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专访 | 碳纤维专家徐樑华:贵族产品不能卖白菜价,高价值化应用很关键

提起北京化工大学碳纤维及复合材料研究所所长、国家碳纤维工程技术研究中心主任徐樑华,国内碳纤维行业几乎无人不知。近20年来,我国碳纤维产业国产化进程一步步走过来,徐樑华深入参与其中。国内碳纤维企业目前使用的主流技术——二甲基亚砜原丝技术,就是由徐樑华团队攻克的。在业内,大家都亲切地叫他“徐老师”。

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日前,徐樑华接受了《中国纺织报》记者的采访。他就我国碳纤维产业更好地发展所要攻克的关键点、在已有成绩中“光威模式”形成的示范意义、与企业合作中的一些难忘故事,以及碳纤维“龙头”企业在新阶段要想进一步提升赢利空间仍待突破的技术等重点内容做了深入讲解。


高价值化应用十分关键

我国碳纤维产业目前已经形成了二甲基亚砜原丝技术、硫氰酸钠原丝技术和二甲基乙酰胺原丝技术3项技术,但实现产业化的企业主要使用二甲基亚砜和二甲基乙酰胺原丝技术,服务于航天航空领域的碳纤维主要采用二甲基亚砜原丝技术。目前,我国具有产能规模的千吨线已有约12条,但产业化进程走得比较辛苦。

在新的竞争阶段,国产碳纤维如何更好地发展?徐樑华认为,关键点在于要实现产品的高价值化应用。事实上,面对此前在我国碳纤维产业化进程中出现的一些现实问题,徐樑华感到比较着急。

“我国碳纤维行业在发展过程中出现了同质化竞争,不少企业更多地不是从产品质量、差别化方面去竞争,而是强调价格优势。需要注意的是,碳纤维仍是‘贵族’产品,不能卖‘白菜价’。”徐樑华强调。

因此,徐樑华坚定地认为,国产碳纤维如果不走“高价值化应用”这条路,很难实现高质量发展。“在一定程度上,不在于产能要做多大,而在于要能实现高价值化应用,不该占领的领域就不要去占,比如玻璃纤维能用的领域碳纤维就不要去竞争。人家嫌碳纤维贵,就说明它的价值无法体现。”徐樑华强调。

数据或许能直观地说明这一点。2017年,我国共生产了7000吨碳纤维,其中约200吨用于军工领域,其余约6800吨用于大工业领域用。实际情况却是,生产200吨军用碳纤维的企业实现了赢利,而生产6800吨工业用碳纤维的多数企业则处于不同程度的亏损中,且前者形成的产值与后者的产值相当。

“中国碳纤维要靠用出去,而不是靠卖出去,要通过应用提高产品价值。”徐樑华强调。


“光威模式”具有样本意义

在国产碳纤维高价值化应用方面,“光威模式”被奉为典范。光威碳纤维主力供应我国军用航空航天领域,是民营企业与军工领域合作的标志性企业。

徐樑华强调:“光威碳纤维发展至今,对我国碳纤维行业最大的启示和示范意义,正是在于它实现了产品的高价值化应用。当初,如果光威碳纤维也走大工业化普通应用路线,那日子就不会像现在这么好过。”

在徐樑华看来,“光威模式”目前已经走上了一条良性循环的发展道路。16年来持续的攻坚克难使其掌握了工程化、产业化关键技术,而在持续的巨大投入后,产品的高价值化应用使企业连续赢利。2017年成功上市后,资本市场更使其“如虎添翼”,能够摊薄财务等综合成本,这都能在一定程度上减轻因持续的技术研发投入给企业带来的财务压力。

2017年,威海光威复合材料股份有限公司的碳纤维军品实现营收5.26亿元,同比增长11%,占公司主营收的比重为56%,2016年这一占比为75%;其碳纤维及织物的毛利率为78.02%,同比提高0.72%。

    

徐樑华进一步指出,“光威模式”对国内碳纤维行业的示范意义还体现在多方面。

一是自2002年进行工程化设计,企业便坚持创新。光威碳纤维在起步阶段使用的是二甲基亚砜原丝技术,但光威借鉴、吸收该技术后,没有固守,而是大胆进行改进、创新。当时,国内使用的碳纤维纺丝设备在水洗环节是叠加式的,但光威把叠放的设备变成了水平式的。“这样更好操作,当然投资也高一些。但是,在我国碳纤维还处于摸索阶段时,通过创新使装备更好操作,实际效果很好,这对于全行业很有借鉴意义。”徐樑华说。

