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日前美騎轉(zhuǎn)載了國(guó)產(chǎn)碳纖維材料T800的相關(guān)報(bào)道，文中探討了中國(guó)自主研究T800碳纖維材料的歷史等內(nèi)容。為了解碳纖維材料在我國(guó)自行車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用情況，筆者采訪了連云港神鷹碳纖維自行車股份有限公司總經(jīng)理趙柯，除了碳纖維材料的介紹，他還介紹了用于自行車上的碳纖維材料的制作技術(shù)。

日前所報(bào)道的T800究竟為何物？

媒體所報(bào)道的這家公司于2015年底成功達(dá)產(chǎn)低成本T700級(jí)碳纖維，經(jīng)過一年刻苦攻關(guān)，利用自產(chǎn)千噸級(jí)的原絲，再次突破低成本T800級(jí)碳纖維生產(chǎn)技術(shù)，而且其規(guī)�；�生產(chǎn)的T800級(jí)碳纖維成本僅為350元/kg。趙總表示他們沒有實(shí)地考察過這家公司，也不能妄下評(píng)論，但是這家公司能利用這么短的時(shí)間突破低成本T800級(jí)碳纖維的生產(chǎn)技術(shù)還是非常有難度的。另外有兩點(diǎn)需要說明，低成本是理論上的估算還是實(shí)際驗(yàn)證過的需要求證，這兩者差別很大；而且市場(chǎng)上是否有批量的產(chǎn)品供應(yīng)也需要了解，市場(chǎng)供應(yīng)量是最好的佐證。

T700、T800甚至是T1000，這些數(shù)字代表什么？

▲東麗碳纖維性能分布圖（紅圈內(nèi)為國(guó)內(nèi)產(chǎn)品分布）

T系列碳纖維就是日本東麗公司的強(qiáng)度系列碳纖維，如上圖所示，主要特點(diǎn)是不同產(chǎn)品間的強(qiáng)度梯度差別比較大，模量相對(duì)變化不大，與東麗高強(qiáng)高模和高模碳纖維形成完整的碳纖維產(chǎn)品體系。T800是東麗公司的產(chǎn)品命名方法，由于做得早做得好，所以其產(chǎn)品系列成為了行業(yè)的標(biāo)桿。

國(guó)產(chǎn)碳纖維主要突破的是T系列的，并且以T300為主，只有部分企業(yè)能量產(chǎn)T700及T800級(jí)別碳纖維。T系列即高強(qiáng)型碳纖維，主要是應(yīng)用于力學(xué)性能要求比較高的領(lǐng)域，其承受的力量可以特別大；高模型的碳纖維由于模量高，在高低溫環(huán)境下尺寸穩(wěn)定，且導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，比較適合應(yīng)用于航天領(lǐng)域，還有高檔魚竿，以及某些需要導(dǎo)電導(dǎo)熱的領(lǐng)域。

國(guó)內(nèi)碳纖維生產(chǎn)及發(fā)展?fàn)顩r

碳纖維是一種國(guó)家戰(zhàn)略新興材料，能直接應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，比如導(dǎo)彈、火箭、戰(zhàn)斗機(jī)等，所以國(guó)外對(duì)其相關(guān)的技術(shù)、關(guān)鍵裝備及材料都是封鎖或限制的，這也導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的長(zhǎng)期嚴(yán)重滯后，尤其是碳纖維產(chǎn)業(yè)的源頭——碳纖維的國(guó)產(chǎn)化。但其實(shí)從嚴(yán)格意義上來講，碳纖維并不算是新興材料，在國(guó)外，比如日本東麗上世紀(jì)60年代就開始了規(guī)模化的生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)真正意義上的規(guī)模化生產(chǎn)僅有幾年的時(shí)間。

