“黑色黄金”期待自主“铠甲”

　　被誉为“黑色黄金”的碳纤维，具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性，在工业设备、轨道交通等领域广泛应用，也是制造国防军工、航天航空高端器材的新一代高性能材料。在碳纤维制备过程中，原丝油剂和碳纤维上浆剂尽管用量较小，却是不可或缺的关键助剂。然而，这两种高端精细化学品长期被少数国外企业垄断，攻克具有自主知识产权的高强高模碳纤维原丝油剂和碳纤维上浆剂生产技术，为碳纤维配上国产“铠甲”，对提升我国碳纤维全产业链自主可控水平具有重大意义。在近日工业和信息化部公布的“精细化工关键产品创新任务揭榜挂帅单位”入围名单中，榆林恒神新材料有限公司(以下简称榆林恒神)承担的高强高模碳纤维原丝油剂和碳纤维复材上浆剂双双榜上有名。

　　高端通用型助剂待国产

　　从原料来源和生产工艺来看，碳纤维主要包括聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基碳纤维和沥青基碳纤维3种。其中聚丙烯腈基碳纤维占据主流，以丙烯腈为主要原料，经聚合、纺丝、碳化制成。

　　在生成过程中，原丝油剂主要作用是在原丝表面形成均匀保护膜，兼顾润滑抗磨、抗静电、集束、耐高温防黏、保护纤维，并直接决定纺丝稳定性与碳纤维最终强度。同样，碳纤维上浆剂是涂覆在成品碳丝表面的专用助剂，目的是改善复合材料界面、保护碳丝、适配后续复材制造。

　　“这两种助剂虽然不是主要原材料，在碳纤维中的含量也微乎其微，但都是保护原丝和产品质量控制的关键环节。”榆林恒神副总经理殷伟涛说。

　　在高强高模碳纤维原丝油剂和复材上浆剂领域，我国缺乏高端通用型成熟产品，碳纤维企业面临价格高昂、供应受限及断链风险，同时频繁“换剂”造成碳纤维产品性能波动、生产成本抬升。本次揭榜挂帅项目中，榆林恒神、江苏恒神股份有限公司、山东诺唯亚新材料有限公司将合力攻坚，研发具备高度工艺适用性与性能通用性的高强高模碳纤维原丝油剂和碳纤维复材上浆剂，以满足航空航天、新能源和风力发电等不同领域对碳纤维复合材料多样化、严苛化的成型工艺要求，填补国内在该领域的空白。

　　三方通力合作攻坚克难

　　本次揭榜挂帅项目以榆林恒神为牵头单位，江苏恒神股份有限公司、山东诺唯亚新材料有限公司为联合申报单位。

　　隶属陕西煤业化工集团的江苏恒神股份有限公司，是国内最早布局碳纤维全产业链的头部企业之一。作为江苏恒神的全资子公司，榆林恒神在陕西榆林规划建设2万吨/年高性能碳纤维生产基地，一期一阶段工程5000吨/年装置生产线2025年底进入试生产阶段。山东诺唯亚新材料有限公司主要研发生产碳纤维助剂。三家企业强强联手，依托江苏恒神国家博士后科研工作站、江苏省企业技术中心等科技创新服务平台进行攻关。

　　殷伟涛介绍，高强高模碳纤维原丝油剂的难点主要在乳液储存稳定性、耐高温性能、低碳化残留和工艺适配性等。碳纤维复材上浆剂主要难点在于耐高温性、高性能集束剂的开发以及集束与展纱的均衡性。

　　优化配方新品指日可待

　　该项目拟开发的高强高模碳纤维原丝油剂，将选择改性硅油作为油剂的主体聚合物，解决硅油在乳化时可能出现的凝胶、破乳和分层等问题。针对湿法纺丝、干喷湿法纺丝等不同工艺条件，开发适配的油剂，确保碳纤维原丝上油过程稳定，不黏辊、不发散。使用该油剂制备的碳纤维强度高、灰分含量低，可适配多种树脂体系，应用场景多，工艺性能好。

　　在碳纤维复材上浆剂方面，新产品将适用环氧、双马、乙烯基和热塑性等树脂体系，具有较强的通用性、耐磨性、集束性、展纱性等，满足航空航天、风力发电和新能源汽车等领域的应用要求。同时，该项目将改变现有上浆剂主体聚合物和助剂，建立新的测试体系，重新设计新的评价思路。

　　殷伟涛表示，三方已联合组建技术研究团队，科研攻关即将启动，重点开展油剂和上浆剂配方研究、试验验证，预计2028年下半年完成攻关任务。届时项目团队将推出2~3款高性能原丝油剂和上浆剂产品，适配不同碳纤维生产工艺，并完成从技术验证到产业化生产、批量销售，助力打造中国碳纤维好材料。