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    张国良:坚守初心,谱写国产碳纤维产业新篇章

    http://www.texindex.com.cn/   2018年3月29日 18:04   中国化纤协会

    2018年伊始,“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目获得了国家科技进步一等奖。作为项目的第一完成人,张国良代表项目组登上了国家的最高领奖台领奖,这个与碳纤维结下不解之缘的人们口中的“碳痴”,走向了人生的又一重辉煌。

    在碳纤维领域从零起步到用世界上最先进的技术干喷湿法造出了“中国碳纤维”,张国良带领他的团队走过了12个春秋,其中历经太多的困难艰辛,太多的压力沉淀,太多的悲喜交织。

    坚守初心,终攻克国产碳纤维产业化难题 在张国良眼中,碳纤维是材料领域皇冠上的明珠,拥有很多优良特性,如高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀和导电性好等,关键是其没有塑性变形,可广泛应用于航空航天、军用装备、交通运输、风力发电、压力容器等军民产业。

    作为国家安全、武器装备亟需的关键战略物资,碳纤维需确保供应,这也使其成为国外长期技术封锁和产品垄断的敏感材料。“虽然我国的碳纤维研究已有40多年,却一直无法实现产业化,而掌握这项技术的日、美等少数国家又长期实行技术封锁和垄断,导致碳纤维在我国市场始终供不应求,影响了我国经济建设和国防发展……”国内外行业大环境和业内人士的肺腑之言让满怀爱国之情的张国良下定决心,“一定要完成碳纤维产业化。”“哪怕倾家荡产,也要造出中国人自己的碳纤维。” 要“为祖国争光、为民族争气。”这就是张国良全身心投入碳纤维产业化之路的初心。

    我国碳纤维研究始于20世纪60~70年代,但是由于碳纤维生产周期长,生产工艺复杂,且面临人力与资金短缺等问题,很长一段时间以来,一直处于实验室小规模生产测试。碳纤维生产质量和性能的稳定性也较差,产业化进程踟蹰不前。2003年之后,在国家政策扶持及各碳纤维企业、研究院所等共同努力下,我国碳纤维迎来了重要的快速发展期,特别是近几年,我国碳纤维行业发展取得了重大突破。

    中国纺织工业联合会副会长、中国化学纤维工业协会会长端小平对此曾做过一个阶段性的总结:一是2016年真正有千吨级的生产线达产了,凭此我们可以跻身于碳纤维生产大国;二是单个企业年销售量突破1000吨,凭此我们的企业能够跻身于全球碳纤维生产大型企业行列当中;三是多家企业突破了碳纤维原丝干喷湿法纺丝技术,T700级碳纤维实现了稳定生产,并且与国外同类产品相比,具有了一定市场竞争力,这表明我们龙头企业的技术研发能力已经达到国际先进水平;四是国内碳纤维生产企业首次在民用领域实现了盈利,这说明国产碳纤维已逐渐得到了市场认可。

    在这四个方面,中复神鹰均已达标甚至处于领先水平,骄人的成绩背后是张国良及其团队在无数个日日夜夜挥洒的辛勤汗水,是这些可爱的人对“能造出中国人自己的碳纤维”这一信念顽强的坚守。“我们是从2002年开始调研碳纤维项目到2005年具体实施。碳纤维的制作需要很多个专业结合在一起,大的专业分类有20多种,包括机械、自动化、高分子、聚合、纺丝等,仅仅靠做碳纤维工艺的其实是做不出来的,需要所有专业组织在一起。因为最初我做的机械设备是纺织机械,使我能够理解工程化的技术,这是我做碳纤维最大的基础,还有我能够自己做设备,做设备不合适就改,直至改到合适为止。以前,国外的碳纤维厂家对我们进行技术、设备封锁,我们直到现在也没看见过国外的同类设备。我们就是通过国内大量技术人员的努力做出了世界最先进的生产线。”张国良颇为自豪地说。

