上海石化系列碳纤维产品在第二十五届中国国际工业博览会上展出。

上海石化大丝束碳纤维生产线。

上海石化研发生产的60K大丝束碳纤维。

    阅读提示

    碳纤维，被誉为“黑色黄金”，是国家安全和高端制造的基石材料。碳纤维比重不到钢的1/4，强度却是钢的7至9倍，并具有耐腐蚀的特性，广泛应用于风能、太阳能、高铁动车、飞机部件等领域。长期以来，我国发展的是小丝束碳纤维。日前，由中国石化上海石化自主研发的60K大丝束碳纤维新产品正式亮相，填补了国内市场空白，性能达到国际领先水平，成为全球第二家、国内唯一掌握该技术的企业，实现了从“国际一流”到“国际领先”的跨越。由此，上海石化已构建起覆盖通用型与高性能的完整碳纤维产品体系，正全方位助力我国制造业的转型升级。

    本版文图由 本报记者 胡拥军 通讯员 万 敏 李英豪 提供

    了解碳纤维

    一、通用型与高性能碳纤维的定义

    碳纤维的分类主要有两个维度：一是基于丝束大小的“物理分类”，二是基于性能高低的“性能分类”。

    ●物理分类

    小丝束：通常指丝束规格在24K（含）以下的碳纤维，如1K、3K、12K等。

    大丝束：指丝束规格达到或超过48K的碳纤维，如48K、60K。它在生产过程中单线产出更大，旨在提升复合材料加工效率、显著降低单位成本，是实现碳纤维在工业领域大规模应用的关键。

    ●性能分类

    通用型碳纤维：通常指以T300级为代表的碳纤维，其生产工艺成熟稳定，是产业化、规模化的主力。它以满足基本的强度与轻量化需求为目标，是成本与性能均衡的典范。

    高性能碳纤维：泛指性能显著超越T300级的碳纤维，是一个涵盖多种尖端产品的家族。它主要包括高强型（T系列），如T700、T800、T1000，追求极致的拉伸强度；高模型（M系列），如M40J、M50J，追求极高的拉伸模量；高强高模型，如M55J、M65J，是强度与模量俱佳的顶级产品。

    二、通用型与高性能碳纤维的性能与价格

    通用型碳纤维：以T300级为例，其拉伸强度约3530兆帕、拉伸模量约230吉帕。这一性能已远超传统金属材料。其最大的优势在于成本可控，市场价格相对亲民，使其能够渗透到广阔的工业领域，是推动碳纤维“飞入寻常百姓家”的主力。

    高性能碳纤维：其性能实现飞跃，如T800级强度可达5490兆帕以上。为了实现这种极致的性能，需要超高纯度的原丝和高达2000摄氏度以上的石墨化处理，工艺复杂，能耗巨大，导致其成本急剧上升。其价格通常是通用型碳纤维的数倍甚至数十倍，是名副其实的“奢侈”材料。

    三、应用场景

    性能与成本的分野，直接决定了它们截然不同的应用天地。

    ●通用型碳纤维的应用场景

    体育休闲：鱼竿、自行车车架、羽毛球拍等，是碳纤维最早普及的领域。

    新能源与工业：风电叶片（特别是大丝束产品）、建筑补强、汽车零部件、无人机机架等。在这里，碳纤维是实现轻量化、提升能效和耐久性的主力材料。

    ●高性能碳纤维的应用场景

    航空航天：飞机主承力结构（机翼、机身）、方向舵、卫星支架、航天器等。在这里，每减重1克都意义重大，是关乎飞行器性能与安全的“战略材料”。

    顶尖科技与高端装备：高端赛车（如F1赛车）、精密仪器设备、机器人手臂及高端医疗器械（如CT扫描床板、X射线配件），要求材料在极端条件下保持稳定。

    四、市场需求

    通用型碳纤维市场：这是碳纤维市场的销量主力，规模巨大。随着风电、压力容器等新能源领域的需求爆发，其市场需求持续快速增长。目前，通用型碳纤维已完全实现国产化替代，成本有望进一步下探，市场竞争激烈。

    高性能碳纤维市场：虽然市场规模相对较小，但技术壁垒最高、战略价值最大，是长期被“卡脖子”的关键材料领域。随着商业航天、高端军工及尖端装备的快速发展，需求稳定增长，是国家重点攻关和扶持的产业方向。

