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【封面·纖維】天津發(fā)展碳纖維復(fù)合材料的策略思考

 panpan研報(bào)社 2016-11-27

問題的提出

  國家新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃明確提出,高性能復(fù)合材料是新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一,也是國家新材料產(chǎn)業(yè)的支持重點(diǎn)。碳纖維復(fù)合材料是高性能復(fù)合材料中最為常用的一種,其應(yīng)用領(lǐng)域正在從傳統(tǒng)意義上的軍用不斷向民用擴(kuò)展,并積極與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。因此,發(fā)展碳纖維復(fù)合材料,提升改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)前國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。


  從產(chǎn)業(yè)鏈看,碳纖維生產(chǎn)包括原絲加工、預(yù)氧化和碳化、材料合成和終端產(chǎn)品應(yīng)用等幾個(gè)環(huán)節(jié)。其中原絲加工是關(guān)鍵技術(shù)最多、成本最高的環(huán)節(jié),約占碳纖維生產(chǎn)成本的50%~65%,這一環(huán)節(jié)的技術(shù)主要被日本、美國等發(fā)達(dá)國家所壟斷。我國由于尚未完全掌握原絲加工的核心技術(shù),因此原絲質(zhì)量遠(yuǎn)不如日美等發(fā)達(dá)國家,導(dǎo)致產(chǎn)品性能達(dá)不到要求,產(chǎn)業(yè)更多集中在材料合成和終端產(chǎn)品環(huán)節(jié)。


  從市場需求看,民用領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芴祭w維的需求日漸升溫。對天津而言,航空航天、大型風(fēng)力發(fā)電葉片、高速列車、深井采油設(shè)備等都將成為未來碳纖維應(yīng)用的主要領(lǐng)域,甚至民用汽車、紡織機(jī)械、壓力容器、醫(yī)療器械等都會成為碳纖維的潛在市場。面對如此廣闊的市場前景,天津發(fā)展碳纖維復(fù)合材料,對于提升改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、發(fā)展高端產(chǎn)品、促進(jìn)天津產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級有重要意義。


國外碳纖維行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)

  起步早,發(fā)展快,需求增長迅速。國外碳纖維的生產(chǎn)始于20世紀(jì)60年代,其制備工藝技術(shù)已日趨成熟。碳纖維性能的提高及其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展帶動(dòng)了全球碳纖維需求量的躍升。全球碳纖維產(chǎn)值在2004-2008年一直保持2位數(shù)增長,且呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的局面。盡管2008年金融危機(jī)的爆發(fā)使得全球碳纖維市場出現(xiàn)了一些波動(dòng),但近年來又顯現(xiàn)出了穩(wěn)步增長的態(tài)勢,2012年全球碳纖維需求超過4萬噸。根據(jù)美國JEC復(fù)合材料雜志的分析與預(yù)測,2015年全球碳纖維需求量約7萬t(詳見圖1)。從區(qū)域上看,碳纖維的市場需求在北美、歐洲、亞洲基本上呈鼎足之勢。

圖1  全球碳纖維市場需求量及應(yīng)用領(lǐng)域分布


  應(yīng)用領(lǐng)域加速向民用和新興產(chǎn)業(yè)擴(kuò)展。碳纖維最早用于軍工和航空航天產(chǎn)業(yè),后來逐漸延伸到漁具、網(wǎng)球拍等體育用品。隨著碳纖維產(chǎn)品性能趨向于高性能化,高性能T700型碳纖維正在加快取代普通的T300型通用級碳纖維。民用工業(yè)用量增幅有后來居上之勢,增幅超過了航天航空和文體用品領(lǐng)域。據(jù)2011年在華盛頓召開的全球碳纖維會議發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,目前全球碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域需求按行業(yè)劃分分別為:航空航天約占17%、體育休閑約占16%、工業(yè)應(yīng)用(包括風(fēng)能和汽車)約占67%,碳纖維向民用轉(zhuǎn)化的趨勢愈發(fā)明顯。目前日本、美國正在積極開發(fā)清潔能源車輛、土木建筑工程、近海油田勘探生產(chǎn)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)大型葉片等碳纖維復(fù)合材料的新市場,必定能夠推進(jìn)全球碳纖維復(fù)合材料與新興產(chǎn)業(yè)的有機(jī)結(jié)合。


