在碳纤维行业，通常将每束碳纤维根数大于4.8万根（简称48K）的称为大丝束碳纤维。图为48K大丝束碳纤维。（中国石化供图）
本报讯 近日，我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在中国石化上海石化碳纤维产业基地投料开车，并生产出合格产品，质量达到国际先进水平。这标志着中国石化大丝束碳纤维从关键技术突破、工业试生产、产业化，成功走向规模化和关键装备国产化，一举破除我国碳纤维生产和装备受制于人的被动局面，真正实现自主可控。
据了解，大丝束碳纤维性能优越，被称为“新材料之王”“黑黄金”，应用场景广泛。其中，碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶被看作氢能储运的重要技术，碳纤维技术的提升，将助力氢能产业发展。
据悉，上海石化研发生产的大丝束碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异，比重不到钢的1/4，强度却是钢的7倍~9倍，并且还具有耐腐蚀的特性。此外，48K大丝束最大的优势是在相同的生产条件下，不仅可以大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能，还可以实现生产低成本化，从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。
随着国内碳纤维技术取得重大突破，其在氢储运领域的应用也将取得突破。当前，推动氢储运技术的提升和储运成本的下降是氢能产业走向成熟的关键，其中，碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶被寄予厚望。上海石化首席专家王佩琳表示，大丝束碳纤维用于缠绕气瓶，可使气瓶的缠绕速度提高，有效提高生产效率，降低生产成本。
据王佩琳介绍，上海石化正在自主研发碳纤维用于缠绕气瓶的制造工艺技术，其中，35Mpa气瓶已通过检测，未来将考虑形成一定规模的气瓶生产能力。同时，上海石化积极布局碳纤维在储氢领域技术研发，包括三型、四型瓶相关技术的开发，都取得了较大突破。
“大丝束最大的优势除了本身的成本优势外，还在使用端大大提高加工效率。”中国石化碳纤维专家、上海石化副总经理黄翔宇表示，就气瓶而言，大丝束的缠绕效率是小丝束的3倍~4倍，这将使碳纤维缠绕高压气瓶的制造成本大幅下降，更有利于在氢能储运的应用。从技术角度讲，35MPa储氢气瓶技术已基本成熟，处于扩大应用阶段，很快会在商用车获得大规模应用；70MPa储氢气瓶今后主要应用方向是乘用车市场，国内处于技术突破阶段，应用端还在试用阶段。
碳纤维技术有着森严的技术壁垒，中国石化是国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维技术的企业。中国石化集中各种资源，奋力攻克碳纤维关键核心技术，顶层设计，组织上海石化、上海石油化工研究院、上海工程公司、国内知名设备制造企业等，并在上海市委、市政府的大力支持下，联合北京化工大学、复旦大学等10余家高校、科研院所、企业，走出了一条以企业为主体的“产、学、研、用”相结合的协同创新之路，在2018年取得技术上的重大突破，成功试制出48K大丝束碳纤维，并贯通工艺全流程。经过10余年努力，我国碳纤维实现了从12K~48K的重大突破，成功实现研发生产技术从量变到质变的飞跃。
中国石化既是大丝束碳纤维的研发和生产企业，也是碳纤维复合材料的研发和应用企业。在未来的碳纤维产业发展中，中国石化将继续加大科研投入，加快产业布局，深化机制体制创新，全面推广应用场景。同时，坚持走自己的道路，做自己的特色产品。力争到“十四五”末，中国石化将在多种工艺流程实现通用级、大丝束、小丝束、高性能等产品方面全面突破，进行总体布局，满足国家各个领域的需求，为引领和推动中国碳纤维产业发展作出贡献。
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