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碳纤维被称为“新材料之王”，是一种物理性能优异的材料，能够耐受高温而不失强度，对一般的酸、碱有良好的耐腐蚀作用，广泛应用于航空、航天和国防军工、体育器材等多领域，对支撑我国制造业转型升级、保障国防安全等具有重要作用。由于其特殊性，该生产技术在冷战时期属于技术密集型和政治敏感材料，以美国为首的巴黎统筹委员会对当时的社会主义阵营实行禁运。 冷战结束后，由于碳纤维的高技术含量、高利润回报，西方国家仍然对我国实施禁运，尤其是在聚丙烯腈(PAN)原丝生产技术进口方面，即使我国加入了世界贸易组织，也没有多少改变，实际上，军用高强度碳纤维原丝和其生产技术是西方国家对中国严格禁运的最重要技术，和这个等级的禁运相提并论是核武器技术。上面所说的M60JB碳纤维是日本东丽公司的T300级碳纤维型号，是一种低品级高模量碳纤维，主要用来生产运动自行车零件、钓鱼竿和减震弹簧，连钓鱼竿的材料都不给中国，足见封锁之彻底。
目前，中国碳纤维原丝生产的进展迅猛，近5年来，中国T700级军用碳纤维材料生产技术逐渐成熟。目前，中复神鹰公司投产的T700生产线是目前世界上第三个采用干喷湿纺工艺体系的商业化生产线，2014年获得中国建筑材料集团有限公司科学技术奖进步类一等奖，具有重要的战略意义，目前，中复神鹰公司生产的SYT49/SYT50碳纤维已经达到日本东丽公司的同档次水平，但是时间差距较大，需要加快研制更新的型号。目前，国产T700已经成功应用于风力叶片、电缆复合芯、压力容器和交通运输等新兴工业领域，并初步用于某航空机型和某航天设备。 据悉，虽然在产品上与日本东丽公司还存在较大差距，但我国首次掌握的干喷湿纺是高性能PAN碳纤维原丝生产的国际先进技术。该技术此前一直被日方东丽和东邦垄断。国内一直到2013年11月才初步试运行成功，所以报道中说是世界“第三家”。目前，该公司正在对产品质量稳定性和工程应用能力上下大功夫提高，期望在2018年基本实现T700级别产品为军工产业服务的目标。 此外在更高级别的T800级别碳纤维领域，中国已经开始进行大批量生产准备，据军事专家称，从多个渠道获得的信息都表明，继2012年25吨级T800生产线竣工投运后，中国首条千吨级T800生产线于2014年3月在江苏镇江新区奠基，预计该生产线将与2016年投入生产，而该生产线将是我国成为世界上第二个大批量生产T800级别碳纤维的国家，而且我国生产的T800碳纤维性能达到甚至超过了日本东丽公司水平，接下来要在是否能够稳定量产上下足功夫。除此之外，江苏航科预计在2020年，将建成我国首条千吨级T1000碳纤维生产线和百吨级MJ系列高强度高模量碳纤维生产线。并开展T1200和M70J等更高性能纤维以及专用复合材料的研制及产业化工作。
图片为中航工业的直升机复合材料桨叶压力机，其生产的复合材料桨叶尺寸亚洲第一。 据军事专家称，中国在高性能PAN碳纤维原丝上，目前仍然处于“跟踪研发”的状态。从航科这些年的迭代研发步骤看：2012年研制出25吨T800生产线，2016年建成1000吨级T800生产线，2020年千吨级T1000生产线和MJ系列高强度高模量碳纤维生产线的目标能否实现，要看2017年前后是否能出25至100吨级的T1000小规模生产线。应该说，国内至少有三家企业具备在2020年前实现T-800级碳纤维的量产，加上吉林化纤集团5000吨级T-300级别碳纤维原丝项目，我国在2015年的碳纤维总产量将达到1.5万吨，至2020年将达到2.5至4万吨，约在世界总产量的20% 但也应该看到，我们的竞争对手——日本东丽公司也在高速发展，据悉，日本东丽在T1100碳纤维生产上已经获得进展：东丽利用碳化技术，在纳米尺度上精确控制纤维结构，该技术可以提高预浸料的抗拉强度和抗冲击性，基本表明日本东丽的T-1100G高级碳纤维材料正在逐渐成熟，估计在2020年之后开始量产。总体上，我国与日本仍然有2代左右的差距，虽然差距在缩小，但我们切不可掉以轻心，日本为了甩开中国、韩国在碳纤维材料上的追赶，正在加大力度研制新型产品。
图为中航哈飞空客复合材料制造中心新厂房内配备的自动铺带和切割一体机，也是中国首台自动铺带和切割一体机。 除去，碳纤维原材料的生产，如何加工碳纤维也成为中国企业技术攻关的目标，目前，中国在碳纤维复合材料自动铺丝机、自动铺带机、整体成型技术和树脂基预浸料技术上接连取得突破，中国已经具备生产大多数不同结构和尺寸的复合材料零件的能力。 目前，中航复材公司完成了国产预浸带制备、铺带工艺等系列研究与相关工程化应用验证，已将自动铺带用于新型飞机的机翼复合材料壁板；针对民机尾翼、机翼等课题需求，完成了尾翼平尾蒙皮、机翼蒙皮的系列研究与验证试验。在中航复材的厂区高跨净化间内，国内最先进的大型自动铺带设备——1台30米×6.5米铺带机，具备了32丝束铺放能力，可实现大型复合材料构件的铺放。 军事专家称，从消息看，国内自动铺叠技术取得了重大进展，说明这一短板正在被迅速弥补当中。现在铺带机完成了工程化应用验证，铺丝机也开始了这一进程，非常令人欣喜。从设备上看，中航工业在国内的碳纤维复材自动铺放铺叠领域，绝对是第一把交椅。三个手工铺叠、功能结构铺叠和液体成型纤维预形体制备三个独立净化间里的下料机、激光投影仪、大型缝合机、纤维预形体制备机等高大上制造设备，具备世界一流水平。
图为哈飞空客复合材料制造中心新厂房内配备的热压罐。 军事专家称，在碳纤维复材的整体成型技术方面，中航复材拥有9台先进热压罐设备，具备30米长筒型和壁板型、盒段型构件的整体成型制造能力。在技术储备上，中航复材已配合设计研制了多个型号的翼面/机身加筋壁板、多墙整体化壁板/盒段、全高度蜂窝整体舵面，实现了小批或批量生产，在某型隐身无人机和歼10B战斗机上已经得到应用。在部分相关关键技术上已经达到世界先进水平，中航工业在2010年之后，陆续并购了国外多架复合材料生产企业，加快了中国技术水平的提升，目前，我国已经开始研制12米和14米以上级别的超大型热压罐设备，力图在短时间内赶上美国整体成型技术的高水平。 军事专家最后称，“此外，中国在树脂基预浸料技术上具有国际先进水平，目前，中航复材具备使用温度从280℃到420℃的多种高温树脂基复材制件的制造能力，并已在某国产先进发动机上，实现了高温复合材料结构的定型生产。总体来说，树脂基材料在碳纤维复材的生产体系中，是我们相对较强的一环。从发展进度来看，中国的树脂基预浸料技术已经超前于整体成型技术和自动铺叠技术的发展，并不会给我国大型军用运输机、第四代战斗机、远程隐身轰炸机等关键项目拖后腿”。 |
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