  產(chǎn)業(yè)鏈一體化基本形成,龍頭企業(yè)實(shí)現(xiàn)全球化布局。世界碳纖維領(lǐng)域的龍頭企業(yè)主要有日本的東麗工業(yè)株式會社(以下簡稱“東麗”)、東邦化學(xué)工業(yè)株式會社(以下簡稱“東邦”)、三菱人造絲公司(以下簡稱“三菱人造絲”),美國的卓爾泰克(Zoltek)、赫克賽爾(Hexcel)、氰特化工(Cytec),德國的西格里(SGL)等公司。這些大企業(yè)紛紛實(shí)現(xiàn)從原絲到下游復(fù)合材料一體化的配套產(chǎn)業(yè)鏈,并基本實(shí)現(xiàn)了全球化布局,成為碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的國際跨國巨頭。如日本東麗公司在全球21個(gè)國家開展了業(yè)務(wù),在我國的上海、南通等地設(shè)立了分支機(jī)構(gòu);德國SGL在全球擁有48個(gè)生產(chǎn)基地,并在德國、美國等國家設(shè)立了碳纖維試驗(yàn)工廠。


  日本始終占據(jù)全球碳纖維市場壟斷地位。日本集中了世界碳纖維領(lǐng)域的多家龍頭企業(yè),也使得碳纖維工業(yè)成為了該國10大高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。早在20世紀(jì)60年代,日本東麗公司開始從事碳纖維制造,并在隨后10余年先后生產(chǎn)出T300、T700和T800級碳纖維,尤其在20世紀(jì)80年代中期生產(chǎn)的高性能T1000型碳纖維,抗拉伸強(qiáng)度已達(dá)7.02GPa。日本的東麗、東邦、三菱人造絲這3大全球碳纖維巨頭的市場份額占全世界的70%。


國內(nèi)碳纖維行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)

  起步不晚,但發(fā)展緩慢。我國碳纖維研究也有50年的歷史。北京化工大學(xué)、上海合成纖維研究所、中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所(以下簡稱“中科院山西煤化所”)等高校和科研機(jī)構(gòu)都開展了研究工作。其中,中科院山西煤化所在20世紀(jì)70年代中期建成了我國第1條碳纖維中試生產(chǎn)線,在20世紀(jì)90年代中期又建成我國第1條噸級粘膠基碳纖維生產(chǎn)線。但是,我國碳纖維的研發(fā)總體發(fā)展緩慢,總生產(chǎn)能力甚至不及發(fā)達(dá)國家的一家公司。


  近10年研發(fā)取得重大進(jìn)展,但仍未形成規(guī)模。我國碳纖維的研發(fā)也曾嘗試引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)或與國外合作開發(fā),但均以失敗告終。直到近10年,我國碳纖維研發(fā)才取得了重大進(jìn)展。低性能T300型碳纖維產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了全流程國產(chǎn)化;T700級國產(chǎn)碳纖維完成中試并實(shí)現(xiàn)小批量應(yīng)用。但我國目前已建的碳纖維年生產(chǎn)能力仍然只有8542t,尚不及日本東麗公司產(chǎn)能的一半,圖2展示了2011年我國和全球主要碳纖維生產(chǎn)商產(chǎn)能對比情況。另外,我國的碳纖維生產(chǎn)沒有形成規(guī)?;a(chǎn)業(yè),絕大部分產(chǎn)品仍需從國外高價(jià)進(jìn)口,而且我國所生產(chǎn)的碳纖維產(chǎn)品還主要是低性能產(chǎn)品。

圖2  2011年國內(nèi)(不含港澳臺)和全球主要碳纖維生產(chǎn)商產(chǎn)能對比


  龍頭企業(yè)規(guī)模小,主要集中在合成和應(yīng)用環(huán)節(jié)。與國外相比,我國碳纖維生產(chǎn)商規(guī)模較小,表1是國內(nèi)主要的碳纖維企業(yè)產(chǎn)能情況。即使是中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司、江蘇恒神纖維材料有限公司等國內(nèi)龍頭企業(yè),現(xiàn)有年生產(chǎn)能力也不過2000~3000t。我國的碳纖維主要占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈上的材料合成和終端產(chǎn)品應(yīng)用2個(gè)環(huán)節(jié),而在碳纖維核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和高溫碳化技術(shù)上,顯得非常薄弱,而且我國所生產(chǎn)的碳纖維仍以低性能的T300碳纖維為主,對于高性能T700碳纖維而言,目前只是完成了中試,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程尚待時(shí)日。