二是提速。光威是国内碳纤维企业中第一家把预氧化碳化速度提上去的。当时,既要提高预氧化碳化走丝速度,又要保证充足的预氧化时间,怎么办?光威在整个碳纤维生产工艺环节增加了一个氧化炉,把国际上通用的两个氧化炉、4分区变成了3个氧化炉、6分区,这在国际上也形成了独家技术。

    

同时,光威是国内第一家建设千吨级碳纤维生产线、第一家做高强高模碳纤维的企业,其高强高模碳纤维产能目前居国内首位。

据介绍,光威T800H一条龙项目已完成主导工艺评审,并完成数字化车间评审,具备批量生产能力,正在进行工程化应用验证。M40J一条龙项目已完成主导工艺等评审和复合材料验证,经第三方评价, 碳纤维性能全面达标。M55J项目与北京化工大学合作,相继突破关键技术和工程化制备,产品性能达到国际同类产品水平,通过 “863”项目中期检查,同时作为参研单位获批承担国家级应用项目,正在配合应用单位进行复材性能评价。

“近十五六年,在中国碳纤维取得有序发展的过程中,在工程化、产业化的每个关键节点上,光威始终是行业第一家勇于实践的企业,而且它在工程化中敢于大胆进行技术创新和突破。如今,光威已成为我国军用碳纤维领域市场占比最大的企业,航空领域用的碳纤维,只有一两个型号是其他企业生产的。目前,光威的高强高模碳纤维还进入航天领域。光威碳纤维解决的是我国国防军工领域的安全问题,这也是国家重视它的原因。”徐樑华强调。

据介绍,为了保证安全性,美国等发达国家形成一个惯例,涉及国家安全领域的碳纤维及复合材料不能依靠进口,只能使用本国生产的。目前,中国在国防军工用碳纤维领域也实行这一原则。由此,也足见“光威模式”的价值。

“今后,预计国防军工用碳纤维的需求量还将扩大,而且,该领域对于国家的意义远不是企业赚了多少利润那么简单。”徐樑华说。


 “军民融合”之路历经考验

徐樑华指出,“光威模式”能成为“军民融合”的典范,除了企业自身的因素,也离不开历史机遇。从这个意义上讲,“光威模式”在中国难以复制。但机遇从来不会无缘无故地眷顾某一个人或某一家企业,历史性机遇为何会青睐光威而不是别的企业?

“最初,光威进行碳纤维研发的时候,根本想不到会有那样的历史机会,但能抓住重大历史机遇,就要归功于光威的创始人陈光威。”让徐樑华感受非常深的是,为了攻克技术难关并解决产业化中遇到的种种问题,陈光威非常善于使用专家“外脑”。

“他集思广益,善于把国内碳纤维研发的力量很好地利用起来。生产中一遇到问题,他就给我打电话,说,徐老师,你来一趟吧。”徐樑华说。

只要徐樑华一去,陈光威就会带着一批技术人员与徐樑华交流。那时,光威的会议室常常会出现这样的景象:这边一排座位上只有徐樑华,而对面的那排座位都是满座。

有时候,徐樑华和陈光威团队间的讨论并不是要解决某一个具体问题,而是要聊企业在做碳纤维产业化的过程中可能想不到的地方。“中国企业往往技术力量偏弱,尤其是科研力量偏弱,国企也存在这个问题,何况是民企,但陈光威用‘外脑’用得非常好。他给光威建立起一个专家库,而且是真用,而不像有些企业建立的专家库基本属于摆设。”他感慨。

徐樑华还介绍,当初,当我国军用航空领域要用碳纤维时,国内能生产出合格碳纤维的企业不多。由于航天领域率先启动了应用考核,航空领域需要另寻合作单位,光威最终被选中,可这个过程相当磨人。

“2005年,我国军工领域与我国碳纤维企业尚属第一次合作,此前,该领域基本都使用进口碳纤维。用户习惯了使用进口碳纤维,所以对国产碳纤维的各项标准也按照进口产品的标准去要求。当时,航空领域提出了36个指标,要求非常苛刻。但面对那么苛刻的要求,陈光威坚持了下来。”徐樑华感慨。

