胡拥军

    为化解碳纤维技术被“卡脖子”的局面，2007年，中国石化决策部署PAN（聚丙烯腈）基碳纤维的研发和产业化攻关工作，并将建设项目落在了上海石化。

    上海石化随即成立碳纤维攻关团队，与上海石油化工研究院、上海工程公司、复旦大学等数十家科研院所、高校、企业等一起协同攻关，走出了一条以企业为主体的产学研用相结合的创新之路。中国石化碳纤维专家、上海石化副总经理黄翔宇介绍，当时，为了跨越技术鸿沟并少走弯路，科研攻关团队制定了“三不”原则，即不摸黑前行、不无谓模仿、不盲目试错，一步一个脚印，逐步取得技术的积累。

    在各方团队的齐心协力下，碳纤维攻关稳步推进：2008年11月，建成中试装置；2009年3月，成功研制出12K原丝。

    试验大功告成后，上海石化便采用自行开发的国内独有的NaSCN（硫氰酸钠）湿法工艺，以及具有自主知识产权的成套技术，着手进行3000吨/年原丝、1500吨/年碳纤维项目建设。2012年9月，项目一阶段工程建成投产，形成了500吨/年12K碳纤维的工业化生产能力。

    NaSCN湿法原丝工艺，能够使生产的碳纤维具有优异的表面结构和界面性能，可显著增强碳纤维与树脂的复合能力，从而提升碳纤维及其复合材料性能。

    2012年12K碳纤维问世后，凭借上海石化“合成纤维国家工程研究中心”、上海石化与上海石油化工研究院共建的“中国石化碳纤维及其复合材料重点实验室”、上海石油化工研究院与7家企业研究院合建的“合成纤维加工应用中心”等高性能纤维及其复合材料的创新平台，上海石化碳纤维进入新材料应用领域，推出碳纤维补强、碳纤维抽油杆、碳纤维耐磨件、碳纤维钢筋、碳纤维地铁列车车头罩等产品，改变了一些领域的传统做法，助力中国制造。

    我们通常将每束碳纤维根数大于48000根（简称48K）的称为大丝束碳纤维。大丝束碳纤维性能优越，被称为“黑黄金”。目前，国内每束碳纤维基本处于1000根～12000根，称为小丝束。48K大丝束最大的优势，就是在相同的生产条件下，可大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能，并实现生产低成本化，从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。

    但是，从12K小丝束到48K大丝束，并不是把喷丝口数量从1.2万个放大到4.8万个这么简单，中间要走过一条十分艰难的攻关之路。上海石化科研人员以敢为人先的创新精神，在500吨/年12K碳纤维装置上开始研发48K大丝束碳纤维。2018年1月，开发了大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化碳化工艺技术，形成千吨级PAN基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包的技术基础。3月，成功试制出国内真正意义上的48K大丝束碳纤维，并贯通工艺全流程。从12K到48K的成功突破，标志着上海石化碳纤维技术从量变到质变的飞跃，不仅填补了国内空白，而且达到了国际先进水平，这将对中国制造工业产生积极推动作用。

    从2007年领命碳纤维技术攻关，到2018年成功试制出了48K大丝束碳纤维，上海石化十年磨一剑，开创了我国碳纤维发展的新局面。

    2018年以来，上海石化在碳纤维方面依然保持着创新姿态。2021年5月，1500吨/年碳纤维项目建设中的二阶段1000吨/年碳纤维项目建成投产。与500吨/年碳纤维项目设备全部进口不同，1000吨/年碳纤维项目中已经看到了国产化设备的身影。

    2021年1月，上海石化“2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年48K大丝束碳纤维”项目开工建设，计划到2022年底，建成3条大丝束碳纤维生产线，年产能6千吨；至2024年全部完成，总产能1.2万吨。

    令人自豪的是，2022年10月10日，我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线在上海石化碳纤维产业基地投料开车，产出合格产品，产品性能优异，质量达到国际先进水平。这标志着中国石化大丝束碳纤维技术成功实现规模化生产和关键装备国产化。截至目前，中国石化已累计拥有碳纤维相关专利251项、碳纤维复合材料专利46项，专利排名全国第一、全球第三。