▲國(guó)內(nèi)碳纖維實(shí)際產(chǎn)量（噸）

現(xiàn)在做的比較有影響力的幾家碳纖維生產(chǎn)企業(yè)基本上都是從零幾年開始立項(xiàng)的，比如中復(fù)神鷹公司（和連云港神鷹碳纖維自行車股份有限公司同屬于鷹游集團(tuán)）、威海拓展、江蘇恒神、河南永煤等等。這些企業(yè)是真正有碳纖維在銷售及應(yīng)用的，其中又以中復(fù)神鷹的國(guó)產(chǎn)碳纖維市場(chǎng)占有率最高，歷年來都在70%以上。

目前國(guó)產(chǎn)碳纖維的自給率只有20%左右，對(duì)外依存率仍然高達(dá)80%，其主要原因是：

1）國(guó)產(chǎn)碳纖維規(guī)格種類較單一，還普遍以小絲束的T300為主，難以滿足更高產(chǎn)品的性能需求及低成本的需求；

2）部分已量產(chǎn)的碳纖維本征性能雖然可以，但是工藝性能還有待提高，比如毛絲量大、上漿劑不匹配及擴(kuò)展性不好等；

3）國(guó)內(nèi)碳纖維應(yīng)用企業(yè)對(duì)國(guó)產(chǎn)碳纖維的認(rèn)知欠缺，在好多產(chǎn)品應(yīng)用上不信任，上下游還需要時(shí)間進(jìn)行磨合。

碳纖維是一項(xiàng)技術(shù)密集型、資金密集型的產(chǎn)品，為什么把技術(shù)排第一位，是因?yàn)槠渖�產(chǎn)工藝參數(shù)成千上萬個(gè)，國(guó)外又封鎖，如何組合需要摸索，且控制要求非常高，這些不是單單有資金就可以買得到的。用國(guó)內(nèi)專家徐堅(jiān)的話說就是“對(duì)于未上項(xiàng)目或剛上項(xiàng)目的企業(yè)——是苦海無涯回頭是岸，盈利周期會(huì)非常慢，后續(xù)投入還會(huì)非常大，最好及時(shí)回頭；對(duì)于已經(jīng)上了項(xiàng)目并且已經(jīng)投了很多錢的企業(yè)——是苦海無涯回頭是岸，既然投了就只能硬著頭皮往前走，要不已經(jīng)投入的就打水漂了”。

以中復(fù)神鷹公司為例，T700的千噸級(jí)生產(chǎn)線早就投產(chǎn)了，技術(shù)成熟度7級(jí)，為國(guó)內(nèi)最高，2016年又剛剛投產(chǎn)的T800千噸級(jí)線，做到現(xiàn)在走了10多年的路，也是最近才開始盈利，原先都是虧本的。目前，碳纖維的本征性能做到T800，量產(chǎn)已經(jīng)沒有問題，國(guó)內(nèi)報(bào)道能做到此級(jí)別的也有不少，T800已經(jīng)是國(guó)內(nèi)能量產(chǎn)的最高級(jí)別碳纖維，其他的都還不具備量產(chǎn)能力。但是國(guó)內(nèi)有一個(gè)不好的現(xiàn)象就是喜歡夸張宣傳，把能做出來和能批量應(yīng)用相混淆，對(duì)于碳纖維來說做出來只是開端，能持續(xù)穩(wěn)定的批量供應(yīng)才算是真正攻克。

國(guó)產(chǎn)的T800材料在量產(chǎn)上有哪些難題？

近年來上碳纖維項(xiàng)目的企業(yè)如雨后春筍一樣多，大大小小加起來有幾十家。但是這么多企業(yè)，能持續(xù)穩(wěn)定批量供應(yīng)T800級(jí)別碳纖維的卻很少，主要問題在于工藝、裝備及人員的不足，由于國(guó)外封鎖，沒有直接的技術(shù)來源，工藝完全靠自己摸索，能買的裝備也是通用型的，需要后期改進(jìn)及集成才能滿足T800級(jí)別的生產(chǎn)需要，人員更是需要自己培養(yǎng)。再一點(diǎn)就是一般民用產(chǎn)品的制作用T300及T700級(jí)別的就夠了，T800的成本更高，從成本因素考慮具有使用量的民用市場(chǎng)需求相對(duì)不大；另外T800級(jí)別碳纖維一般是航空航天產(chǎn)品的入門級(jí)別，這些高要求領(lǐng)域?qū)μ祭w維穩(wěn)定性要求非常高，認(rèn)證需要較長(zhǎng)周期，而國(guó)產(chǎn)化時(shí)間較短，現(xiàn)在還不具備量產(chǎn)的市場(chǎng)化前提。

