上海石化碳纤维及其复合材料:创新突破材料边界,科技定义产业未来

在“双碳”目标的引领下,上海石化以科技创新为引擎,深耕碳纤维领域,突破技术壁垒,赋能千行百业。作为国内碳纤维产业的领军企业,上海石化依托自主研发的48K大丝束碳纤维技术,成功打破国际垄断,实现从原料到应用的完整产业链布局。产品覆盖“大丝束+小丝束”“高性能+通用级”全谱系,成为全球少数掌握大丝束碳纤维核心技术的企业之一。
目前,上海石化的“48K大丝束碳纤维”项目预计可达2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年大丝束碳纤维产能,已实现规模化稳定生产。上海石化已与海峡石化达成深度合作,未来将在海峡石化平台投放相关产品,诚邀广大交易商共同关注。
一、碳纤维产品及应用
(一)原丝
上海石化的原丝是由丙烯腈聚合纺制而成的。产品具有总旦数均匀、拉伸强度和模量高且离散性小、毛丝少、氧化碳化通过性能好、预氧化起始温度低等特性。

原丝可经高温碳化制成高性能碳纤维;亦可应用于道路、场馆等建筑领域的增强材料;或经预氧化后可用于防火、耐高温等市场领域的高档原材料。

(二)预氧丝
上海石化的预氧丝具有高强高模、毛丝少、良好的热稳定性、耐化学性和电绝缘性等特性,可应用于各种火源、热保护及高热场领域。

适用于纱线、织物、无纺织物和毡制品的加工,广泛应用于热防护服,火花保护焊接毯,波纹补偿器,碳纤维增强碳离合器和变速箱面料,飞行器座位防火纤维,阻燃床垫,汽车盘刹车片和离合器片的织物,工业密封件和填料等各种火源和热保护场景;可根据用户定制LOI45%的产品, 用于大型储能电池的电极材料领域。

(三)碳纤维
上海石化的碳纤维是由聚丙烯腈基(PAN)碳纤维原丝经高温碳化制成的高比强度、高比模量纤维。从丙烯腈聚合、PAN原丝纺制到原丝氧化碳化的一体化连续生产保证了碳纤维产品质量的稳定性。产品具有线密度均匀、拉伸强度和模量高且离散小、树脂复合性能好、毛丝少、展纤性能好等特点。

(四)48K大丝束碳纤维
48K大丝束碳纤维具有生产效率高,成本低等优点,广泛用于风电叶片、汽车、石油化工等领域。上海石化以自主开发的12KPAN基碳纤维技术为基础,开发出大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化碳化工艺技术,填补了国内空白。上海石化大丝束碳纤维具有强度稳定、毛丝少、展纱性能好、吸胶均匀等特点,适用于拉挤、多轴向经编、缠绕/铺带等工艺。

二、碳纤维复合材料产品及应用
(一)短切碳纤维
1、热固短切碳纤维:由碳纤维长丝经纤维切断机短切而成, 其基本力学性能主要取决于其原料—— 碳纤维长丝的性能。

2、水分散性短切碳纤维
建筑、耐高温材料:碳纤维增强水泥、导电涂料、防静电地坪等;碳纤维增 强耐火坯和砖、碳纤维增强陶瓷等;
电化学材料:用于碳纸、碳电极、双极板的制备;也可用于导电纸、电热板、导电表面毡、针刺毡等制品。
具有良好的水分散性能,可根据需求提供3-14mm切断长度。
3、热塑性短切碳纤维
用于纤维增强粒料,包括PA6、高温尼龙、PPS以及PEEK等常见热塑性树脂,具有良好的界面结合能力,且能根据用户需求,进行上浆剂的有效选择,提升性能增强效果。

(二)碳纤维增强热塑性粒料
纤维含量可在11%-30%之间稳定控制,具有比刚度和比强度大、可室温储存、成型时间短、成本较低以及可循环利用的优点。目前上海石化开发了SCF/PASCF/PCSCF/POKSCF/PPSSCF/PEEK等多种规格的高性能改性粒料,在化工设备传动齿轮、防爆工具、阀罩等领域得到了应用。

三)碳纤维织物
具有强度高,密度小,厚度薄,耐腐蚀等特点,配有专用树脂,与所需加固的结构贴合紧密。广泛适用于建筑物桥梁隧道等各种结构类型、结构形状的加固修复和抗震加固及节点的结构加固。适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用。

(四)碳纤维拉挤型材
可分为片材、棒材等,纤维体积含量稳定可控,表面平整、光滑,可满足不同客户的使用要求。碳纤维筋一般在建筑结构加固及工程改造中得到广泛的应用,包括桥梁拉索、替代钢筋等。

(五)热固预浸料
上海石化热固预浸料可以依据客户实际需要进行对应单向以及织物预浸料的制备,满足个性化需求。其材料性能稳定,可控,加工性能良好。广泛应用于航空航天、轨道交通、体育休闲、低空飞行器等领域的碳纤维复材制备。

(六)热塑性碳纤维单向预浸带
具有良好的轻量化、耐热性、隔热性、抗疲劳性、高强力学性能、可加工性能,并具有较低的吸水率、低热膨胀系数。特别是具备高温使用性能好、制备过程无溶剂、抗冲击韧性高等显著优势。上海石化开发了PAEK/PEEK/PA/PC等多种规格的高性能预浸带,可应用于航空航天,高铁、地铁、汽车、无人机等各种领域。

(七)热塑性碳纤维板材
上海石化可生产符合航空级别碳纤维板材,板材厚度均匀性好,加工工艺可为碳布铺层和单向带铺层。板材最大尺寸可达1.2*2.4米。用于飞机结构,体育器材板、拍类,汽车引擎盖板、门板等,建筑补强混凝土梁抗弯、抗剪加固等。

 
中国石化上海石油化工股份有限公司,是中国石油化工股份有限公司的控股子公司,位于上海市金山区,是中国主要的炼油化工一体化企业之一,也是国内重要的成品油、中间石化产品、合成树脂和合成纤维生产基地。目前,上海石化具有1600万吨/年综合加工原油能力和乙烯70万吨/年、有机化工原料428万吨/年、塑料树脂100万吨/年、合纤原料109万吨/年、合纤聚合物59万吨/年、合成纤维26万吨/年的生产能力,并拥有独立的公用工程、环境保护系统,及海运、内河航运、铁路运输、公路运输配套设施。上海石化的主要产品分为四个大类,其中石油产品包括:汽油、柴油、航空煤油、液化石油气等;化工产品包括:乙烯、丙烯、丁二烯、纯苯、对二甲苯、精对苯二甲酸、乙二醇、环氧乙烷、醋酸乙烯、碳五等;合成树脂及合纤聚合物产品包括:聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙烯醇等;合成纤维产品包括:腈纶、涤纶短纤维、涤纶长丝等。
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(本文部分素材来源:中国产业经济信息网、央广网、网易新闻等)

 

 
 
 
 

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