  關(guān)鍵技術(shù)和制備工藝突破不足,產(chǎn)品質(zhì)量低。我國的碳纖維企業(yè)目前尚未掌握完整的碳纖維關(guān)鍵技術(shù),導(dǎo)致原絲品質(zhì)低,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,純度、強(qiáng)度以及均質(zhì)化與技術(shù)領(lǐng)先國家差距甚遠(yuǎn),特別是高性能碳纖維技術(shù)由于長期以來用作軍工,更是被西方發(fā)達(dá)國家壟斷和封鎖。此外,我國在耐高溫材料及大型高溫爐方面也受制于人,這也是生產(chǎn)高性能碳纖維的瓶頸。國產(chǎn)碳化爐發(fā)熱體——碳化硅服役溫度最高僅達(dá)1400℃,高溫環(huán)境下的抗負(fù)荷強(qiáng)度低,無法適應(yīng)大尺寸規(guī)模化碳化爐發(fā)展的需求,難以實(shí)現(xiàn)1500℃最佳工藝要求。國外選用高純石墨材料1800℃以上的高溫碳化爐,卻嚴(yán)格限制將該設(shè)備出口到我國。


天津碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的環(huán)境分析

  下文通過分析國內(nèi)外碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合天津市的發(fā)展實(shí)際,運(yùn)用波特的鉆石模型,對天津碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展環(huán)境加以分析。

要素條件。作為新興的高技術(shù)行業(yè)之一,專業(yè)要素對于碳纖維復(fù)合材料行業(yè)的競爭優(yōu)勢構(gòu)筑尤為重要。而天津在這方面,盡管有一定的發(fā)展基礎(chǔ),但仍存在很大的不足。


  其一,天津有一定的研發(fā)機(jī)構(gòu)和研究基礎(chǔ)。天津在碳纖維領(lǐng)域也不乏知名的研究機(jī)構(gòu)。天津大學(xué)材料學(xué)院擁有材料復(fù)合與功能化教育部工程研究中心和天津市材料復(fù)合與功能化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等,重點(diǎn)開展對碳纖維工藝的改進(jìn)和增強(qiáng)等研究。天津大學(xué)開展了用催化法合成中間相瀝青,制備中間相碳纖維。天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所目前已研制出碳纖維材料應(yīng)用的第1代和第2代產(chǎn)品,并從工藝技術(shù)上掌握了第3代產(chǎn)品工藝的核心技術(shù);還曾主持了以碳纖維為基礎(chǔ)材料的“衛(wèi)星空間桁架結(jié)構(gòu)用三維編織復(fù)合材料整體連接件”項(xiàng)目,為我國月球探測衛(wèi)星“嫦娥一號”順利升空作出了巨大貢獻(xiàn);2011年天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所目又聯(lián)合經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司、北京航空制造工程研究所等多家單位共同參與國家科技支撐計(jì)劃課題“碳纖維多層角聯(lián)機(jī)織裝備及技術(shù)”,將為我國航空航天、新能源汽車、高端自行車等產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展提供有力技術(shù)支撐。


  其二,天津乃至我國都沒有完全掌握碳纖維的關(guān)鍵技術(shù),特別是原絲生產(chǎn)和高溫碳化等方面仍然受制于人,因此整個(gè)國內(nèi)產(chǎn)品的性能都遠(yuǎn)低于國外產(chǎn)品,而制備成本則遠(yuǎn)高于國外同類產(chǎn)品,甚至高于同等品質(zhì)日本公司產(chǎn)品的價(jià)格。以T300型碳纖維為例,我國目前生產(chǎn)成本最少200元/kg,而日本公司的市場銷售價(jià)則只有160~170元/kg。


  需求狀況。在碳纖維復(fù)合材料的幾個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域中,天津表現(xiàn)出較好需求的態(tài)勢。如在航空航天領(lǐng)域,碳纖維復(fù)合材料主要用來制作飛機(jī)部件;在自行車行業(yè)里,天津富士達(dá)集團(tuán)有限公司等企業(yè)與天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所合作開發(fā)了碳纖維高檔自行車及配件;在紡織領(lǐng)域,以天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所為龍頭,開展了碳纖維材料應(yīng)用的多項(xiàng)新產(chǎn)品,并得到較好的應(yīng)用;在燃料電池領(lǐng)域,碳纖維紙作為導(dǎo)電材料也已開始在氫能源燃料電池的研發(fā)項(xiàng)目中有所應(yīng)用。


