工人日报—中工网记者 裴龙翔 通讯员 胡拥军

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在10多年的时间里，中国石化从零起步，从一根根碳纤维做起，逐步攻克小丝束、大丝束工艺，沿着产业链不断向高端攀登，不仅打破了国外的钳制，还在相关领域破解了多项世界难题。

吉林通榆风场，一座叶轮直径270米、高度达90层楼的风电机组巍然耸立，直径达131米的全球最长陆上风电叶片正在进行挂机试验。其扫风面积相当于8个标准足球场，年发电量可满足16万个家庭全年用电需求。

按照行业传统观念，叶片由玻璃纤维材质制作，长度受刚性限制，超过120米就会有变形、断裂风险。可此次单根叶片的长度达到了131米，下线之时就刷新了陆上风电叶片尺寸的世界纪录，突破的关键在哪里？原来，该风电叶片采用中国石化上海石化碳纤维基地生产的48K大丝束碳纤维风电专用料，以其超强刚性打破了叶片长度的极限，不仅不会变形，并且同等体积叶片要比传统材质轻10吨。

缓缓转动的叶轮宛若衣袂飘飘，轻盈灵动。谁曾想，仅在10多年前，我国在此领域还是空白。也正是在这10多年的时间里，中国石化从零起步，从一根根碳纤维做起，逐步攻克小丝束、大丝束工艺，沿着产业链不断向高端攀登，不仅打破了国外的钳制，还在相关领域破解了多项世界难题。

持续突破

走进上海石化碳纤维展示馆，首先映入眼帘的是墙上张贴着的数百张专利证书，震撼感扑面而来。

“经过十几年如一日苦练内功，截至2024年底，中国石化已累计拥有碳纤维相关专利265项、碳纤维复合材料专利140项，专利申请数排名全国第一、全球第三。”上海石化科技部副总经理王丽丽对公司专利情况如数家珍，“仅2024年，我们就申请了碳纤维专利24件、碳纤维复合材料专利41件。”

一项项专利清晰地勾画出碳纤维产业迭代升级的发展轨迹。

“大家还记得北京2022年冬奥会、冬残奥会的火炬吗，以其‘轻、固、美’的独特魅力赢得世界瞩目。”王丽丽介绍说，“这就是用中石化生产的小丝束碳纤维制造的，并且我们通过碳纤维火炬制造，破解了碳纤维复合材料火炬外壳在1000℃高温制备过程中起泡、开裂等世界难题。”

小丝束研发成功后，由碳纤维和树脂融合的复合材料进入更多新材料应用领域。以往油田企业的抽油杆，是用几十米长的金属杆一根根连接起来，形成数千米长的抽油杆，不仅耗时耗力，而且金属材料容易腐蚀，影响生产。“企业如今采用拉挤工艺制造的碳纤维抽油杆，油田有多深，杆就可以生产多长，无缝推进到油田最深处，一举达到世界领先水平。”王丽丽说。

随着国家“双碳”目标的提出，后续攻克的大丝束碳纤维，打开了更广阔的应用场景。上海石化通过攻关形成大丝束拉挤技术，有效解决大丝束树脂浸润难度大的关键问题，制备出不同直径、不同形状的大丝束碳纤维型材系列产品。

“采用大丝束碳纤维筋开发的碳纤维吊杆，成功应用于377米长的青岛海口路跨风河大桥，成为我国首个应用大丝束碳纤维索锚体系的桥梁工程。”上海石化创新研究院总经理沈伟不无骄傲地介绍。

打通关卡

攻关并非一蹴而就。

攻关项目技术负责人、上海石化副总经理黄翔宇介绍，业内将碳纤维分为小丝束和大丝束。48K（一束丝由4.8万根单丝组成）以内的叫小丝束，48K及以上的称之为大丝束。从最基础的碳纤维做起，已是不易，想要发挥出新材料的功效，形成丝束的路上每个关卡都是考验。

2007年，中国石化作为“国家队”站了出来，决策部署PAN（聚丙烯腈）基碳纤维的研发和产业化攻关工作，建设项目落到了上海石化。上海石化以“为解决全国人民穿衣难问题”起家，其腈纶产业曾经占据全国半壁江山，有着独特的腈纶生产工艺和技术。

上海石化与数十家科研院所、高校、企业等一起协同攻关，走出一条以企业为主体的“产、学、研、用”相结合的创新之路。

“为少走弯路，我们制定了‘三不’原则，即不摸黑前行、不无谓模仿、不盲目试错。”黄翔宇说，正是靠着一步一个脚印，攻关团队逐步取得技术的积累，2009年3月成功研制出12K原丝。2012年9月，上海石化采用自行开发的国内独有的工艺，以及具有自主知识产权的成套技术，实现了500吨/年小丝束碳纤维装置投产。

万里长征跨出了第一步。如果说小丝束碳纤维技术难，那么大丝束碳纤维技术更是难上加难。丝束数量成倍增加，不仅原丝质量难以保障，而且氧化、碳化过程质量难以把控。

2018年3月8日，大线束碳纤维试生产迎来激动人心的时刻。原料经过聚合、纺丝、牵伸，形成洁白的原丝，再先后进入氧化炉、碳化炉经受800℃、1000℃等连续高温“烤验”，然后化身为黑亮的碳纤维——12K小丝束碳纤维装置上诞生了国内真正意义上的48K大丝束碳纤维，并且技术达到国际先进水平，创造了我国碳纤维制造史上的新纪录。

关键一跃

走进大丝束碳纤维生产基地，只见原丝工厂生产线上一股股原丝如小白龙似地飞快游走，到终点后自动装箱，然后自动输送到碳纤维生产线，自动上位，经过氧化炉、碳化炉氧化碳化，再经表面处理、上浆、烘干、卷绕，自动分样，打包输送。

一切宛如行云流水，令人目不暇接。上海石化碳纤维事业部总经理李鹏自豪地说：“整个过程，全部采用自主开发的DCS控制技术和智能化输送、存储、包装系统。”

时光回到2018年3月，工艺技术突破了，生产装备怎么办？如果全套引进，关键核心技术始终会被卡着脖子！攻关团队下定决心，并提出奋斗目标：不仅大丝束碳纤维关键装备要实施国产化，而且生产过程要实现智能化。

国内制造企业纷纷请缨，协同攻坚。黄翔宇介绍，当时，围绕造什么样的装备，各企业献计献策、深入研讨，最终形成“正向设计”思维，即根据上海石化大丝束的特点设计氧化炉、碳化炉，把温度差控制好，这是一道非常关键的工艺。此外，在设计炉子的时候充分考虑能源综合利用，这在国内引进装备中是没有的。

万事俱备。2021年1月4日，作为上海市重大工程项目的上海石化48K大丝束碳纤维项目开工建设。2022年10月，我国首条万吨级48K大丝束碳纤维全国产化生产线投产。上海石化一跃成为国内第一家、全球第四家掌握大丝束碳纤维生产技术的企业。目前，大丝束碳纤维生产能力达6000吨/年。

“围绕新兴产业和未来产业发展方向，我们已经超前做好了5年到10年的碳纤维产业布局，正加快推进‘大丝束+小丝束’‘高性能+通用级’碳纤维产品系全覆盖。”黄翔宇说。

来源：中工网-工人日报