當記者再次走進江蘇恒神股份有限公司(以下簡稱“恒神股份”)的車(chē)間,從預氧化到低溫碳化、高溫碳化環節,高大、整齊排列的各式設備(bèi)正在高效運轉,整個車(chē)間一派熱氣騰騰的繁忙景象,與幾年前記者第一次走進這裏的情景形成很大反差。
乘著(zhe)國産(chǎn)碳纖維經曆新一輪難得“黃金機遇期”的東風,作爲行業龍頭企業之一的恒神股份從2020年下半年開始步入一個新發展階段。恒神股份牢牢堅持以科技創(chuàng)新爲引領,緊盯行業趨勢、搶占變(biàn)革先機,推動科技創(chuàng)新持續走深走實,将創(chuàng)新“基因”不斷融入高質量發展“血脈”。
幾年來,恒神股份在新産(chǎn)品研發和産(chǎn)業化方面有哪些新突破?在應用領域拓展,尤其是航空等高價值應用市場(chǎng)拓展方面有哪些進展?其擴産(chǎn)項目榆林恒神的建設情況如何?公司下一步的整體發展思路又是什麽?
重點碳纖維技術不斷突破
恒神股份隸屬於陝西煤業化工集團,業務覆蓋全産業鏈是其典型特點。其碳纖維年産能爲5000噸(dūn),織物和預浸料年産(chǎn)能爲1500萬平方米,高性能樹脂年産(chǎn)能爲1200噸(dūn),複合材料制件年産(chǎn)能爲5000噸(dūn),而且具有碳纖維複合材料制件、航空複合材料結構件的研發和生産(chǎn)能力。
公開的财報(bào)數據(jù)顯示,今年上半年,恒神股份實現營業收入4.39億元。
幾年來,恒神股份在新産(chǎn)品研發方面不斷突破,重點開發瞭(le)HF60(T1100級(jí))、HF55M(M40X級(jí))高性能碳纖維,以及低成本大絲束(50K)碳纖維等新産(chǎn)品。
财報(bào)數據顯示,今年上半年,公司研發(fā)投入共4769萬(wàn)元,同比增長(zhǎng)4%。
尤其值得注意的是,恒神股份在超高強(qiáng)高模碳纖維研發(fā)和工程化方面取得重大突破。
由江蘇恒神股份有限公司、中國科學院甯波材料技術與工程研究所和哈爾濱工業大學共同承擔的“超高強高模碳纖維(HF55M)工程化關鍵制備(bèi)技術”項目近日通過瞭(le)由中國紡織工業聯合會組織的鑒定。鑒定委員會認爲,項目成果達到國際先進水平。
高模碳纖維又稱“石墨纖維”,是一種含碳量在99%以上的高性能碳纖維。這種纖維具有高比模量、熱膨脹系數小、尺寸穩定等優點(diǎn),是衛星和航天器主體結構、功能結構和防護結構等不可替代的關鍵材料,也是一種性能獨(dú)特的軍民兩用工業材料。


恒神的産(chǎn)品主要應用於(yú)航空航天、新興市場和工業市場。(資料圖片)
“目前,高模碳纖維廣泛應用於航空航天、體育器材、民用高端産品等先進複合材料的應用領域。尤其是在航天領域,高模碳纖維的市場份額達到50%左右。”恒神股份總工程師錢鴻川向記者介紹,“高模碳纖維是航天器各級結構的核心關鍵材料,是未來航天材料發展的重點。”
據介紹,傳(chuán)統的高強碳纖維具有高拉伸強度和高斷裂延伸率特征,但抵抗變(biàn)形能力較弱;高模碳纖維則具有高拉伸模量,但強度和斷裂延伸率(0.7%-1.2%)較低。高強高模高韌性碳纖維兼顧以上兩類碳纖維的優點(diǎn),具有高拉伸強度、高拉伸模量和高斷(duàn)裂延伸率(≥1.5%)的特點(diǎn),能夠滿足高模碳纖維應用工藝性,提高碳纖維性能利用率,提升複合材料拉伸性能。