  隨著濱海新區(qū)的開發(fā)開放,一批重大項(xiàng)目紛紛落戶天津并投產(chǎn)。這些項(xiàng)目涉及航空航天、汽車制造、高端裝備制造、新能源等,如“大飛機(jī)”、“大火箭”、新能源汽車制造、船舶制造加工、風(fēng)能發(fā)電基地、自行車產(chǎn)業(yè)集群等。這些項(xiàng)目的實(shí)施也為碳纖維復(fù)合材料在天津的發(fā)展創(chuàng)造了用武之地。


  盡管天津有著較好的碳纖維應(yīng)用市場,但受生產(chǎn)成本和價(jià)格因素影響,除了少數(shù)行業(yè)和企業(yè)將碳纖維作為終端產(chǎn)品的原料外,碳纖維在天津的應(yīng)用還處于起步階段。加之現(xiàn)在天津幾乎很少有從事碳纖維復(fù)合材料制造的企業(yè),現(xiàn)有的基礎(chǔ)根本就滿足不了對碳纖維日益增長的需求。可見,碳纖維在天津的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊。


  相關(guān)產(chǎn)業(yè)和支持產(chǎn)業(yè)。一個(gè)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)不會單獨(dú)存在,它的發(fā)展一定是同國內(nèi)相關(guān)強(qiáng)勢產(chǎn)業(yè)一同崛起。產(chǎn)業(yè)要形成競爭優(yōu)勢,就不能缺少上下游產(chǎn)業(yè)的密切合作關(guān)系。


  從終端產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域看,碳纖維復(fù)合材料在天津有著廣闊的市場。2012年,空客同天津簽訂了空客A320系列飛機(jī)天津總裝線二期合作框架協(xié)議。為適應(yīng)航空器輕型化的趨勢,新機(jī)型的制造研發(fā)將對碳纖維的需求日漸增大。除了航空航天之外,風(fēng)電、新能源汽車、醫(yī)療器械等天津優(yōu)勢行業(yè)也快速發(fā)展,新興產(chǎn)品的推廣必將衍生出對碳纖維復(fù)合材料的大量需求,碳纖維也將通過切入零部件制備而與新興產(chǎn)業(yè)能夠有很好的融合。而在碳纖維制備環(huán)節(jié)上,天津缺乏碳纖維的原絲生產(chǎn)和碳化的技術(shù)、工藝和關(guān)鍵設(shè)備。我國吉林、遼寧等地碳纖維生產(chǎn)方面有一定的基礎(chǔ),自主研發(fā)了碳纖維生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)和高溫碳化設(shè)備,并形成了生產(chǎn)線,但與國外相比整體水平還非常落后,更多的研究還停留在對低端產(chǎn)品的摸索上。


  此外,環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為相關(guān)產(chǎn)業(yè)之一,對碳纖維的發(fā)展更多地起制衡作用。碳纖維的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)是一個(gè)高污染、高能耗、高投入的過程,同時(shí)碳纖維制品嚴(yán)格的使用壽命和更新周期也使得大量廢棄碳纖維的處理成了難題。這對于天津走新型工業(yè)化道路、建設(shè)生態(tài)宜居高地而言是背道而馳的。從全球來看,德國、西班牙等發(fā)達(dá)國家積極開展了碳纖維回收利用和碳纖維制備廢物處理設(shè)備。因此,如何借助天津環(huán)保產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢,打造碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈的綠色制備,減少碳纖維制造對環(huán)境的污染,成為一個(gè)重要問題。


  企業(yè)結(jié)構(gòu)及其競爭狀況。天津生產(chǎn)碳纖維材料的企業(yè)數(shù)量微乎其微,規(guī)模也不大,與國內(nèi)外大型企業(yè)相比沒有什么競爭優(yōu)勢。盡管也有美國Hexcel、瑞士固瑞特等外資企業(yè)在天津投資,分別面向波音飛機(jī)和風(fēng)電葉片提供碳纖維復(fù)合材料,但這些企業(yè)更多處于產(chǎn)業(yè)鏈后端的成型加工上,為終端產(chǎn)品提供配套材料。在碳纖維原料的制備上,包括原絲加工、預(yù)氧化、碳化等環(huán)節(jié)的產(chǎn)品仍靠進(jìn)口。