中復(fù)神鷹推出的T800碳纖維材料是怎樣的？

關(guān)于T800級(jí)碳纖維的研發(fā)早就開始了，也是在千噸級(jí)T700級(jí)別的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，碳纖維的研發(fā)歷程一定是有技術(shù)傳承的。既然說是T800級(jí)別的碳纖維，按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)其性能和東麗T800應(yīng)該是差不多的，即拉伸強(qiáng)度5490MPa左右，拉伸模量300GPa左右，以及其他參數(shù)均達(dá)到同等級(jí)別。另外由于各家工藝路線及技術(shù)水平不一樣，在有些參數(shù)上會(huì)有差異。

▲中復(fù)神鷹的T800級(jí)別碳纖維材料

▲不同級(jí)別的碳纖維及原絲

中復(fù)神鷹的T800級(jí)別碳纖維命名為SYT55，千噸級(jí)T800級(jí)原絲聚合線是在2016年5月正式投產(chǎn)的，其研發(fā)從立項(xiàng)到百噸級(jí)線投產(chǎn)經(jīng)歷了5年多時(shí)間，再到千噸級(jí)用了1年多時(shí)間，所以其周期還是比較長(zhǎng)的。研發(fā)生產(chǎn)期間需要攻克聚合、紡絲及碳化等工序的成千上萬個(gè)工藝參數(shù)，以及配套設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝及不斷優(yōu)化改進(jìn)，里面技術(shù)難點(diǎn)非常多，并且百噸級(jí)到千噸級(jí)也是一個(gè)跨越，工藝參數(shù)及設(shè)備要求又不一樣。總之，研發(fā)T800級(jí)別的碳纖維不是一蹴而就的，技術(shù)難度非常高，在這里就不一一解說了。

▲中復(fù)神鷹T800材料的研發(fā)得到突破性進(jìn)展

▲原絲生產(chǎn)車間

對(duì)于碳纖維的發(fā)展，中復(fù)神鷹核心優(yōu)勢(shì)之一就是依托鷹游集團(tuán)的資源，具備碳纖維生產(chǎn)應(yīng)用核心裝備的設(shè)計(jì)、集成及生產(chǎn)能力，這個(gè)非常關(guān)鍵，對(duì)后續(xù)的持續(xù)改進(jìn)意義重大，這個(gè)也是國(guó)內(nèi)其他碳纖維生產(chǎn)企業(yè)欠缺的；第二優(yōu)勢(shì)是他們不僅只做碳化，還做PAN原絲，PAN原絲是碳纖維核心的核心，不僅占到全成本的50%以上，還是最終碳纖維的DNA，原絲的好壞直接決定最終碳纖維本征性能的優(yōu)劣；第三優(yōu)勢(shì)是神鷹的碳纖維生產(chǎn)能保證產(chǎn)量，這個(gè)對(duì)暴露碳纖維生產(chǎn)的問題及持續(xù)工藝改進(jìn)非常關(guān)鍵，只有產(chǎn)能沒有產(chǎn)量是永遠(yuǎn)做不好的；第四優(yōu)勢(shì)是其集團(tuán)內(nèi)部碳纖維新材料板塊形成了全產(chǎn)業(yè)鏈，這還不是一家公司內(nèi)部的全產(chǎn)業(yè)鏈，他們是全產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)的都有獨(dú)立公司，市場(chǎng)化運(yùn)作，更加有利于協(xié)同創(chuàng)新。

