[00934363]高性能聚丙烯腈原丝

内容简介：高性能碳纤维生产的关键是必须有高性能的PAN原丝，而国内原丝普遍存在纤度高，单丝强度低，质量不稳定，毛丝断丝多等问题，并且国产的原丝均不能满足生产高性能碳纤维的要求，为此，该校自1997年开始承担国家自然科学基金高技术探索项目“共混组分在碳纤维前驱体聚丙烯腈中的物化作用”，重点攻关高性能聚丙烯腈原丝，近期已取得突破性进展。并于1999年6月中心自行研制建成PAN原丝试验线，以日本东丽原丝配方为依据，从原丝结构上奠定了生产高性能碳纤维的基础，经过近二年的试验探索，单丝纤度已达到1.25dtex，最高单丝强度已经达到6.5g/dtex，平均单丝强度4.5g/dtex以上，已接近国外同类高性能碳纤维原丝的指标要求。现在，该校原丝试验生产线具有年产3K原丝5吨的生产能力，该生产线采用日本东丽原丝配方设计，亚砜湿纺和干喷湿纺法生产PAN原丝，经过三年多的探索研究和设备的不断改造完善，工艺日趋稳定，原丝性能不断提高，现在用自制的原丝碳化后的碳纤维性能已经达到了T300的水平。通过一系列试验研究和利用山东大学材料分析测试中心的透射电镜，高分辨电镜，原子力显微镜等研究了碳纤维前躯体聚丙烯腈原丝、预氧丝和碳纤维的纤维组织结构；利用电子探针,XPS等分析了聚丙烯腈原丝、预氧丝和碳纤维的成分及其分布规律；利用热分析装置研究了聚丙烯腈原丝和预氧丝的热变化规律，初步取得了不同共聚单体组分、不同的合成工艺条件及不同的纺丝及后加工成形条件，预氧化和碳化工艺对聚丙烯腈基碳纤维结构遗传性的影响规律，并初步取得了原丝组织结构与性能之间的关系和碳纤维组织结构与性能之间的关系，为下一步提高原丝和碳纤维质量，配合开发生产高性能碳纤维奠定了理论基础。技术特点：纤度小于1.5dtex，最高单丝强度6.5g/dtex，平均单丝强度大于4.5g/dtex。应用范围：高性能碳纤维生产，医药，服装等。转化条件：以年产500吨为参考依据，需投入资金5000万元，厂房要求空气净化并配备有净化水设备，工人30名，大学以上学历技术人员5人以上，原材料全部国产化，但需要自配提纯装置。市场需求分析：国内产品性能差，不能满足高性能碳纤维生产需求，国外向中国禁运，市场供不应求，但需要碳纤维生产厂家的配合。经济效益分析：以年产500吨原丝为参考计算，生产能力为500吨/年；生产成本为25元/公斤；销售价格为70元/公斤(吉化同类产品市场售价)； 年产值：70×1000×500=35000000元；年利税：35000000-(25×1000×500)=22500000元；年产500吨生产能力，3年可收回投资。