由于國外實施嚴格技術封鎖,國內PAN基高模量碳纖維長期發展緩慢,與日本、美國等相比存在明顯的差距。進入2000年以后,隨著國家對高性能碳纖維領域重視程度提升以及持續不斷的科研投入,高性能國產化工作成效顯著。 近年來,國內已突破T800級、T1000級中模量碳纖維制備技術。與中模量碳纖維相比,國內從事PAN基高模量碳纖維研究單位較少,主要有中科院山西煤化所、北京化工大學、東華大學、中科院寧波材料所等。 早在2006年,中科院山西煤化所便開展了PAN基高模量碳纖維研究工作,通過使用日本東麗T300級碳纖維為原料,經過2400-3000℃高溫石墨化處理制備得到的高模量碳纖維模量最高達到424 GPa。 2009年,北京化工大學制備得到國產M40型高模量碳纖維(拉伸強度3200-3300 MPa、拉伸模量400 GPa),并初步具備了小批量供應能力。 由于高溫石墨化處理工藝溫度高,對裝備要求極高,2011年,東華大學科研人員開展了碳纖維的催化石墨化研究,使用東麗T700級碳纖維為原料,經過硼酸浸漬處理后再進行石墨化處理,進一步采用催化石墨化方法制備了高模量碳纖維,其單絲最高拉伸模量在400GPa左右,拉伸強度則介于2000-3000 MPa。 “十二五”期間國內高性能碳纖維進展迅速,而國內在PAN基高模量碳纖維領域也取得階段性進展。2015年,北京化工大學突破了國產M40J級高模量碳纖維技術,并與藍星集團、北京首都科技發展集團就產業化項目簽約。 2016年1月,中科院寧波材料所在噸級中試平臺研制出拉伸強度4860 MPa、拉伸模量541 GPa的PAN基高模量碳纖維,標志著國內在國產M55J級高模量碳纖維制備技術領域實現了突破。2018年3月,中科院寧波材料所再度研制出拉伸強度5240 MPa、拉伸模量593 GPa的國產M60J級高模量碳纖維。 隨后國內在PAN基高模量碳纖維工程化技術也取得一定進展,2018年6月,北京化工大學、威海拓展等單位承擔國家科技部項目“聚丙烯腈碳纖維石墨化關鍵技術研究”通過技術驗收,突破了QM4055級(M55J級)高模量碳纖維制備關鍵技術,初步具備了工程化制備能力。 |
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