JCTX300型千噸級碳纖維生產線

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JCTX300型千噸級碳纖維生產線隨着市場應用的不斷擴大及國家政策扶持力度的不斷增大，碳纖維產業受到了前所未有的關注，從最初的航空航天領域，到汽車、船舶行業，再到建築、風電葉片、休閒體育行業，甚至到高鐵、電子電氣市場。目前國內碳纖維材料加工業已有一定的技術基礎和市場開發能力，市場需求較旺盛，但碳纖維的生產遠遠不能滿足市場需求，尤其是高端碳纖維產品更是有價無市。核心裝備和技術的缺乏成為掣肘我國碳纖維發展的主要因素。

目錄

技術原理、技術要點

碳纖維的生產過程是通過聚丙烯腈（PAN）原絲經整經後，通過預氧化爐群，使熱塑性PAN線性大分子鏈轉化為非塑性耐熱梯形結構，使其在碳化高溫下不熔不燃、保持纖維形態，熱力學處於穩定狀態。經過預氧化的PAN原絲轉化為耐熱梯形結構，再經過低溫碳化(500~1000℃)和高溫碳化(1000~1600℃)轉化為具有亂層石墨結構的碳纖維，在這一結構轉化過程中，較小的梯形結構單元進一步進行交聯、縮聚，且伴隨熱解，在向亂層石墨結構轉化的同時釋放出許多小分子副產物。同時非碳元素O、N、H逐步被排除，C逐漸富集，最終形成含碳量95%以上的碳纖維，之後再經表面處理、上漿、熱定型等製成碳纖維。 JCTX300型千噸級碳纖維生產線的主要設備包括放絲機、加濕站、預氧爐、低溫碳化爐、高溫碳化爐、表面處理、水洗、上漿、乾燥機、收絲機、廢氣餘熱重複利用系統等，整條生產線依靠羅拉組群進行連接。

項目主要創新點

（1）通過系統集成，研發了整線在線品控管理系統，實現生產過程一鍵整線提速，在線配方切換等，提升碳纖維生產線的自動化控制水平和生產過程的穩定性，將碳纖維生產線的線速度提高到13m/min，最大可到15m/min，可實現單線年產量達到1600噸以上，可將每噸碳纖維電費降低到2.4萬/噸，相比原來節能60%左右。

（2）開發自動在線清理系統，實現生產線的長時間穩定運行，連續運行周期達到90天以上。

（3）研發收絲前的熱定型機，實現對非接觸乾燥後碳纖維的進一步乾燥和熱定型，可降低含水率50%以上，提高碳纖維表面質量。

（4）研發了碳纖維自動連續卷繞收絲機，可自動切絲，實現了全自動操作，可減少50%操作人員，降低人工成本。

目前精功科技已銷售3條JCTX300型千噸級碳纖維生產線成套設備，2條已經穩定運行，1條已完成全部機械安裝。按每條2.25億元人民幣計，已增加6.75億元銷售收入，利潤1.8億元，稅金0.9億元。 在使用精功科技生產的碳纖維成套設備的情況下，與進口設備相比，具有明顯的價格優勢。國外進口一套設備的價格為3.5~4億元人民幣，精功科技生產的碳纖維成套設備價格約為2.25億元人民幣；若按三年內生產成套設備5條生產線計，碳纖維生產企業的設備投資可降低約8.8億人民幣；從而大大減少了企業的投資成本，縮短了投資回收期，減少了企業的市場風險。 本項目的實施，對於我國碳纖維產業及其裝備製造業有着良好的示範作用，有利於推動國內包括碳纖維在內的新型材料裝備技術的國產化和完善化，對與該行業相關的上下游產業的發展也具有積極的推動作用。

考慮到我國碳纖維的應用還在不斷發展，許多用途還有待開發，如碳纖維在工程修補增強方面、飛機和汽車剎車片、汽車和其他機械零部件的應用以及電子設備套殼、集裝箱、醫療器械、深海勘探和新能源的開發等方面都將是我國碳纖維未來的潛在消費市場，對碳纖維的需求量將更大。因此，未來我國碳纖維產業及其裝備製造業市場需求前景廣闊，潛力極大。