guó)外大致處于同一時(shí)期，但起步后發(fā)展緩慢，進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，國(guó)內(nèi)碳纖維研發(fā)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

第一階段（20 世紀(jì) 60-70 年代）：我國(guó)碳纖維的研究開發(fā)始于 20 世紀(jì) 60 年代。碳纖維作為重要的軍工產(chǎn)品，被國(guó)外進(jìn)行嚴(yán)格技術(shù)封鎖。因此，我國(guó)碳纖維技術(shù)以自主研發(fā)為主。在我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的起步階段，代表性的企業(yè)及工藝主要有：

1）吉林石化的硝酸法，代表了我國(guó)當(dāng)時(shí)的最高水平；

2）蘭州化纖的硫氰酸鈉法；

3）榆次化纖的二甲基亞砜法。

1974 年 7 月，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開始設(shè)計(jì)我國(guó)第一條碳纖維生產(chǎn)線，并于 1976 年建成，生產(chǎn)出的碳纖維拉伸強(qiáng)度 2.8GPa，拉伸模量 250GPa，斷裂伸長(zhǎng)率 1.5%。該中試生產(chǎn)線通過國(guó)家鑒定和驗(yàn)收后，榮獲 1978 年全國(guó)科技大會(huì)獎(jiǎng)。隨后，整體搬遷到中國(guó)石油吉林石化公司生產(chǎn)碳纖維，之后的研制工作緩慢向前，沒有取得突破性進(jìn)展。

第二階段（20 世紀(jì) 70-90 年代）：20 世紀(jì) 70 年代，國(guó)產(chǎn)碳纖維質(zhì)量比國(guó)外差，但差距不是很大，原國(guó)防科委主任開始主持碳纖維研發(fā)工作，先后組織了二十多名科研和企事業(yè)單位，組成原絲、碳化等五個(gè)專業(yè)組進(jìn)行相關(guān)研究。但由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬問題沒有得到妥善解決、各部門之間利益難以協(xié)調(diào)，進(jìn)展緩慢。

在此之后的 80 年代中期，我國(guó)也陸續(xù)嘗試走引進(jìn)開發(fā)之路，但均以失敗告終，差距愈來愈大，同期國(guó)外碳纖維質(zhì)量得到大幅度提高，并進(jìn)入大批量生產(chǎn)階段，國(guó)內(nèi)在 80 年代、90 年代和 21 世紀(jì)初，一直在攻堅(jiān)原絲質(zhì)量和批量生產(chǎn)技術(shù)。

第三階段（21 世紀(jì)以來）：進(jìn)入 2000 年，兩院院士師昌緒提出要大力發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)，引起了政府的重視。至此，我國(guó)開始采取措施大力支持碳纖維領(lǐng)域的自主創(chuàng)新，在 863、973 計(jì)劃中也將碳纖維作為重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。

2005 年，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的碳纖維行業(yè)企業(yè)僅有 10 家，合計(jì)產(chǎn)能僅占全球的 1%；2008 年，以國(guó)有企業(yè)為代表的企業(yè)開始進(jìn)入碳纖維行業(yè)，但大部分企業(yè)在核心關(guān)鍵技術(shù)上還無任何突破，無論是生產(chǎn)線的運(yùn)行還是產(chǎn)品質(zhì)量都極不穩(wěn)定；進(jìn)入 2010 年，國(guó)內(nèi)碳纖維生產(chǎn)能力占世界高性能碳纖維總產(chǎn)量的 0.5%；2010 至 2014 年期間，我國(guó)碳纖維產(chǎn)能從 6445 噸增至 15000 噸，產(chǎn)量從 1500 噸增至 3700 噸。

2017 年，中國(guó)大陸碳纖維產(chǎn)能 2.60 萬噸，僅次于美國(guó)和日本，占比 18%；中國(guó)臺(tái)灣碳纖維理論產(chǎn)能達(dá)到 0.88 萬噸。但國(guó)內(nèi)碳纖維大部分是小絲束，單條線產(chǎn)能僅有百噸級(jí)，規(guī)模效應(yīng)無法發(fā)揮，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)碳纖維成本甚至高于國(guó)外市場(chǎng)售價(jià)，行業(yè)普遍處于虧損狀態(tài)。

根據(jù)中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)，至 2021 年，江蘇恒神產(chǎn)值產(chǎn)量雙提升，實(shí)現(xiàn)恒神創(chuàng)建以來首次盈利，也迎來了國(guó)產(chǎn)纖維首次全行業(yè)盈利。截至 2021 年，我國(guó)在軍用領(lǐng)域已基本實(shí)現(xiàn)碳纖維的國(guó)產(chǎn)化。

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