2.是腈綸行業的巨頭，原絲制備技術起源於腈綸行業。近年來，由於其他化學纖維的競爭，腈綸市場逐年萎縮，而聚丙烯腈基碳纖維卻呈蓬勃發展之勢。未來十年，隨著風力發電機葉片、壓力容器、汽車軌道交通、太陽能等工業應用的發展，將引發壹場低成本的碳纖維工業革命。從目前國際碳纖維技術來看，“提束提速”是降低成本的有效途徑，提束的思路會讓原絲生產向腈綸行業靠攏。在國際上，Zaltertek已經形成了利用腈綸裝置制造原絲的成功經驗。西班牙Montefibre Carbon公司在其腈綸廠的基礎上，已開始生產80-480K原絲。在中國碳纖維發展史上，原絲和腈綸曾經是兩張皮。原絲鄙視腈綸的“粗工藝”，腈綸鄙視原絲的“小鍋炒”。隨著逐步發展，主要腈綸廠進入原絲批量生產，而“小鍋”逐年擴大，技術整合是必然趨勢。目前，我國仍然是腈綸生產和消費大國，仍然擁有相對完整的獨立工業體系和經驗豐富的技術生產隊伍，這無疑是我國碳纖維工業應用持續發展和壯大的強大基礎。我們提出“腈綸原絲歸並發展戰略”，主要是針對目前腈綸的衰落和碳纖維的快速發展，為我國腈綸行業探索壹條“老廚師煮新菜”之路。其中，廚房設備、菜譜、烹飪溫度需要更新或創新到什麽程度？希望得到國內腈綸和原絲專家* * *的聲音和討論。
人物介紹
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米·林坤
出生在新社會(全國解放49年後)，在紅旗下長大。1966年初中畢業到崇明農場鍛煉；1974年進入上海石化公司，在蘭州化纖廠(302)紡絲樓下實習。回到金山後，擔任B班紡紗操作班長。1979年，調度處任總調度員、副站長、科長；1992年任制作總監；1994年評為中石化勞動模範；1997年任浙江腈綸廠兼並調研組組長；1998年起任金永公司總經理黨總支書記；1988年通過自學考試，獲得大專文憑；2000年工商管理碩士。
退休後先後在寧波中新腈綸公司和沈恒有限公司工作，經歷了NaSCN的壹步法和兩步法，鍛煉了DMF、DMSO和DMAc兩步法的技術路線，有豐富的腈綸生產實踐經驗。
在本次研討會的第壹期，將介紹老專家郭的壹些研究和思考:
米老師準備了壹系列文章，將陸續在微信官方賬號發布:
我國腈綸行業發展現狀如何？
中國腈綸工業的解決方案——腈綸及原絲的混紡與開發
腈綸生產和大絲束原絲生產的運行模式(調度運行模式)
聚丙烯腈碳纖維絲束原絲工藝流程的設計實踐
歡迎國內蟄伏的腈綸專家和站在舞臺中央的原絲專家積極參與“腈綸原絲壹體化發展戰略”的討論。
中國腈綸工業的出路。
——腈綸纖維和原絲融合發展。
中國腈綸面臨新的發展機遇和挑戰。在確立我國腈綸未來發展目標和規劃腈綸與原絲生產並存時，簡要分析我國腈綸工業的總體情況，以評價制定腈綸工業總體目標規劃的必要性和具體實施的可行性。
中國腈綸工業的發展:日本腈綸在功能性和質量上是公認的世界最高水平，美國與國外腈綸的差距主要在技術、質量和產品品種上。中國腈綸從無到有，從少到多，從小到大，產能相當可觀。主要產品總量已居世界前列，腈綸產能擴建過程已於2010基本完成。然而，隨著世界腈綸工業的萎縮，主要表現為需求萎縮。近十年來，下遊市場對腈綸產品的需求已經飽和，並在萎縮。作為世界腈綸生產和消費中心，中國腈綸產能過剩，產能利用率低。主要問題還是提高能源、環境等化纖產品的性能來替代腈綸。與此同時，另壹方面，聚丙烯腈基碳纖維行業進入新壹輪發展，尤其是大絲束原絲。據業內預測，2030年工業級碳纖維總需求量將超過654.38+00萬噸，在這近654.38+00年內，大絲束原絲的需求量將十分可觀。年初我預測未來十年，我國腈綸纖維和原絲的比例是50:50。我認為中國的腈綸工業應該走腈綸和原絲生產並存的發展道路。
