在不久前舉辦的第二屆中國國際進口博覽會上,以上海石化碳纖維材料制成的自行車、皮劃艇、齒輪等產品亮相品牌館,令參觀者嘖嘖贊嘆:“自行車用一兩根手指就能抬起來,碳纖維材料真的神了。”
這種神奇的新材料由上海石化生產,采用的是自行開發的國內獨有的NaSCN(硫氰酸鈉)濕法工藝和具有自主知識產權的成套技術,擁有3000噸聚合物、3000噸原絲、500噸碳纖維(1000噸在建)的工業化生產能力。當前,該碳纖維的每個絲束由1.2萬根絲組成,即12K小絲束。
經過聚合、紡絲、再進入氧化碳化,一身黑亮的碳纖維“破爐而出”,成為一種含碳量在95%以上的高強度、高模量新型纖維材料。其力學性能優異,比重不到鋼的四分之一,強度卻是鋼的7至9倍,并且還具有耐腐蝕、高模量的特性,被稱為“新材料之王”,也被稱為“黑黃金”,在各行各業有著廣泛的應用前景。
據上海石化副總工程師黃翔宇介紹,該公司碳纖維自問世以來,短短幾年間,新材料已經在多個領域得到應用,并改變了一些領域的傳統做法,助力于“中國制造”。
例如,在今年9月舉辦的第二十一屆中國國際工業博覽會上,由上海石化、勝利油田、勝利油田新大管業三家共同申報的“以碳纖維及其連續抽油桿研制為核心的新型高效機采系統”,獲工博會首次設立的中國國際工業博覽會大獎,成為一個以開發、應用碳纖維新材料提升傳統采油產業的成功案例。
據了解,應用碳纖維增強復合材料生產的連續抽油桿,最長可達5000米,成功克服了過去抽油桿需要套桿連接、起下工作時間長,金屬桿易腐蝕、使用壽命短,運行中耗電大等缺點。目前,已在國內五大油田94個區塊545口井進行產業化應用,實現了直接經濟效益2.45億元。在深抽增油、節能降耗、防腐延壽三個方向應用效果顯著,是油田采油系統革命性的技術升級,將對我國采油行業的發展和技術水平提升起到很大的推動作用。
去年底,上海石化碳纖維補強材料首次成功應用于南京機場改擴建項目。項目建設單位在對機場航站樓改造加固工程中,針對航站樓的結構特點和改造要求,使用“碳布”對其屋頂、梁、柱、樓板等次、主承力結構進行加固補強。“碳布”加固方法簡便,十分易于航站樓內部混凝土曲面、受彎構件等復雜部位的施工作業,不僅加快了工期,而且降低了工程造價。
在此基礎上,上海石化碳纖維項目經過3年攻關,于2018年成功開發出48K大絲束碳纖維,相比于12K小絲束的每個絲束由1.2萬根絲組成不同,它的每個絲束由4.8萬根絲組成,單絲強度達到高性能。48K大絲束碳纖維的面世,使該公司碳纖維技術有了支撐產業發展的強大動力,在軌道交通、新能源汽車、民用航空、風電等領域,將迎來更加廣闊的應用前景,助力“中國智造”。
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