  除了企業(yè)規(guī)模之外,天津乃至整個(gè)國內(nèi)碳纖維在產(chǎn)品在質(zhì)量和價(jià)格上都不具競爭力。受技術(shù)不成熟、裝置不穩(wěn)定等因素影響,國內(nèi)的碳纖維產(chǎn)品不但價(jià)格高,而且集中在通用、基礎(chǔ)和低檔次品種上,在產(chǎn)品品質(zhì)和性能上幾乎無法同進(jìn)口產(chǎn)品競爭。而進(jìn)口碳纖維由于性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉得到更多國內(nèi)用戶的推崇。航空航天等事關(guān)國計(jì)民生的領(lǐng)域,對產(chǎn)品質(zhì)量的要求更高,國產(chǎn)碳纖維目前尚達(dá)不到這些要求。為了能夠保證成品的質(zhì)量和性能,企業(yè)只能選用進(jìn)口碳纖維。例如天津波音復(fù)合材料有限公司,選用的原料都是從國外進(jìn)口,只是在本地做加工配套。這種進(jìn)口產(chǎn)品的替代效應(yīng),造成天津和國內(nèi)碳纖維制造企業(yè)長期處于虧損狀態(tài)。


  輔助因素——政策和機(jī)遇。政府的政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇對行業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。碳纖維復(fù)合材料是國家在“十二五”期間重點(diǎn)支持的領(lǐng)域。國家《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》指出:加快發(fā)展碳纖維等高性能增強(qiáng)纖維開發(fā)新型超大規(guī)格、特殊結(jié)構(gòu)材料的一體化制備工藝,發(fā)展風(fēng)電葉片、建筑工程、高壓容器、復(fù)合導(dǎo)線及桿塔等專用材料,加快在航空航天、新能源、高速列車、海洋工程、節(jié)能與新能源汽車和防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域的應(yīng)用。天津市也在《天津市新能源新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中提到:大力發(fā)展碳纖維復(fù)合材料,重點(diǎn)實(shí)施波音復(fù)合材料二期工程、天塑雙向拉伸聚丙烯新型基材生產(chǎn)等項(xiàng)目。


  在機(jī)遇方面,除了將碳纖維復(fù)合材料作為未來發(fā)展重點(diǎn)這一戰(zhàn)略機(jī)遇外,天津在碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊,這就為碳纖維復(fù)合材料提升改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、為高端產(chǎn)業(yè)配套創(chuàng)造了良好的機(jī)遇。如在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域,隨著國家將新能源列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),未來風(fēng)力發(fā)電將成為碳纖維的一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)計(jì)2015年我國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到100~150GW。若一臺風(fēng)機(jī)按12t計(jì)算,碳纖維的用量為0.6t/片,則風(fēng)機(jī)消耗碳纖維1.8t/臺。按我國裝機(jī)約6000臺/a,葉片需求量1.8萬片/a計(jì)算,碳纖維的需求量為10800t/a。在新能源汽車制造領(lǐng)域,碳纖維復(fù)合材料可用來制作汽車傳動(dòng)軸、尾翼和引擎蓋,能大幅減輕汽車主要部件的質(zhì)量,提高其燃效性能,適應(yīng)輕型化和節(jié)能減排的需要。以高級乘用車為例,目前的鋼鐵底盤質(zhì)量約達(dá)300kg,如果改用碳纖維與樹脂合成的碳纖維強(qiáng)化塑料,則底盤可降低到約150kg,大大減輕了車身質(zhì)量。在深井采油方面,一個(gè)1500m水深作業(yè)平臺,鋼制繩索重6500t,而改用碳纖維復(fù)合材料僅1000t。使用碳纖維除了減重,同時(shí)還可提高使用壽命、降低維修成本。在天津,發(fā)達(dá)的海洋石油資源也為碳纖維的應(yīng)用提供了很大的市場。