从2005年开始,光威碳纤维在技术攻关各个阶段的性能测试,都由位于北京化工大学的国家碳纤维工程技术研究中心承担。徐樑华回忆:“直到2008年前后,光威碳纤维产品的各项性能检测指标才稳定了下来。国产碳纤维的指标常有一个通病,就是单值指标比较好,但稳定性和一致性不太好,光威碳纤维当初也存在这个问题。当时,CV值不稳定很磨人,这十几年来,军用碳纤维一直在攻克离散问题。高分子材料在稳定性方面存在一定波动范围,但军工用材料要求波动尽可能小。经过几年的努力,光威碳纤维的综合性能指标比同类的进口产品更好,其强度指标更高,应用时力学性能可以更好地发挥。所以,航空领域那时便开始用光威碳纤维。但在那个过程中,有时候我们检测的结果显示,光威碳纤维的部分性能不符合航空方面的要求,大家都非常着急,根本记不清这期间经历了多少个来回。”

还有一件事至今让徐樑华印象深刻。有一次,他去光威碳纤维的生产车间参观,当时,陈光威看见地上有一根碳纤维丝,便弯腰捡起来。

    

对此,徐樑华指出:“光威碳纤维有次品,但是没有废品。即便性能稍差一些、不能满足军品需求的碳纤维,用来做复合材料性能却相当好,光威本身生产复合材料和渔具,材料可以自己用。而一般碳纤维企业的产品,如果性能不达标便没法卖出去,就会形成库存;如果降价销售,生产成本就可能收不回来。这也是光威碳纤维能够成功的一个重要条件。”

“如今,大家都觉得光威碳纤维‘修成正果’,做军工应用的碳纤维利润很高,可当初这个修炼的过程非常痛苦,非常磨人。军工用考核对碳纤维材料生产企业是一种磨练,其要求非常苛刻,真的就像‘要掉一层皮’。如果当初不是有着强烈的为国家做贡献的情怀,陈光威根本犯不着那样痛苦,直接退缩回去就可以了。当然,熬过了艰难,才有现在的好日子。可在当年那种情况下,根本看不见尽头,如果是一般人可能就退缩了,但他没有。”徐樑华感慨。


“提速+提束”奋战低成本化

国产碳纤维接下来更好地发展,还要进一步突破低成本化制造。

此前,一个基本的观点是,采用“干喷湿纺”工艺(干湿法)制备的碳纤维主要用于工业领域,生产军用碳纤维则主要使用湿法工艺。但徐樑华表示,目前,这二者之间的边界正在模糊,尤其是在大力推进“军民融合”背景下,推进融合很重要。

徐樑华介绍,干湿法在军用碳纤维产品生产中其实可以使用,它与用湿法生产产品的不同在于界面结合力。用湿法生产的碳纤维结合力更高,用干湿法生产的结合力则低一些。如果对界面结合力要求不是太苛刻,军用碳纤维也可以用干湿法生产。目前,国外一些企业采用干湿法生产碳纤维的主要目的就是降低生产成本。所以,下一步,如果我国军工用品市场开始对材料成本有要求,干湿法预计也将会进入军用碳纤维生产领域。

但他同时指出,从实际情况看,国产碳纤维在军工领域应用只有十几年时间,对于材料的选择非常慎重,所以,当前航空航天领域的军用碳纤维,能用湿法生产的就不用干湿法。特别是高强高模碳纤维,产品表面惰性很大,更需要用湿法生产的产品表面所具有的粗糙度。所以,为了保证复合材料的性能,国内生产高强高模碳纤维的企业目前都采用湿法。不过,在兵器等某些特殊军工用材料领域,不能用湿法而只能用干湿法生产的,则是采取干湿法。

那么,湿法工艺生产的军用碳纤维有没有可能实现低成本化?“可以。”徐樑华非常肯定地说道。他介绍,国外航空领域用的碳纤维丝束,由此前的3K、6K、12K,发展到目前的24K,已开始用大丝束,大丝束生产工艺本身就意味着生产效率提高。而如果同时采用大丝束和干湿法,就能实现低成本化制造。

“提速和提束,低成本化制造的关键就在于这4个字。”徐樑华强调。在此背景下,进一步实现低成本化制造也是光威碳纤维接下来要突破的关键点。

徐樑华指出,一是走大丝束路线。目前在国外,部分军用碳纤维已开始走大丝束路线,如果光威也朝着大丝束方向努力,有望进一步实现低成本化。二是进一步提高产业化技术,使大设备的产能有效释放,这样规模优势将能进一步凸显,成本预计也能降下来一部分。

而继续提高产业化技术也是我国碳纤维行业必须攻克的难关。“国产碳纤维企业继续解决产业化技术问题迫在眉睫,包括工艺技术、装备技术,以及工艺与装备的协调,这不只是解决产品贵不贵的问题,而是解决企业能不能活下去的问题。”徐樑华强调。