碳纖維材料在國(guó)內(nèi)自行車行業(yè)的應(yīng)用情況

考慮到成本因素，無論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，大多數(shù)碳纖維自行車主要是以T700級(jí)別碳纖維為主，局部會(huì)用到T800，超輕量的才會(huì)全部用到T800，至于其他更高級(jí)別的T系列碳纖維，考慮到成本因素，市場(chǎng)需求并不大，也較少應(yīng)用。碳纖維材料，尤其是T800及以上的高端碳纖維，國(guó)外對(duì)中國(guó)是實(shí)行嚴(yán)格限運(yùn)的。

碳纖維自行車加工的關(guān)鍵技術(shù)是什么？

碳纖維成品的加工工藝非常多，不同工藝所需的設(shè)備及步驟也不一樣，以碳纖維自行車為例，其生產(chǎn)步驟是：碳纖維絲——織布——預(yù)浸——設(shè)計(jì)——開發(fā)——裁料——卷料——成型——加工膠合——補(bǔ)磨涂裝——包裝，其關(guān)鍵步驟是預(yù)浸、設(shè)計(jì)、開發(fā)、卷料和成型。關(guān)鍵步驟也是市面各大自行車廠商的核心及關(guān)鍵點(diǎn)，預(yù)浸主要是決定了原材料的性能，其好壞直接影響產(chǎn)品的內(nèi)在性質(zhì)；設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品的外形，比如風(fēng)阻大小，是否符合人機(jī)工程學(xué)，模具成型是否方便等；開發(fā)決定了產(chǎn)品的疊層結(jié)構(gòu)，也是復(fù)合材料設(shè)計(jì)里面最核心的地方，碳布的角度、疊層厚度及順序等都非常關(guān)鍵，后面的卷料工藝單都是由開發(fā)制作的；卷料的重要性主要體現(xiàn)在工人的操作熟練程度及素質(zhì)，否則再好的卷料工藝單也做不出好產(chǎn)品；成型是將良好的設(shè)計(jì)及開發(fā)最終定型，其大部分性能參數(shù)也是在此步驟定型下來，其成型工藝及配套設(shè)備非常關(guān)鍵。

▲碳纖維絲編織成布，碳纖維材料可應(yīng)用的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛

碳纖維材料未來的應(yīng)用

中復(fù)神鷹公司的國(guó)產(chǎn)碳纖維在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)占有率歷年保持在70%以上，可以說，對(duì)市場(chǎng)的供應(yīng)量是非常大的，每年還有少量的產(chǎn)品出口國(guó)外，2016年碳纖維絲累計(jì)銷售量約2400噸。2016年中復(fù)神鷹公司的碳纖維開始盈利，這也是國(guó)產(chǎn)碳纖維企業(yè)做純民用領(lǐng)域的首次盈利。

碳纖維的市場(chǎng)缺口是比較大的，還有好多領(lǐng)域等待開發(fā)，尤其是國(guó)內(nèi)起步較晚，缺口更明顯，比如工業(yè)、航空航天、汽車等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域?qū)Ω叨说�、質(zhì)量穩(wěn)定的碳纖維及其相關(guān)產(chǎn)品需求潛力非常大。但是國(guó)內(nèi)普遍以低端的T300的低水平重復(fù)建設(shè)為主，看似累計(jì)產(chǎn)能很大，但是實(shí)際產(chǎn)量較低，一是產(chǎn)品性能達(dá)不到要求，二是由于性能不足賣不上高價(jià)格，普遍以低于成本很多的價(jià)格銷售，那么銷售多少就虧多少，惡性循環(huán)就導(dǎo)致縮減產(chǎn)量。目前神鷹的T700級(jí)別碳纖維已經(jīng)被國(guó)家認(rèn)定為技術(shù)成熟度七級(jí)（目前國(guó)內(nèi)最高等級(jí)），此前突破T800級(jí)別碳纖維的千噸級(jí)線花了十多年時(shí)間才做到一定的水平，涉及的生產(chǎn)設(shè)備甚至工藝參數(shù)及控制都非常多，幾乎每天都要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。他們表示將在十三五期間實(shí)現(xiàn)國(guó)家的目標(biāo)，將T700做到技術(shù)成熟度九級(jí)。

責(zé)任編輯：凌子