    这条世界最先进的生产线,突破了干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术,实现了国产碳纤维的批量供应,填补了国内以干喷湿纺工艺为代表的高性能碳纤维生产技术的空白,打破了国外高性能碳纤维企业在中国市场的长期垄断,纺出了“中国自己的碳纤维”,这对提高我国军用高性能碳纤维自主保障能力、支撑国家战略性新兴产业发展、拓展碳纤维在民用领域的应用意义深远。

    凝聚“三宝”,誓将碳纤维事业做强做好

    好的团队、好的上级支持单位、好的老师可谓是中复神鹰的“三宝”,张国良将这“三宝”凝聚在一起,为碳纤维事业书写了浓墨重彩的新篇章。

    中复神鹰碳纤维项目实验初期,公司的技术人员都没有操作过这么大的工程系统,操作人员电源按钮都不敢轻易触碰,因为其原材料再聚合之前都是易燃易爆的,还带有剧毒,所以最初几天的实验按钮操作都是张国良自己按的。当时条件不好,在一条长板凳,张国良一坐就是三天三夜,也不知道睡觉,因为反应釜在反应,到底能不能控制住他心里也没数。一帮人都坐在他后面,大家都足不出厂,一步一步地摸索着进行,都想不起回家,最长的一次他连续七十多天没回家。长时间看不到自己的儿子,80多岁的老母亲只能跑到工地上去看张国良。

    “大概有两三年,我们一直都在工地上吃、住,2006年、2007年是最艰难的时候,而且是在盐碱滩上,蚊子多、苍蝇多,那里只有我们一家工厂,面对巨额的花费和大家付出的辛苦,我们心里感觉承担着国家的责任,再难也一定要挺过来,一定要把它做好。”就是这样朴素的家国情怀激励着张国良带领他的团队为碳纤维事业无怨无悔地奋斗着。

    在业界,很多人认为碳纤维与“烧钱”紧密相连。张国良说,“碳纤维项目一次系统实验就需要一周的时间,耗资上百万。像我们这样一个实力不是很强的企业,光靠自己是支撑不下来的。这些年我们完成了那么多次实验,离不开中国建材的大力支持和不断的资金投入,让我最钦佩的是中国建材的领导并不急功近利,他们能够理解碳纤维是一个高科技的难题,他们更看重长期收益。”

    有好的团队,有强有力的上级支持单位,张国良对于做出中国自己的碳纤维一直都抱有坚定的信念,“我从来没想到过碳纤维做不出来,这么多年来,那么多的困难、焦虑也从没打消我对攻克国产碳纤维这个世界性难题的信心。我总觉得我们是能把它拿下来的。在战略上,要藐视它,在战术上,要重视它。”在这样的战略战术指引下,中复神鹰取得了碳纤维产业的一个又一个突破,他们攻克了碳纤维生产原液制备技术,设备生产技术,PAN纤维快速均质预氧化、碳化集成技术并构建了具有自主产权的干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化生产体系,建成了首套具有完全自主知识产权的干喷湿纺碳纤维生产成套装备,开始实现盈利……

    截至目前,“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”获授权专利17项,其中发明专利13项,发表论文41篇,T700级与T800级的碳纤维产品已经应用到航空航天、碳芯电缆等领域。

    随之而来的是国家、行业协会给予的各种褒奖,对此,张国良谦虚地表示,“很多科学家为了碳纤维的事业奋斗了几十年,我做了12年,把碳纤维大规模的产业化,都是站在这些科学家的肩膀上,他们很多都是我的老师。我的专业不是碳纤维,我是搞机械制造的,我的特长在哪?我能把碳纤维的工艺放大,我能够做出碳纤维全套的设备,让碳纤维规模化、产业化、工程化,让它大规模的生产。碳纤维的理论研究,是我们国家的科学家做出的贡献,我只是在他们的基础上做了后期的工作。”

