項(xiàng)目名稱：聚丙烯腈基碳纖維原絲制備新技術(shù).doc

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1、項(xiàng)目名稱：聚丙烯腈基碳纖維原絲制備新技術(shù)來源：第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品小類：能源化工大類：科技發(fā)明制作A類簡(jiǎn)介：碳纖維是一種高科技纖維，具有重要戰(zhàn)略意義。本課題依托我校與吉林化纖公司聯(lián)合自主研發(fā)的三元無機(jī)水相懸浮聚合，濕法二步法制備聚丙烯腈基碳纖維原絲新技術(shù)。該技術(shù)具有工藝流程短，成本低，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)量高，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)等特點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)首家獨(dú)創(chuàng)。吉林化纖公司采用該技術(shù)正進(jìn)行萬噸級(jí)原絲生產(chǎn)線的建設(shè)，建成后將成為國(guó)內(nèi)最大PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)企業(yè)，并可實(shí)現(xiàn)年增銷售收入12億元，年增利潤(rùn)7億元。詳細(xì)介紹：碳纖維產(chǎn)品以其優(yōu)異的特殊性能已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防事業(yè)的重要戰(zhàn)略物資，美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家極為重

2、視并大力發(fā)展，但由于我國(guó)碳纖維原絲質(zhì)量不過關(guān)一直影響碳纖維產(chǎn)品的質(zhì)量，美、日等國(guó)家又嚴(yán)格限制對(duì)我國(guó)出口碳纖維，從而極大制約了我國(guó)軍事及航天事業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也限制了相關(guān)民用領(lǐng)域的開發(fā)。為打破制約我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵裝備及其相關(guān)配套技術(shù)，提高我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的整體研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)水平具...(查看更多)有重要戰(zhàn)略意義。吉林化纖股份有限公司是當(dāng)今世界最大腈綸生產(chǎn)企業(yè)，具有豐富的腈綸生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。2008年3月，公司抽調(diào)出具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家及技術(shù)人員組成20余人的攻關(guān)小組，研發(fā)碳纖維。攻關(guān)組依托企業(yè)自身腈綸生產(chǎn)工藝和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，積極聯(lián)系相關(guān)科研部門和院校，合作研發(fā)碳纖維生產(chǎn)技術(shù)。并于2009

3、年1月與我校合作，開展T300級(jí)PAN基碳纖維原絲工業(yè)化攻關(guān)。攻關(guān)組整合了實(shí)驗(yàn)室成果與工業(yè)化腈綸生產(chǎn)控制技術(shù)，集成創(chuàng)新出生產(chǎn)PAN基碳纖維原絲的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。雙方科研人員共同設(shè)計(jì)并制造了實(shí)驗(yàn)室聚合釜，2009年2月研發(fā)出PAN基碳纖維原絲用聚合配方，2009年4月，用自主研發(fā)的聚合釜和聚合配方生產(chǎn)出30kg碳纖維原絲用聚合物，先后在意大利蒙特公司的實(shí)驗(yàn)線和化纖公司現(xiàn)有設(shè)備改造的生產(chǎn)線上進(jìn)行試紡，生產(chǎn)出了第一批碳纖維原絲，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)碳纖原絲指標(biāo)水平，盡管存在一定不足，但有了突破性進(jìn)展。2009年5月，雙方共同設(shè)計(jì)并制造了年產(chǎn)30噸聚合釜，5月末完成設(shè)備安裝調(diào)試并投入使用，生產(chǎn)

4、出碳纖維原絲用聚合物，同時(shí)對(duì)化纖公司已有的紡絲生產(chǎn)線進(jìn)行改造。經(jīng)過兩個(gè)月時(shí)間，30噸/年聚合釜和改造后的紡絲線工藝設(shè)備都具備了試生產(chǎn)碳纖維原絲條件，09年8月正式生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，公司又對(duì)已有的生產(chǎn)線進(jìn)行了進(jìn)一步改造，將生產(chǎn)能力提高到1500噸/年，并于2010年2月21日正式投產(chǎn)。到目前為止，年產(chǎn)1500噸生產(chǎn)裝置已穩(wěn)定生產(chǎn)出各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過日本東麗公司T300的水平的碳纖維原絲，且已全部投放市場(chǎng)，產(chǎn)品供不應(yīng)求。公司生產(chǎn)的1K絲，目前已應(yīng)用于中國(guó)航天科技集團(tuán)（43所）、北京玻璃鋼研究所（251所）等單位的尖端產(chǎn)品上。目前，國(guó)內(nèi)碳纖維原絲生產(chǎn)技術(shù)均采用一步法，即通過溶液聚合直接紡絲方法

5、生產(chǎn)碳纖維原絲，但此方法由于反應(yīng)后期體系粘度過大，造成體系換熱困難，因此該反應(yīng)反應(yīng)釜不能太大，到目前為止，采用該方法制備碳纖維原絲的生產(chǎn)廠家最大的反應(yīng)釜只有一噸。我們生產(chǎn)碳纖維原絲的方法是建立在吉林化纖原有腈綸生產(chǎn)方法之上，采用無機(jī)氧化還原引發(fā)、三元水相懸浮聚合法生產(chǎn)PAN基碳纖維原絲聚合物，濕法、二步法生產(chǎn)碳纖維原絲，與一步法相比，由于兩步法聚合反應(yīng)在水相中進(jìn)行，換熱容易，聚合釜可以做的很大，其容量可達(dá)28噸，大大超過一步法生產(chǎn)用聚合釜。因此本方法具有產(chǎn)量高、適合大規(guī)模生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)首家獨(dú)創(chuàng)。吉林化纖公司生產(chǎn)的碳纖維原絲經(jīng)碳化后性能指標(biāo)可達(dá)到或超過東麗公司

6、T300標(biāo)準(zhǔn)。目前，吉林化纖公司正進(jìn)行年產(chǎn)10000噸PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)線的建設(shè)，該生產(chǎn)線建成并達(dá)產(chǎn)后，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)年均銷售收入119118.46萬元（含稅），平均年利潤(rùn)總額68865.78萬元，不僅可為企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可打破了國(guó)外對(duì)我國(guó)碳纖維的技術(shù)封鎖，促進(jìn)我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有較好的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。(收起)作品圖片·····作品專業(yè)信息設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)1.作品發(fā)明目的：依托我校與吉林化纖集團(tuán)聯(lián)合自主研發(fā)的三元水相懸浮聚合，濕法二步法制備聚丙烯腈基碳纖維原絲新技術(shù)，為吉林化纖公司年產(chǎn)萬噸級(jí)PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)線的生產(chǎn)提供

7、技術(shù)支撐。2.基本思路：整合課題組實(shí)驗(yàn)室研究成果與吉林化纖公司原有腈綸工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，首次采用了以腈綸生產(chǎn)技術(shù)為基礎(chǔ)的兩步法生產(chǎn)碳纖維原絲，并成功解決了兩步法生產(chǎn)中金屬離子含量高的缺點(diǎn)。與目前國(guó)內(nèi)通用的一步法（...(查看更多)即通過溶液聚合直接紡絲）相比，兩步法由于在水相中進(jìn)行聚合，換熱容易，聚合釜可以做的很大（可達(dá)28噸）。而一步法由于反應(yīng)后期體系粘度過大，造成換熱困難，反應(yīng)釜不能太大（到目前最大只有一噸）。因此，本方法具有適合大