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精工科技,5000吨碳纤维原丝产线试产

近日,据杭州湾上虞经开区消息,被誉为碳纤维“核心粮食”的高性能PAN基原丝实现产业化重要突破。浙江精工碳材科技有限公司首条年产5000吨碳纤维原丝生产线自今年1月2日一次性试产成功以来,已连续稳定运行两个月,生产状态平稳,各项工艺参数保持在设定区间内,标志着企业在高性能碳纤维原丝规模化制备方面取得阶段性成果。

碳纤维原丝是PAN基碳纤维的前驱体,其分子结构、纯度水平和均匀性直接影响后续预氧化与碳化过程的稳定性,并最终决定碳纤维的强度、模量和疲劳性能。在航空航天、风电叶片、新能源汽车轻量化结构件、压力容器及高端装备制造等领域,PAN基碳纤维是不可替代的关键材料,而原丝制备则处于整个产业链的源头位置。业内普遍认为,原丝环节不仅技术门槛高,而且对生产连续性和批次稳定性要求极高,是碳纤维产业链中最为核心的基础环节之一。

据了解,本次投产的5000吨生产线采用了浙江精工科技股份有限公司自主研发的“一步法”工艺技术。与传统多步骤工艺相比,该技术在聚合阶段对反应路径进行优化,实现了90%以上的反应转化率,并有效控制分子量分布区间,使聚合物链段结构更加均匀。稳定的分子量分布为后续纺丝成形和牵伸取向提供了基础,有助于提升原丝强度一致性。

在纺丝环节,生产线采用干喷湿法纺丝与蒸汽高倍牵伸相结合的工艺路线。干喷湿法通过控制喷丝板出口与凝固浴之间的气隙距离,使纤维在进入凝固阶段前完成初步取向,有利于提高致密性和结晶取向度。蒸汽高倍牵伸则进一步提升分子链取向程度,增强原丝强度和模量水平。生产线设计纺丝速度达到200-400米/分钟,在确保稳定性的前提下实现较高生产效率。目前试运行阶段各项指标达到设计要求。

据了解,精工碳材为精工科技全资子公司。精工科技自2013年布局碳纤维装备领域以来,持续开展碳化炉、预氧化炉及整线集成系统研发,建成省级企业研究院和国家级碳纤维装备研发中心。2015年,公司完成国内首台套千吨级碳纤维生产线研发并实现示范应用;2020年实现碳纤维生产线关键装备国产化替代,并参与相关国家标准制定。此次原丝生产线稳定运行,是企业在装备技术积累基础上向材料端延伸的重要实践,实现了从单一装备供应向“装备+材料”协同布局的进一步拓展。从建设进度来看,项目自2024年11月底开工建设,到2025年1月初完成试产,仅用时约一年时间。

近年来,国内碳纤维产业规模持续扩大,但高性能PAN基原丝长期以来依赖进口或少数企业供应,产业链稳定性受到一定制约。原丝环节的规模化、稳定化生产能力提升,有助于增强产业链整体韧性,降低原料波动对下游企业的影响。随着精工碳材首条5000吨生产线连续运行并逐步释放产能,国内原丝供给能力将进一步提升,为后续碳化及复合材料制造企业提供更加稳定的原料来源。

企业方面表示,下一步将围绕工艺稳定性优化、产品性能持续提升及质量控制体系完善等方面开展工作,进一步提高原丝批次一致性与规模化生产水平。同时加强与下游碳纤维生产企业的协同对接,推动原丝与碳化工艺匹配度优化。

业内人士认为,高性能PAN基原丝生产线的稳定运行,是区域新材料产业发展的重要进展。随着产线逐步达产达效,杭州湾上虞经开区在高性能纤维及复合材料领域的产业基础将进一步夯实。未来,在装备制造能力与材料研发能力协同推进的背景下,国产碳纤维产业链的自主保障能力有望持续增强,为高端制造领域提供更加稳定的材料支撑。