首先，中國碳纖維工業應重點發展大絲束碳纖維！中國碳纖維企業應關註大絲束碳纖維及其工業應用。最具潛力的市場是能源、汽車等工業應用，這必然是低成本大絲束碳纖維應用的廣闊市場。因為小絲束碳纖維的傳統市場如航空航天市場是壹個緩慢而有限的發展過程，運動器材市場的拓展空間有限。而且隨著技術的成熟和市場應用的推廣，大絲束的力學性能已經不僅僅是T300等級，還有T700強度等級和中高模量。當今，低成本碳纖維及其復合材料是全球發展趨勢。世界上幾乎所有的碳纖維巨頭都是由強大的腈綸工業支撐起來的。在碳纖維產業化和商品化的過程中，腈綸工業的技術基礎起著重要的作用。
其次，保持適當的產能規模。主要基於兩個原因，壹是腈綸的性能決定了只要市場還需要羊毛的性能和外觀，腈綸的商業化生產就會繼續，腈綸產品的某些特性是其他合成纖維產品所不能替代的，如其獨特的實用性能如可染性、回彈性、氣候適應性和某些抗菌特性，腈綸產品仍具有壹定的市場競爭力；其次，充分利用腈綸廠現有的聚合和溶劑回收生產能力以及公用工程的配套能力，同時利用現有的廢膠廢絲處理系統消化處理原絲生產後產生的廢絲廢膠，既減少了投資，又使低成本的原絲生產有了切實的保障和支持。我壹直認為，腈綸的工藝基礎是開發大絲束碳纖維潛力的重要評價指標。除非在技術上有革命性的突破，腈綸有強大的工業基礎，否則沒有發展大絲束碳纖維的基礎。
中國腈綸總產能維持在50萬噸/年，基本滿足國內加工需求。根據市場需求的變化，適當進口壹些亞克力品種。根據市場變化和需求，腈綸生產仍需堅持品種開發的思路，形成高附加值的差異化產品，這也是企業轉型升級的需要。腈綸生產線的後工序蒸汽定型工藝建議進行設備改造，將間隙定型改為連續定型，選擇成熟的工藝和設備，可進壹步降低能耗和運行成本。
發展大絲束原絲是中國腈綸的最佳選擇；
改革和采用大規模腈綸生產和工程系統的經驗，生產工業級大型低成本大絲束原絲，是我國腈綸企業在關鍵階段的重要發展方向，也是腈綸行業擺脫困境的最佳選擇。
充分利用腈綸廠現有的公用工程和廢橡膠、廢絲處理系統，減少投資；
充分利用熟練的技術工人和腈綸廠的管理經驗，保證生產工藝和產品質量的連續性；
充分借鑒腈綸企業對生產成本和經濟能力的深刻認識和嚴格要求，確保成本最低；
腈綸廠的技術人員和操作人員應充分尊重和深刻理解原絲生產的技術特點，將原絲技術有機地融入腈綸工業體系。
綜上所述，中國腈綸決定發展大絲束碳纖維原絲生產是壹個明智而務實的選擇，也完全符合低成本碳纖維及其復合材料的全球發展趨勢。而且日本三菱、土耳其AKSA、中國吉林化纖、上海石化、日本東麗在墨西哥和匈牙利的Zoltak腈綸廠、德國SGL收購葡萄牙腈綸廠在開發大碳纖維絲束方面的成熟可靠的經驗平臺都值得學習和借鑒。
在分析腈綸生產工藝特點的基礎上，利用現有生產設備生產大絲束碳纖維原絲存在的技術問題如下:
材料結構決定性能，聚丙烯腈基碳纖維的結構是由原絲結構經過預氧化和碳化演變而來的。前驅體的結構特征，例如* * *聚組成、致密性、細度、晶體取向和結構均勻性，以及各種缺陷在很大程度上決定了最終制備的碳纖維的性能。
聚丙烯腈原絲的結構及其對性能的影響:
聚合物鏈之間的排列和堆積結構稱為超分子結構，是決定纖維性能的主要因素，包括晶體結構和取向結構。
* * *“兩相準晶結構模型”是指相對有序的準晶區和無序的非晶區，“兩相模型”理論是確定聚合物結晶度的理論基礎。
* *聚合物的結晶結構與其性能密切相關，結晶度和晶粒尺寸隨著分子量的增大而增大。
* * *取向過程是分子在外場作用下的有序過程。PAN原絲軸向結晶度越高，纖維越致密，碳纖維的拉伸強度越高。
從以上對結構與性能關系的描述可以非常清楚地看出，聚丙烯腈基碳纖維原絲的生產工藝條件和設備必須根據碳纖維材料的要求進行設計。
