新雪季到来,在吉林省一些滑雪场的游客服务中心装备租赁处,一排排供体验的碳纤维滑雪板引起不少游客注意。这是吉林化纤集团有限责任公司试水冰雪装备制造、拓展碳纤维终端应用场景的新举措。
碳纤维被誉为“黑色黄金”,比钢的强度大、比铝的质量轻,因其性能好、附加值高,是装备轻量化应用领域的理想材料。多年前,我国在该领域曾一度受制于人。经过不懈追赶,吉林化纤集团如今已成为全球最大的碳纤维原丝生产基地、全国最大的碳丝生产基地,被国务院国资委评选为“创建世界一流专精特新示范企业”。
走进吉林化纤国兴碳纤维公司生产车间,400多米的生产线上,一束束白色原丝经过氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理等工序,被加工为黑色碳丝。之后,全自动收丝机将一根根碳丝缠绕成一个个丝筒,经工业机器人塑封装箱。
经受了数次200℃以上乃至超1000℃的高温,碳纤维为什么不会被烧坏?国兴碳纤维公司生产处处长鲁明解释说,碳化是一个复杂的物理化学变化和结构转化过程,在惰性气体保护下发生热分解、热缩聚,一步步将聚丙烯腈纤维线型分子链环化为耐热的梯形结构、碳纤维的乱层石墨结构,最终产品的含碳量在90%以上,承受力非常强。“七八根碳纤维单丝合在一起,约有一根头发丝那般粗细,但一束1.2万根单丝的碳纤维丝束可以承受两三个成年人的重量”。
“宁可黑发变白发,誓把白丝变黑丝”。采访中,吉林化纤员工经常说起这句颇为鼓舞斗志的话语。如今,梦想已经照进现实,再次回忆起这段创新创业历程,他们的内心依然激动不已。
吉林化纤碳谷公司副经理陈海军告诉记者,公司历经千辛万苦掌握了原丝生产的核心技术,2011年9月年产5000吨碳纤维原丝项目建成投产,开创了我国碳纤维原丝规模化生产的先河。但是,为了产业链的长足发展,还必须向碳丝方向攀升。
“那时,碳纤维的市场应用还没有今天这样广泛,公司在碳纤维研发上一年投入几千万元。”陈海军说,吉林化纤集团坚信行业发展趋势,10年间全体员工刻苦钻研,2022年7月,年产1.5万吨碳纤维项目首条35K风电专用大丝束碳化线一次开车成功,顺利投产。
碳纤维的成功研发与规模化生产,为吉林化纤集团快速发展增添了动力。2023年,吉林化纤集团实现销售收入231.4亿元,同比增长10.2%;碳纤维板块(原丝、碳丝)实现产量11.1万吨,同比增长38.3%。今年前三季度,吉林化纤集团碳丝销量同比增长68%,复合材料自用纤维比例同比增长40%。
随着国内碳纤维市场产能增大和竞争加剧,吉林化纤集团近几年加快延伸碳纤维产业链,积极向新能源风电装备、体育用品、无人机装备等领域拓展碳纤维应用场景,努力扩大市场空间。
吉林化纤国兴复合材料公司生产车间内,由碳纤维制成的黑色拉挤板盘曲成卷,整齐码放。车间主任王普顺告诉记者,碳纤维拉挤板可用于风电叶片主梁,使风电叶片更加轻盈高效,尤其是近年来风电叶片越做越长,由碳纤维拉挤板制成的叶片主梁性能优势更加凸显。
截至目前,吉林化纤集团已经与国内主要风电主机制造企业建立合作关系,风电叶片主梁碳纤维拉挤板在国内风电市场占有率超90%。今年前11个月,吉林化纤集团的风电叶片主梁碳纤维拉挤板销量超过1万吨,是2023年全年销量的3倍;预计2025年风电叶片主梁碳纤维拉挤板销量将超过3万吨。
在吉林化纤国兴复合材料有限公司的轻量化车间,大厅里摆放着无人机、自行车、羽毛球拍、匹克球拍、钓鱼竿、滑雪板、冰球杆等碳纤维复合材料制品。国兴复合材料有限公司生产处处长牛经敏指着一款无人机告诉记者,飞行器对重量要求十分苛刻,碳纤维质量轻、强度大,由其制成的桨叶、支臂等部件对于无人机减轻自身重量、更好完成任务,具有十分重要的作用。目前,吉林化纤集团已与多家知名飞行器企业建立密切的合作关系。
牛经敏说,公司今年探索生产碳纤维层压板,可广泛应用于轨道交通、无人机等领域,目前已生产近6万张,预计到今年底可实现销量180吨,国内市场占有率超25%;预计2025年吉林化纤集团生产的碳纤维层压板销量可超500吨,成为公司新的增长点。此外,碳纤维复合材料还越来越多地应用在建筑补强、热场材料等领域,应用场景正加快拓展。
吉林化纤集团有限责任公司党委书记、董事长宋德武说,“吉林化纤将不断提升碳纤维质量,持续拓展下游应用领域,实现全产业链一体化发展,将碳纤维产业做强做优做大,向世界一流碳纤维生产企业迈进”。