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上海石化:扛起碳纤维产业发展国之重任

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-03-25  来源:上观  浏览次数:201
核心提示: 中国石化上海石油化工股份有限公司(简称上海石化),因为承担冬奥火炬的研制与保障任务,对这届冬奥会有着更特殊的情感。犹如
  中国石化上海石油化工股份有限公司(简称“上海石化”),因为承担冬奥火炬的研制与保障任务,对这届冬奥会有着更特殊的情感。犹如火炬之名“飞扬”,上海石化数十年如一日研发攻关的冬奥火炬材料碳纤维”,在冬奥会保障赛场摘得名副其实的金牌。

 

  让“黑黄金”碳纤维变身冬奥火炬,背后是上海石化的央企担当,是心怀“国之大者”,不断创新、追求卓越的一曲长歌。

  

  点亮冬奥当仁不让

 

  那是2018年的一天,上海石化迎来一个特殊的访问团,其中有一些体育界人士。当时,上海石化副总经理、碳纤维专家黄翔宇向访问团介绍公司情况时,特别提到了碳纤维。这种材料对于体育界人士而言,并不陌生,在体育训练器械上碳纤维已广泛应用,如高尔夫球杆、网球拍、羽毛球拍、撑杆跳的撑杆、自行车等等。

 

  其间,黄翔宇无意间说了一句“碳纤维也能做奥运火炬,而且更轻、更牢固”。也许,就是当时这么不经意的一句话为后来的故事埋下了伏笔。

 

  两年后,当北京冬奥组委向全社会征集火炬的外观设计方案,他们第一时间想到了上海石化的碳纤维技术。这是一项只许成功不能失败的重任。当意见征询时,身为中央企业的上海石化,没有片刻犹豫:即使时间再紧,我们不仅行,而且一定要干好,能干好!

 

  碳纤维应用到火炬外壳的研制,在奥运会历史上也是首次。“中国石化集团上下高度重视,党组领导多次作出指示:一定要造出一把高科技含量的冬奥火炬,展示中国石化科技创新实力,展现中国石化讲政治、顾大局、负责任的企业形象。”黄翔宇说。

 

  将一根根碳纤维变成火炬外壳,并非一件易事。譬如,“飞扬”火炬不仅形状飘逸,还分为内飘带和外飘带。如何能使碳纤维火炬外壳接受异形挑战和高温考验,同时还要让火炬有充足的燃料空间?

 

  一场协同攻关战悄然打响。三维编织、耐高温碳纤维复合材料研发、燃烧系统研发,经东华大学、云路复材、库贝化学以及航天科技、航天科工集团等多方协作,最终形成了从碳纤维生产、复合材料制备到产品终端应用的一站式解决方案。

 

  例如,用碳纤维做火炬又轻又坚固,与以往的铝合金材质比,可保证火炬在冬季低温传递时有更好的手感。但碳纤维本身并不耐高温,更不耐火烧,面对这一问题,上海石化与中核集团核八所携手攻关,引入高性能树脂,与碳纤维一起做成碳纤维复合材料,最后通过工艺调整,把火炬上半段燃烧端在1000摄氏度以上的高温中进行特殊处理,有效解决了在高温制备过程中火炬外壳起泡、开裂等难题,实现了火炬在燃烧温度大于800摄氏度氢气燃烧环境下正常使用。

 

  最终,一个可抗10级大风和暴雨、能在极寒天气中使用的轻量化、小型化碳纤维复合材料火炬呈现在世人面前。上海石化按期保质保量完成了1200支冬奥火炬、600支冬残奥会火炬的生产任务。
 

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北京2022年冬奥会火炬“飞扬”

  

  底气源自实力

 

  从碳纤维到冬奥“飞扬”火炬,自然不易。然而,如果没有上海石化的碳纤维,可能就不会有冬奥“飞扬”的创意,没有对碳纤维技术的掌握,上海石化也不会有接到任务时的那份底气。

  

  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,并把这项任务交予上海石化,一道看似难以逾越的大门被渐渐撞开。
 

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 上海石化碳纤维生产线

  

  随后,上海石化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,将基础理论研究与工程化技术开发进行无缝对接。

 

  2008年11月,建成中试装置。2009年3月,成功研制出12k(由1.2万根碳纤维丝组成,称为小丝束)原丝。试验成功后,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。

 

  值得一提的是,独特的NASCN湿法原丝工艺,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,提升碳纤维及其复合材料性能。

 

  打造高端制造增长极

 

  按照国家对新材料的战略需求和上海建设全球科技创新中心的要求,上海石化全力以赴做强碳纤维及其复合材料业务,除成功应用于冬奥火炬碳纤维外壳外,高速地铁列车碳纤维车头罩、氢气瓶碳纤维缠绕等高科技领域也闪耀着上海石化的身影。

  

  作为上海市重大工程项目的上海石化“2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年48k大丝束碳纤维”项目正在加紧建设,计划到2022年底,建成3条大丝束碳纤维生产线,年产能6000吨;至2024年全部完成,年产能1.2万吨。

 

       截至目前,上海石化申请碳纤维相关专利274项、授权165项,碳纤维相关专利申请数排名全国第一、全球第三,是国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维技术的企业。

 

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 上海石化全力以赴做强碳纤维及其复合材料业务

 
关键词: 碳纤维 复合材料
 
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