1，化學成分-* * *聚成分和比例:
1.1纖維級聚丙烯腈所需性能；
分子量及其分布是聚合物的主要特性，分子量較高的聚合物對纖維的強度和模量起著非常重要的作用。可紡聚合物的分子量範圍非常寬。從加工成本的角度來看，紡絲原液中的聚合物濃度應盡可能高是合理的，因為這意味著每單位纖維需要回收的溶劑相對較少，從而降低了回收的能耗。但在規定的原液粘度下，由於聚合物濃度與粘均分子量成反比，較低的分子量肯定是理想的，所以現有生產設備中聚合物的性能顯然不能滿足生產前驅體的要求。提高聚合物分子量，提高原液粘度，適當降低原液濃度，需要綜合平衡，找到最佳匹配。
1.2聚合物的分子量受許多變量的影響。
其中關於* * *單體的種類和濃度，也就是組成比例，已經有很多文獻報道。在PAN基碳纖維的早期研發過程中，尤其是日本專利公布的那幾年，從1979到1990，原絲技術開始擺脫腈綸技術，在* * *聚合物組分、* * *單體選擇等諸多方面壹直引領著世界碳纖維技術的發展。在丙烯腈纖維的生產中，聚丙烯腈纖維由丙烯腈和通常至少壹種其它單體制備，單體MA、MMA或VA用於改善丙烯腈聚合物的可紡性和改善纖維特性。我們必須註意到，商用聚丙烯腈纖維中最常見的兩種* * *單體是MA和VA，雖然VA的低競聚率不利於聚合中的聚合物控制和鏈轉移，但正是由於其優越的低成本，所以在濕法紡絲聚丙烯腈纖維制造過程中往往選擇VA作為* * *單體，即VA具有價格優勢。結合1985以來日本三菱公司* * *單體選擇和單體配比的變化，提出目前腈綸的聚合單體和組成不適合生產碳纖維原絲，應進行調整。在相同的工藝條件下，以VA為第二單體紡制的纖維剛性稍差，纖維手感較軟。這是因為VA的側基OCOCOCH 3是用氧原子與主鏈碳相連，而MA的側基COOCH 3是用碳原子與主鏈碳相連。這是VA和MA在微觀上最大的區別，所以用VA作為普通腈綸的第二單體可以增加大分子鏈的柔性。在制備高性能碳纖維時，從結構均勻性和碳產率來看，聚丙烯腈似乎是最理想的。而聚丙烯腈預氧化時放熱峰窄且集中，容易斷絲，難以制備出性能優異的碳纖維。在聚合物中加入壹定量的聚(* * *)可以降低制備碳纖維時的反應活化能，有利於促進環化和交聯，緩解預氧化放熱反應，提高纖維的致密性和均勻性，保證碳纖維的強度。我們常說，初始聚合物的結構和性能決定了最終碳纖維的結構和性能。作為碳纖維原絲，在選擇單體時應滿足這些功能要求。
國內腈綸企業大多選擇VA作為第二單體，即生產聚丙烯腈基碳纖維的企業大多使用AN、MA、IA三元聚* * *，而國外公司的多項專利涉及使用AN基聚合物提供適合預氧化反應特性和紡絲原液粘度穩定性優異的碳纖維，也有公司采用混入其他聚合物的方法來提高碳纖維的性能。因此，選擇* * *單體的組成和含量非常重要。
由於不同單體的化學結構不同，其反應活性也不同，制備的單體組成和單體配比也不同。從已有的研究和對比分析，結果表明甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲酯(MA)、衣康酸(IA)和丙烯酰胺(AM)四種不同的單體與丙烯腈(AN)發生反應。當IA的含量增加時，聚合的總轉化率降低。在相同的濃度和溫度下，不同單體對紡絲原液落球粘度的影響最小。在98:2的配比下，AM降低預氧化溫度和緩解放熱效果最好，IA次之。
聚合過程中聚組分的分布對於合成穩定的紡絲原液具有重要意義。* * *聚組分在紡絲過程和前驅體預氧化中的作用不同，對* * *聚合物的序列分布也有不同的影響。壹般* * *單體含量控制在5%以下，也就是總量控制。日本東麗公司使用an和IA二元聚合物前驅體，相對含量為98: 2，99: 1，99.5: 0.5等。日本三菱公司更多選擇丙烯酸(AA)。