  綜合上述分析可知,未來天津發(fā)展碳纖維復(fù)合材料將迎來一個(gè)潛在的機(jī)遇。與國內(nèi)外其他區(qū)域比較,天津發(fā)展碳纖維復(fù)合材料在研發(fā)、需求、政府及機(jī)遇方面存在較好的優(yōu)勢,這說明天津有很好的應(yīng)用基礎(chǔ),并且政府給予了充分的支持,市場前景好;而在要素條件、相關(guān)產(chǎn)業(yè)和支持產(chǎn)業(yè)、企業(yè)結(jié)構(gòu)與競爭等方面存在較為明顯的不足,這說明天津發(fā)展碳纖維的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱,甚至可以認(rèn)為幾乎是空白,缺乏上游和橫向產(chǎn)業(yè)的支持配合,這將在一定程度上削弱天津發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)的競爭優(yōu)勢。


對促進(jìn)天津碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的思考

  碳纖維作為未來在復(fù)合材料領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向,天津?qū)ζ浒l(fā)展要采取以下策略:以應(yīng)用作為突破口,依托材料合成,并以給天津的新興產(chǎn)業(yè)提供原材料作為切入點(diǎn),增強(qiáng)與天津戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的融合,以應(yīng)用促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚,帶動(dòng)研發(fā)本地化,推動(dòng)碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展。


  以用促聚,注重碳纖維與高端產(chǎn)業(yè)的融合,形成產(chǎn)業(yè)集群。天津在碳纖維研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面應(yīng)注重材料的應(yīng)用領(lǐng)域,要與天津的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合,為天津戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供基礎(chǔ)。特別是在風(fēng)電、自行車、汽車、航空航天、海洋石油裝備等天津具有優(yōu)勢地位和重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,天津應(yīng)圍繞大飛機(jī)、大火箭、石油化工產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)等重大項(xiàng)目,加強(qiáng)與國內(nèi)外碳纖維龍頭企業(yè)的戰(zhàn)略合作,并有針對性地引入天津開展區(qū)域總部或研發(fā)中心建設(shè),為天津優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的終端產(chǎn)品提供復(fù)合材料配套,依托幾大應(yīng)用領(lǐng)域,逐步在配套中形成產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集,進(jìn)而帶動(dòng)研發(fā)和人才的聚集,推進(jìn)碳纖維產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化。


  以用帶研,為天津?qū)崿F(xiàn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化開展產(chǎn)品研發(fā)服務(wù)。天津在碳纖維制備的研發(fā)上具有一定的實(shí)力和基礎(chǔ),但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程非常薄弱,因此要整合研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)的研發(fā)資源合作攻關(guān)、結(jié)合用戶需求,發(fā)展新型碳纖維復(fù)合材料的產(chǎn)品。結(jié)合天津具有比較優(yōu)勢的“油頭-化身-輕紡尾”產(chǎn)業(yè)鏈布局,以“輕紡尾”為突破口,從提高產(chǎn)品性能,提高原絲質(zhì)量入手,充分利用石化產(chǎn)業(yè)上游的原料優(yōu)勢,采用自主攻關(guān)和“拿來主義”相結(jié)合的模式,開發(fā)新型碳纖維制備材料,進(jìn)一步改造加工工藝,降低生產(chǎn)成本,早日實(shí)現(xiàn)對進(jìn)口產(chǎn)品的替代,為推動(dòng)天津高性能碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的國產(chǎn)化服務(wù),提升輕工、紡織等產(chǎn)業(yè)鏈終端行業(yè)產(chǎn)品的附加值。


  以用興業(yè),通過終端產(chǎn)品的應(yīng)用加速天津新材料提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程。天津要面向航空航天、風(fēng)電、汽車、石油裝備制造等天津重大項(xiàng)目和支柱產(chǎn)業(yè)對碳纖維材料的需求,開展碳纖維促進(jìn)全市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用研究和產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化,建立產(chǎn)品研發(fā)及推廣中心。同時(shí),天津要結(jié)合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求,對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)如壓力容器、輸電線纜、重型裝備制造等加以改造提升,適度對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品的材料選型進(jìn)行升級,以滿足其發(fā)展的輕量化、抗磨損、延緩使用壽命的需求,進(jìn)而推進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,為以新材料改造提升天津傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)起到示范帶動(dòng)效應(yīng)。


文/韓  冰

天津市科學(xué)學(xué)研究所


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