    拥有完整产品矩阵

    基于对碳纤维产业的深刻理解与技术积累，上海石化已构建起覆盖通用型与高性能的完整碳纤维产品体系。通过清晰的产品矩阵，上海石化不仅展现了其作为“国家队”在通用领域规模化降本的强大实力，更彰显了其在攻坚高性能碳纤维这一战略高地中的决心与能力，正全方位助力我国制造业的转型升级。

    一、通用型产品系列：赋能百行千业，推动规模化应用

    1.SCF35S系列（3K，12K，24K，48K）

    定位：基础通用型产品，性能稳定可靠。

    应用：3K、12K小丝束规格可用于对编织工艺要求高的航空次承力结构内饰件；24K、48K规格则广泛应用于体育休闲用品（如钓具、球拍）和建筑补强材料。

    2.SCF40S系列（12K，24K，48K，60K）

    定位：性能均衡的工业级主力产品，兼顾强度与成本。

    应用：48K、60K大丝束产品在风电叶片制造中大放异彩，有效降低了新能源成本，同时，也用于体育用品和建筑补强，应用面极广。

    3.SCF45M系列（24K，48K，60K）

    定位：面向新兴工业领域的专用产品。

    应用：除传统的风电市场外，重点布局低空经济（无人机结构件）及高端体育用品，展现出强大的市场适应性。

    二、高性能产品系列：攻坚高端制造，突破技术壁垒

    1.SCF50S系列（24K，48K，60K）

    定位：高性能大丝束的典范，打破了“大丝束只能是通用型”的传统认知。

    应用：主要用于需要更高性能的工业领域，如高压气瓶（氢能源储运）、电缆芯（特种线缆轻量化）、汽车轻量化结构件，以及高端无人机的主承力部件，实现性能与成本效益的完美结合。

    2.SCF55S系列（12K，24K）

    定位：标准的高强度小丝束碳纤维，性能对标国际先进水平。

    应用：主要用于航空航天领域的次承力结构件及高端体育用品（如顶级竞赛自行车架、赛车部件），是进军高端市场的主力产品。

    3.SCF46J /SCF40X系列（12K）

    定位：尖端攻关产品，代表着上海石化最高的技术水准。SCF40X属于高强高模型碳纤维，技术壁垒极高。

    应用：专为最苛刻的领域准备，如航空航天主承力结构、卫星部件及高端医疗器械，是解决国家“卡脖子”难题、实现自主保障的关键所在。

    独门绝技 国际领先

    上海石化成功研发生产60K大丝束碳纤维，标志着我国在高性能碳纤维领域取得了里程碑式的突破。上海石化是国内首家、全球第四家掌握48K大丝束碳纤维技术的企业。而60K大丝束的成功，使其成为全球第二家、国内唯一掌握该技术的企业，实现了从“国际一流”到“国际领先”的跨越。特别是采用硫氰酸钠湿法纺丝路线制备60K大丝束，在全球范围内是独一无二的，堪称“独门绝技”。

    60K大丝束碳纤维在性能上实现了全面升级。其单丝含量较市场同类产品提升了25%，力学性能显著增强：强度提升了0.5吉帕，模量增加了20吉帕，丝束拉伸强度成功突破4.9吉帕，弹性模量高达260吉帕以上，具备卓越的断裂延伸性。这意味着，单股丝束即可吊起1吨重物，展现出非凡的承载能力。

    60K大丝束碳纤维的研发成功，并非一蹴而就。它采用了全球首创的60K大容量单喷头湿法纺丝工艺，这是一条充满挑战的“正向设计”之路。与国内普遍通过“逆向设计”或仿制不同，上海石化的研发团队从零开始，独立攻关所有核心工艺与装备，过程虽“痛苦”且周期长，但彻底打破了技术天花板。不久的将来，上海石化原丝单线产能可达到国际领先的万吨级，碳化线产能也提升为3000~4000吨/年水平。同时，每吨纤维的耗电量有望降至1万千瓦时以下，实现高性能与绿色生产的结合。

    60K大丝束碳纤维的问世，标志着上海石化在大丝束碳纤维领域步入了“自由王国”——能够根据客户需求，快速开发定制化产品。目前，60K大丝束碳纤维部分产品已经进入相关企业，通过制备相关成品进行性能验证。

    60K大丝束碳纤维未来应用前景极为广阔。其高性能完美契合了风电行业，尤其是面向深远海的大功率、大叶片发展趋势。丝束容量越大，下游复合材料拉挤等工序的加工效率就越高，最终有助于降低风电叶片的制造成本和海上风电的度电成本，提升我国新能源产业竞争力。