    立足新阶段,开启新征程

    随着国产碳纤维的大批量投产和技术的成熟,碳纤维产业进入了一个新的历史阶段,未来会有更好的发展,将在推动各行各业创新方面发挥重大作用。对此,张国良谈到了技术和应用两个方面,“目前的碳纤维工艺只能把其理论上的性能真正表现出4%,还有非常大的研究空间,未来能做出性能更好的碳纤维,潜力很大,将为我国很多方面的创新提供基础条件。现在我国的碳纤维需求量是很大的,例如,当下最为流行的无人机,大到战斗无人机,小到摄像侦察无人机,再小到玩具无人机,都在大量应用碳纤维。再就是高速机器人的机械手臂在大量应用碳纤维,机械手速度要快,定位要准,这就需要降低其重量、减少其惯性,未来碳纤维产业将对机械工业、机械零部件、航空航天、建筑、风电的创新生产起到重要的推动作用。我的下一个目标是扩大目前碳纤维的产量,满足需求。既要在产量跟上来,还要继续加强深度研究碳纤维的品种门类和不同的性能,碳纤维是材料领域皇冠上的明珠,今后希望能够真正把碳纤维普及到民用领域。”


     

     

    中复神鹰碳纤维研发大事记

    中复神鹰碳纤维有限责任公司是由中国复合材料集团有限公司、连云港鹰游纺机集团有限公司、连云港市工业投资集团共同组建,目前已成为国内产能和产量最大,技术和应用最为成熟的碳纤维领军企业。截至目前公司总投资20亿元,碳纤维年产能达到6000吨,产品质量处于国际先进水平,连续多年国产纤维市场占有率达60%。T700级与T800级的碳纤维产品主要应用于航空航天、碳芯电缆、建筑加固、压力容器、体育用品、风电叶片、汽车等领域。

    2005年,中复神鹰主动参与到国产碳纤维的研发,提出“为祖国争光、为民族争气”,承担国家责任。

    2008年,中复神鹰开始进行干喷湿纺碳纤维工程化项目攻关,并开展了可行性试验工作。

    2012年,经过连续几年的攻关,实现了干喷湿纺纺丝的连续化稳定生产,与湿法纺出的碳纤维相比,干喷湿法纺出的碳纤维,其力学性能大幅提升、生产效率显著提高、能耗大幅降低。

    2013年,干喷湿纺碳纤维原丝产能5000吨,碳纤维产品质量达到国标GQ45水平;经过一系列的工艺和装备改进,SYT49碳纤维产品的性能和品质大幅提高,力学性能达到进口T700S碳纤维水平。产品开始进入国内诸多领域,实现了国产碳纤维产业化应用领域的突破。

    2015年7月,“千吨级高强型、高强中模型干喷湿纺高性能碳纤维关键技术及产业化”通过了国家技术成果鉴定,技术达到国内领先、国际先进水平。中国工程院院士孙晋良表示,中复神鹰建成的基于干喷湿纺工艺的碳纤维生产线,其研发技术水平达到国内领先,部分性能指标超过国外同类产品水平,可完全替代进口。

    2016年5月,中国第一条千吨级T800原丝线投产,这是由中复神鹰碳纤维有限公司、东华大学、江苏鹰游纺机有限公司等共同完成的“千吨级干喷湿纺高性能碳纤维产业化关键技术及自主装备”项目的成果。项目自主开发了干喷湿纺碳纤维技术,设计研发了关键生产装备,打破了国外长期的技术垄断。中复神鹰成为世界上第三家实现高性能干喷湿纺碳纤维产业化的企业。

    2016年11月23日,中复神鹰的项目“千吨级干喷湿纺高性能碳纤维产业化关键技术及自主装备”获评“纺织之光”2016年度中国纺织工业联合会一等奖,张国良董事长在表彰大会上作为科技奖获奖代表发言。他谈到,经过11年的坚持和不懈努力,中复神鹰首次实现了盈利,这在国内民用市场尚属首次,标志着国产碳纤维开始进入良性发展阶段。

    2017年9月29日,中复神鹰碳纤维有限公司在江苏连云港举行“千吨级SYT55(T800)碳纤维新线项目”投产仪式,标志着中复神鹰进入一个新的时代,继续引领国内行业发展,在世界碳纤维领域迈出战略性的关键一步。

    2018年1月8日,中复神鹰“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”项目获得国家科技进步一等奖。

    作者: 张冬霞    编辑: tony
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