2022年7月20日，中国纺织工业联合会组织召开了由山东开泰石化股份有限公司、山东大学、山东越神新材料科技有限公司共同承担的“干法纺高性能PAN基碳纤维原丝产业化关键技术与装备研发”项目科技成果鉴定会。

由中国工程院蒋士成院士和中科院山西煤化所吕春祥研究员领衔的专家组听取了项目组汇报，审阅了相关材料，观看了生产现场视频，一致认为项目整体技术达到国际先进水平。项目研究成果简要介绍如下：

项目研究背景：

近年来，国内外正在通过开拓新型的、廉价的、可替代的碳纤维前躯体（如木质素纤维、工业腈纶、聚乙烯纤维）以及开发新的工艺方法降低碳纤维生产成本。目前，商业级的碳纤维主要为PAN基碳纤维，原丝主要采用湿法和干喷湿纺工艺制备，开展大丝束、低成本原丝制备技术研究是行业正在攻克的重点方向。

  山东大学与山东开泰石化股份有限公司的科研团队，经过多年研究，提出并建立了三步法干法纺高性能PAN基碳纤维原丝生产工艺技术，自主研发了专用关键装备。该项目以目前已有工业化腈纶设备为硬件，设备投资小，生产运营成本低，作为新开发体系，无规律可循，需要对新的工艺路线进行探索，解决了稳定制备过程中的诸多关键技术难题，对于丰富我国PAN基碳纤维原丝制备工艺和实现碳纤维低成本规模化生产具有重要意义。

  项目主要创新点：

  项目攻克了干法纺PAN基碳纤维原丝制备关键技术。自主研发了非金属离子引发水相沉淀聚合工艺，实现了高效、可控聚合，解决了金属离子脱除的技术难题，提高了碳纤维原丝品质；研究了初生纤维在甬道高温下成型机理，开发了高温DMAc溶剂单扩散成纤技术，形成了纤维特有“犬骨形”截面；研发了初生纤维专用高效无损伤收丝技术，解决了初生纤维收丝质量稳定性问题。项目自主研制了可视化夹套玻璃釜聚合系统、高效螺杆强制溶解装置、专用初生纤维收丝机、多段压力自适应蒸汽牵伸机、强效射流水洗机等关键装备，实现了干法纺丝工艺与装备的高效匹配。

  项目产业化及应用情况：

  项目已建成千吨级干法纺高性能PAN基碳纤维原丝生产线，实现了稳定运行，满足工业化生产基本要求，丰富了我国PAN基碳纤维原丝制备工艺路线。产品碳化后经检测，主要性能达到国标GQ3522指标要求。

  蒋士成院士指出，干法纺PAN基碳纤维原丝工艺是碳纤维原丝加工技术的创新，具有独特的技术特点，建议进一步加快产业化进程。

  项目成果单位简介：

  山东开泰石化股份有限公司前身是淄博化学纤维总厂，是我国以“技贸结合”方式首次引进美国杜邦公司干法腈纶工艺和部分成套装置的国家“八•五”重点建设工程，1993年4月15日实现一次投料试车成功。1997年，淄博化纤总厂划归齐鲁石化。2004年7月，腈纶实业部改制为开泰石化。2015年2月，开泰石化实现新三板挂牌。目前公司拥有丙烯酸及酯联合生产装置、工业白油生产装置等，是高新技术企业、山东省石油和化学工业100强企业、山东省2022年度“专精特新”中小企业、市级管理标杆企业。公司高度重视新技术新产品研发，与中国石化科学研究院、山东大学、北京化工大学、山东理工大学、中国科学院大连物理化学研究所、中国科学院兰州物理化学研究所、中石油吉林化工工程有限公司等科研院所，保持多年的交流合作，拥有山东大学-开泰石化功能性纤维工程技术联合研究院、山东省丙烯酸酯工程技术研究中心、淄博市丙烯酸及酯工程技术研究中心等研发机构。

  山东大学是一所历史悠久、学科齐全、学术实力雄厚、办学特色鲜明，在国内外具有重要影响的教育部直属重点综合性大学，是国家“211工程”和“985工程”重点建设的高水平大学之一。作为国家首批重点建设的“211工程”、“985工程”和“双一流”大学，9个学科的学术影响力和贡献能力跨入世界前1%。山东大学碳纤维中心创建于1992年，创始人：留英博士蔡华甦教授。拥有教授、副教授等专职研发工作人员90余人。在高性能纤维生产工艺仿真与控制领域具有丰富的经验，先后完成多项“863”、“973”国家级课题，完成3000吨级PAN原丝生产线自动控制系统开发、500吨级/800吨T700碳纤维生产线控制系统开发、 年产1.5万吨新溶剂法纤维素纤维生产全流程生产控制系统开发、200吨级莱赛尔纤维长丝中试线设计及控制系统开发、高性能碳纤维原丝制备工艺人工智能优化技术研究，登记软件著作权10余项。

  山东越神新材料科技有限公司是山东开泰石化股份有限公司全资子公司，成立于2020年4月，致力于干法纺高性能PAN基碳纤维原丝产业化关键技术及装备研发技术成果的落地，实现碳纤维原丝规模化、产业化生产制备。