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在11月舉辦的第二屆中國國際進(jìn)口博覽會(huì )上，以上海石化碳纖維材料制成的自行車(chē)、皮劃艇、齒輪等產(chǎn)品亮相品牌館，令參觀(guān)者嘖嘖贊嘆：“自行車(chē)用一兩根手指就能抬起來(lái)，碳纖維材料真的神了?！?/P>

這種神奇的新材料由上海石化生產(chǎn)，采用的是自行開(kāi)發(fā)的國內獨有的NaSCN(硫氰酸鈉)濕法工藝和具有自主知識產(chǎn)權的成套技術(shù)，擁有3000噸聚合物、3000噸原絲、500噸碳纖維(1000噸在建)的工業(yè)化生產(chǎn)能力。當前，該碳纖維的每個(gè)絲束由1.2萬(wàn)根絲組成，即12K小絲束。

經(jīng)過(guò)聚合、紡絲、再進(jìn)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(xué)性能優(yōu)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(chēng)為“新材料之王”，也被稱(chēng)為“黑黃金”，在各行各業(yè)有著(zhù)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(wèn)世以來(lái)，短短幾年間，新材料已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到應用，并改變了一些領(lǐng)域的傳統做法，助力于“中國制造”。

碳纖維抽油桿，油田采油大顯身手

在今年9月舉辦的第二十一屆中國國際工業(yè)博覽會(huì )上，由上海石化、勝利油田、勝利油田新大管業(yè)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(huì )首次設立的中國國際工業(yè)博覽會(huì )大獎，成為一個(gè)以開(kāi)發(fā)、應用碳纖維新材料提升傳統采油產(chǎn)業(yè)的成功案例。

據了解，應用碳纖維增強復合材料生產(chǎn)的連續抽油桿，最長(cháng)可達5000米，成功克服了過(guò)去抽油桿需要套桿連接、起下工作時(shí)間長(cháng)，金屬桿易腐蝕、使用壽命短，運行中耗電大等缺點(diǎn)。目前，已在國內五大油田94個(gè)區塊545口井進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應用。在深抽增油、節能降耗、防腐延壽三個(gè)方向應用效果顯著(zhù)，是油田采油系統革命性的技術(shù)升級，將對我國采油行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平提升起到很大的推動(dòng)作用。

碳纖維耐磨制件，性能卓越替代進(jìn)口

今年2月，由上海石化研制開(kāi)發(fā)的碳纖維耐磨片被應用到腈綸紡絲機械設備上，并通過(guò)了設備高速轉動(dòng)耐磨實(shí)驗。這是該公司繼碳纖維齒輪問(wèn)世之后，碳纖維復合材料在工業(yè)領(lǐng)域的又一成功應用，并且，將打破耐磨制件長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口的被動(dòng)局面。

據工程技術(shù)人員介紹，高速轉動(dòng)的工業(yè)機械設備，對材料的耐磨性、耐熱性及抗化學(xué)腐蝕性有著(zhù)極為嚴格的要求。該領(lǐng)域長(cháng)期來(lái)采用進(jìn)口材質(zhì)制件，但磨損快、使用周期短的問(wèn)題始終無(wú)法有效解決。

上海石化工業(yè)用耐磨片以碳纖維增強聚醚醚酮(PEEK)樹(shù)脂復合材料為基礎，采用先進(jìn)造粒技術(shù)和擠出成型工藝加工制成，具有耐磨耐熱、抗腐蝕和自潤滑等優(yōu)異性能，使用壽命可增加3~4倍。耐磨片在該公司腈綸設備上應用之后，有效減少了生產(chǎn)過(guò)程中的絲束損傷，提高了生產(chǎn)連續性，保證了腈綸絲束質(zhì)量。

碳纖維補強技術(shù)，加固領(lǐng)域獨樹(shù)一幟

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(chǎng)改擴建項目。項目建設單位在對機場(chǎng)航站樓改造加固工程中，針對航站樓的結構特點(diǎn)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(jìn)行加固補強?！疤疾肌奔庸谭椒ê?jiǎn)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(yè)，不僅加快了工期，而且降低了工程造價(jià)。

據了解，近年來(lái)，上海石化與哈爾濱工業(yè)大學(xué)等院校在碳纖維復合材料補強領(lǐng)域攜手攻關(guān)，目前，碳纖維補強技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用于公路、立交橋、高鐵、隧道等存在病險的基礎設施維修工程，以及石油石化管道修復等領(lǐng)域，形成了豐富的應用經(jīng)驗，具有良好的示范作用。在此基礎上，由該公司和哈工大共同制訂的《碳纖維復合材料加固修復化工管道技術(shù)規范》，于今年3月通過(guò)中國復合材料工業(yè)協(xié)會(huì )復核程序，標志著(zhù)國內碳纖維行業(yè)在石油化工管道加固修復領(lǐng)域的首個(gè)技術(shù)規范正式建立。

上海石化碳纖維項目經(jīng)過(guò)3年攻關(guān)，于2018年成功開(kāi)發(fā)出48K大絲束碳纖維，由于每個(gè)絲束由4.8萬(wàn)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(shù)有了支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大動(dòng)力，在軌道交通、新能源汽車(chē)、民用航空、風(fēng)電等領(lǐng)域，將迎來(lái)更加廣闊的應用前景，助力“中國智造”。