連續紡絲技術打通全流程
【青蛙化工頭條】記者昨日從陝西天策新材料科技有限公司獲悉，該公司自主研發的連續紡絲技術製備高性能瀝青基碳纖維(MPCF)，在國內率先打通工藝流程並實現小批量生產，年產能超過2噸。此舉將打破國外技術封鎖，為我國航天航空和國防領域應用高端新材料奠定基礎。
“採用連續式預氧化、碳化、石墨化工藝生產MPCF，我們是目前國內唯一全流程貫通並實現小批量供貨的企業。”天策科技公司副總經理張鴻翔告訴記者，他們通過與北京化工大學合作，分別採用萘合成和石油渣油、煤焦油調製，開發出了MPCF紡絲專用的中間相瀝青。經過熔融紡絲製成中間相瀝青纖維，再經過預氧化、碳化、石墨化等工藝得到中間相瀝青基碳纖維。
針對熔融紡絲、連續加工這些瀝青基碳纖維技術的核心和難點，天策科技開展了單孔、20孔、50孔等實驗研究和攻關，實現了500孔連續紡絲和微觀結構可控，並可合成為1000～6000根，最大長度可達5000米以上，為國內首創。隨後該公司又先後完成TC-HM-20、TC-HM-60、TC-HM-70、TC-HM-80等4個系列的產品定型，MPCF連續長度達500米，實現單批次60軸以上小批量生產。2015年底該公司建成年產600千克的碳化1線後，今年5月又建成年產1500千克的碳化2線。
2017年，天策科技實現MPCF供貨30餘千克，裝置單批次連續運行可達40天。今年上半年又生產50餘千克MPCF，產品主要用於航天航空和國防領域。
2017年7月，經北航高性能碳纖維檢測評價中心檢測，天策科技生產的MPCF拉伸強度達3010MPa，彈性模量為864GPa，熱導率615W/m·K，伸長率0.35%，直徑12~16μm，密度2g/cm3左右。
在前期研發成果的基礎上，天策科技加快產業化步伐。目前，位於西安航天基地的20噸/年MPCF項目正在建設中。該項目投資2.6億元，預計2019年底建成。
據瞭解，MPCF性能優異，是全球航天航空和國防領域爭奪的戰略性高端新材料，主要被日、美等國壟斷。天策科技主要以外購中間相瀝青生產MPCF。據介紹，儘管我國已掌握中間相瀝青合成技術，但由於目前瀝青渣油在國內尚未穩定連續供應，進口又遭到限制，原料供應已成為MPCF產業化亟待解決的重要環節。
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高性能瀝青基碳纖維(MPCF)是一種含碳量大於99%的高性能碳纖維，由原料中間相瀝青經紡絲、不熔化、碳化、石墨化工藝後製備而成，是碳纖維家族中的高端產品。
MPCF具有優異的高模量、低膨脹、高導熱、高阻尼和良好的導電性，拉伸模量是鋼的4倍，導熱性是銅的2.5倍，可耐2000℃以上高溫，加之密度小，是最好的功能與結構一體化材料之一，在航天、航空、軍工和民用領域均有很好的應用前景。
比如可用於大尺寸光學構件、人造衛星天線反射器、超高音速飛行器鼻錐等;高導熱MPCF製造的碳/碳複合材料用於高速飛行器表面防熱，具有高導熱、高抗衝擊、高強度、高模量等特性，可實現高超音速飛行器的非燒蝕防熱和熱結構承載;在民用領域，MPCF可用於大型印刷羅拉、機器人手臂、高爾夫球杆、高鐵車頭罩、大型電子器件散熱器等。
目前，全球僅有日本三菱(MPI)、日本石墨纖維(NGF)、美國氰特(Cytec)3家公司可以生產MPCF，合計產能1410噸/年，產品嚴重供不應求，這些公司均計劃擴產。來源：中國化工報
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