在11月舉辦的第二屆中國國際進(jìn)口博覽會上，以上海石油化工碳纖維材料制成的自行車、皮劃艇、齒輪等產(chǎn)品亮相品牌館，令參觀者嘖嘖贊嘆：“自行車用一兩根手指即可抬起來，碳纖維材料真的神了。”
這種神奇的新一代材料由上海石油化工生產(chǎn)，采用的是自行開發(fā)的國內(nèi)獨(dú)有的NaSCN（硫氰酸鈉）濕法工藝和擁有自主知識產(chǎn)權(quán)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)化產(chǎn)能。現(xiàn)階段，該碳纖維的每個(gè)絲束由1.2萬根絲組成，即12K小絲束。
通過聚合、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%以上的強(qiáng)度高、高模量新一代纖維材料。其力學(xué)性能優(yōu)秀，比重不到鋼的四分之一，強(qiáng)度卻是鋼的7至9倍，并且還擁有耐酸堿、高模量的特點(diǎn)，被叫作“新一代材料之王”，也被叫作“黑黃金”，在不同行業(yè)有著廣泛的使用前景。
據(jù)上海石油化工副總工程師黃翔宇說明，該公司碳纖維自問世以來，短短幾年間，新一代材料已經(jīng)在眾多領(lǐng)域獲得應(yīng)用，并改變了一些領(lǐng)域的傳統(tǒng)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)博覽會上，由上海石油化工、勝利油田、勝利油田新大管業(yè)三家共同申報(bào)的“以碳纖維及其連續(xù)抽油桿研發(fā)為核心的新一代高效機(jī)采系統(tǒng)”，獲工博會首次設(shè)立的中國國際工業(yè)博覽會大獎(jiǎng)，成為一個(gè)以開發(fā)、應(yīng)用碳纖維新一代材料提高傳統(tǒng)采油產(chǎn)業(yè)的成功案例。
據(jù)悉，應(yīng)用碳纖維提升復(fù)合材料生產(chǎn)的連續(xù)抽油桿，zui長達(dá)到5000米，成功解決了過去抽油桿需要套桿連接、起下運(yùn)行周期長，金屬桿易腐蝕、使用期限短，運(yùn)行中耗電大等缺點(diǎn)。目前，已在國內(nèi)五大油田94個(gè)區(qū)塊545口井進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。在深抽增油、節(jié)能降耗、防腐延壽三個(gè)方向應(yīng)用成效明顯，是油田采油系統(tǒng)突破性的技術(shù)升級，將對我國采油行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平提高起到較大的帶動(dòng)作用。
碳纖維耐磨制件，性能優(yōu)秀取代進(jìn)口
今年2月，由上海石油化工研發(fā)的碳纖維耐磨片被用于腈綸紡絲機(jī)械設(shè)備上，并通過了設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)耐磨實(shí)驗(yàn)。這是該公司繼碳纖維齒輪問世之后，碳纖維復(fù)合材料在工業(yè)領(lǐng)域的又一成功應(yīng)用，并且，將打破耐磨制件常年依靠進(jìn)口的被動(dòng)局面。
據(jù)工程科研人員說明，高速旋轉(zhuǎn)的工業(yè)機(jī)械設(shè)備，對材料的抗磨、耐高溫及抗化學(xué)腐蝕性有著十分嚴(yán)苛的要求。該領(lǐng)域常年來使用進(jìn)口材質(zhì)制件，但磨損快、使用時(shí)間短的問題一直不能有效解決。
上海石化工業(yè)用耐磨片以碳纖維提升聚醚醚酮（PEEK）樹脂復(fù)合材料為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)造粒技術(shù)和擠出生產(chǎn)工藝加工制成，擁有耐磨耐熱、抗腐蝕和自潤滑等優(yōu)秀性能，使用期限可增加3~4倍。耐磨片在該公司腈綸設(shè)備上應(yīng)用之后，顯著減少了生產(chǎn)流程中的絲束損害，提高了生產(chǎn)持續(xù)性，保證了腈綸絲束質(zhì)量。
碳纖維補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，加固領(lǐng)域獨(dú)樹一幟
上年底，上海石油化工碳纖維補(bǔ)強(qiáng)材料首次成功使用在南京機(jī)場改擴(kuò)建項(xiàng)目。項(xiàng)目建設(shè)單位在對機(jī)場航站樓改造加固工程中，針對航站樓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和改造要求，使用“碳布”對其房頂、梁、柱、樓板等次、主承力結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。“碳布”加固方式方便，十分容易航站樓內(nèi)部混凝土曲面、受彎構(gòu)件等復(fù)雜部位的施工作業(yè)，不單加快了工期，并且減少了工程造價(jià)。
據(jù)悉，近些年來，上海石油化工與哈爾濱工業(yè)大學(xué)等院校在碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)領(lǐng)域攜手攻關(guān)，目前，碳纖維補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)已經(jīng)被普遍使用在公路、立交橋、高鐵、隧道等存在病險(xiǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施修理工程，及其石油石油化工管道修復(fù)等行業(yè)，形成了豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，擁有優(yōu)秀的示范作用。在此基礎(chǔ)上，由該公司和哈工大共同制訂的《碳纖維復(fù)合材料加固修復(fù)化工管道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，于今年3月通過中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會復(fù)核程序，標(biāo)志著國內(nèi)碳纖維行業(yè)在石油化工管道加固修復(fù)領(lǐng)域的首個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正式建立。
上海石油化工碳纖維項(xiàng)目通過3年攻關(guān)，于2018年成功研發(fā)出48K大絲束碳纖維，由于每個(gè)絲束由4.8萬根絲組成，單絲強(qiáng)度達(dá)到高性能。
48K大絲束碳纖維的面世，使該公司碳纖維技術(shù)有了支撐行業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，在軌道交通、新能源汽車、民用航空、風(fēng)電等行業(yè)，將迎來更加廣闊的使用前景，助力“中國智造”。