錢鴻川介紹:“這幾年,國外新型碳纖維的發(fā)展,不再是一味追求超高拉伸強度,而是向著(zhe)高強度、高模量、高延伸率‘三高’方向發(fā)展,向著(zhe)與應用目标契合的方向發(fā)展。”
“超高強高模碳纖維(HF55M)工程化關鍵制備(bèi)技術”項目開發瞭(le)連續長周期聚合及高分子量、窄分布聚丙烯腈紡絲原液制備(bèi)技術,研發出高溫高濃凝固成型技術,研制出聚丙烯腈纖維預氧化碳化結構調控與納米缺陷控制技術。結合複合式電化學表面處理工藝,形成瞭(le)完整的超高強高模碳纖維工程化技術。
恒神股份總經理張明表示,公司擁有生産(chǎn)超高強(qiáng)高模HF55M碳纖維的能力。産品經第三方檢測,碳纖維拉伸強度≥5800MPa, 碳纖維拉伸模量≥377GPa,斷裂伸長率≥1.5%。這款産品通過瞭(le)多家應用單位多批次試用,已實現批量銷售,能夠滿足未來國防及高端裝備(bèi)領域對碳纖維複合材料性能均衡化的要求。
“國内碳纖維産業新一輪蓬勃發展,不僅帶動瞭産業鏈上遊的碳纖維生産企業生産規模的擴大,還使企業紛紛加快瞭研發節奏。”中國科學院甯波材料技術與工程研究所高級工程師錢鑫表示,随著碳纖維國産化進程加速,将進一步促進碳纖維及其複合材料制造技術的提升,也将促進碳纖維全産業鏈的高質量發展。
積極拓展高附加值市場
航空領域向來是全球碳纖維及其複材企業重點拓展的高端應用市場(chǎng)。面對近幾年全球市場(chǎng)新競争格局,民用航空領域成爲國産(chǎn)碳纖維龍頭企業重點拓展的應用市場(chǎng)。
随著(zhe)國産大飛機項目産業化進入新階段,我國對先進航空零部件自動化制造的需求不斷增長,對自動鋪放設備(bèi)的需求快速增長。恒神股份依托全産業鏈優勢,圍繞大飛機、通用飛機、無人機的複合材料結構件進行設計研發,把材料、設計、制造一體化的複合材料開發和應用理念落實到産品服務中。
張明介紹,恒神股份目前擁有先進的自動鋪絲機、鋪帶機各一台。設備的引進,對於(yú)承接民用大飛機相關任務提速提産有較好的支撐,同時,對材料國産化推進也發揮瞭(le)較大作用。“近幾年,公司從(cóng)材料、制件工作包方面同時著(zhe)手,随著(zhe)材料項目的進展及工作包承接,恒神股份與中國商飛的合作逐步加深。”
記者瞭(le)解到,此前,恒神股份還開展瞭(le)大飛機後機身壓力框、帽型加筋壁闆等典型結構部件的試制,預浸料的複合材料性能和工藝性均滿足相關要求。這幾年,恒神股份研發(fā)瞭(le)高增韌樹脂及其預浸料、高強中模碳纖維預浸料等材料體系,以及航空、航天等領域應用的系列複合材料制件等。
“跟随國家民機自主可控發展戰略,恒神T800級産品在相關部件中開始配合國産化應用。長遠看,大飛機研制過程中均有典型結構的國産材料需求,待成熟度提升後,将逐步實現碳纖維複材國産化替代。”張明說。
公開的财報(bào)數據顯示,上半年,恒神股份高附加值業務市場(chǎng)實現銷售收入1.88億元。
此外,恒神股份在風電(diàn)等市場(chǎng)的應用也不斷拓展。
恒神股份副總經理潘毅介紹:“公司在風電市場(chǎng)主推碳纖維拉擠闆和碳纖維織物兩類産(chǎn)品,目前産(chǎn)品批量供應給遠景能源、上海電氣和明陽智能三家國内風電頭部企業。”
總體來看,恒神股份的産品主要應用於(yú)航空航天、新興市場和工業市場等。其中,航空航天市場主要包括防務航空航天及民用航空,新興市場主要包括風電、光伏和氫能等,工業市場主要包括建築補(bǔ)強、體育休閑等。
“長期以來,由於碳纖維應用技術開發難度較高,研發設計時間長、研發投入大、生産成本高,造成高端産品價格昂貴,仍存在大規模普及的潛力。我國碳纖維的主要應用領域,目前仍然是以體育休閑、風電葉片、建築補強等應用标模碳纖維的工業市場爲主。包括恒神在内的幾家企業的高端産品,能夠應用於民用航空、武器裝備等高附加值領域。”潘毅表示。
“内外兼修”擁抱市場機遇
伴随著(zhe)國産碳纖維新一輪的規模擴張,多家在技術、研發、工藝配套等綜合方面水平領先的龍頭企業快速擴大規模。恒神股份也在陝西榆林投資建設瞭(le)新項目——榆林恒神新材料有限公司。
榆林恒神總經理方新軍表示,公司拟在陝(shǎn)西榆林投資建設(shè)2萬噸/年高性能碳纖維生産(chǎn)基地,一期一階段項目投資13.2億元(含土地使用權),後續規劃及項目建設節奏将根據市場變(biàn)化和技術疊代情況分步、分期實施。
方新軍表示,榆林恒神項目一期一階(jiē)段将建兩條生産(chǎn)線,年産(chǎn)能爲5000噸,計劃2024年12月建成,2025年一季度末将具備(bèi)投産(chǎn)條件,後續生産(chǎn)線将按市場需求逐步投産(chǎn)。大絲束碳纖維生産(chǎn)線每條年産(chǎn)能爲2500噸,主要産(chǎn)品爲HF20-50K和HF30-50K,主要面向風電、軌道交通等市場。幹噴濕紡碳纖維生産(chǎn)線年産(chǎn)能爲2500噸,主要産(chǎn)品爲HF30T-12K/24K、HF40T-12K/24K,主要面向光伏、氫能和民用航空等市場。
在規(guī)模擴張基礎(chǔ)上,恒神股份還将持續修煉内功。
爲提高産(chǎn)品性能穩定性,公司開發(fā)的PTS追溯系統已上線運行,該系統可對生産運行情況、工藝參數等建立數據庫,能夠進行多維度分析,實現全流程的精確(què)控制。同時,公司積極引進技術人員,對生産設備(bèi)和工藝進行優化,爲産品穩定性提供支撐。通過持續的技術積累和技改創新,公司對産品工藝全流程的穩定性控制水平大幅提升,産品的質量合格率和産品性能業内領先。
潘毅說:“未來幾年,我們的發展重點包括三個方面:一是通過工藝和材料創新,鞏固並(bìng)提升在重點市場的地位,持續優化成本和性能;二是在工業市場上不斷開發針對新應用領域的高附加值産(chǎn)品,拓展複合材料的需求版圖;三是以現有的海外基地作爲支點,積極開發複合材料成熟市場。科技創新、降本增效、提升質量、開拓市場,将始終是我們的工作重點。”
對於碳纖維的市場發展前景,潘毅表示:“雖然今年碳纖維價格處於(yú)回歸狀态,但從另一個角度看,這也有助於(yú)加速碳纖維新應用市場開發,激發新需求。而且,碳纖維是一個不斷疊代的高技術産(chǎn)業,尤其是在高附加值應用領域,高性能碳纖維材料仍然具有優勢。碳纖維及其複合材料作爲一種用途廣泛的新型材料,市場需求的增長來自於(yú)存量市場的增長,更重要的是來自於(yú)對傳統材料的升級替代,這是一個有無窮潛力的市場。”

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