磨剑四十载 突围碳纤维

○ 文／本刊记者 王秀娟

磨剑四十载 突围碳纤维

○ 文／本刊记者 王秀娟

碳纤维人将以“敢为人先、不畏艰难、合力攻坚、忘我奉献”的登天精神为指引，肩负起推动新一代增强材料革命的重任。

6月16日下午18时37分，“神九”准时发射。在大部分人守在电视机旁的同时，也有为数不多的幸运儿得以酒泉现场观看“神九”的发射。其中就有几名是来自中国石化集团的劳模代表。他们之所以能亲历这一历史瞬间，是因为中国石化集团旗下的润滑油分公司乃是支持“神舟”系列宇宙飞船多次发射的航天合作伙伴。

一个国家的飞天梦是全国人民共同努力的结果，这其中，当然包括了石油石化人的心血与汗水。多少不为人知的石油石化人不计名利、默默耕耘，为的就是打造通往天空的“登天梯”。

有这样一个身影，每天都在排列整齐、蓝瓦白墙的厂房里的各个车间游走，他头顶宝石花的防空帽，脸上架着一副眼镜，一身灰白色工装显得格外素净，与人交谈时脸上总是洋溢着真诚的笑容，耐心地给厂区工人做着指导和讲解。他就是中国石油某石化企业碳纤维厂的厂长鲁中易（出于保密要求，本文使用化名）。

与鲁中易一样，这普通车间里的每一个工人，都有着一个“飞天梦”，他们手里的高分子石化材料——碳纤维，就是这个通向“飞天梦”的“登天梯”。在这个车间里发生的故事，可以说是石油石化人为我国航空航天事业做贡献的一个缩影。

突破技术封锁 续写“登天”精神

碳纤维是一种兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征的化工新材料，是新一代的增强纤维，以其独特、卓越的理化性能，广泛应用在火箭、导弹和高速飞行器等航空航天业。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的飞机、卫星、火箭等宇宙飞行器，不但推力大，噪音小；而且由于其质量较轻，所以动力消耗少，可节约大量燃料。

事实上，我国的碳纤维研究起步并不算晚，从上个世纪70年代开始就已经开始对碳纤维事业的追求，但由于科技创新的投入不足和市场因素，和国际先进水平比，我国大多数产品的技术水平较低，更没有什么路径和经验可循。

2002年，鲁中易被委派进行这一项目的攻关。当时，我国刚刚开始对碳纤维生产工艺的探索，国内没有任何可以借鉴和参考的资料。国外销售到国内的碳纤维民用产品也要提前签合同，连生产下来的边角余料都要放到固定的仓库，回收后运回国外。

“封锁得太厉害，我们就连想看一下碳纤维成品、摸一下手感都办不到！”鲁中易感慨地说。

千里之行，始于足下。

没有工艺技术，鲁中易带领科研人员从工艺配方开始摸索；没有设备，他就组织项目组自己设计制作。为了中试装置的投料试车，他连续半个多月没有回家，在装置上跟踪工艺参数的变化，随时调整。每天夜间12时，正是项目组主要成员开会的时间，总结一天的试验情况，研究下一步的试验方案。虽然他每天只睡两三个小时，但是第二天清晨，人们依然会看到他精神抖擞的进入现场。就这样，在他的带领下，2003年项目组终于取得了碳纤维原丝中试装置一次贯通运行的重大突破。

碳纤维四十年磨一剑。能够造出我们国家自己的碳纤维，是广大技术人员和工人艰苦奋斗、自力更生、勇于创新、不怕困难取得的一个令人振奋的成果。——国务院总理温家宝

为了白丝变黑丝 宁愿黑发变白发

原丝是碳纤维生产的中间产品，鲁中易习惯叫它白丝。在原丝工艺的开发阶段，原丝截面肾型、有孔洞等问题迟迟不能解决，影响了原丝产品性能。为了解决原丝截面不圆的问题，鲁中易决心不拿下这个堡垒，绝不回家。他每天进入现场，调整工艺，有时候一连20几个小时连续试验。实在困了，就让其他人盯一下，匆匆打个盹，还嘱咐试验数据一出来，要马上告诉他。

最后，通过对生产试验全程监控，鲁中易找到了导致产品强度指标波动的根本原因，问题就出在凝固浴那里。凝固浴条件是保证生产高质量原丝最重要的控制参数，因为凝固成型条件达不到要求，碳纤维原丝断面就出现了孔洞，达不到攻关任务书中要求的圆形，影响了产品性能。鲁中易翻阅了大量的文献资料，反复开展试验查找初生纤维的成型条件。最后，他提出将低温成型改为高温快速成型的试验方案。十几天后，终于生产出了圆形切面碳纤维原丝产品，所有指标全部合格。鲁中易的脸上露出了欣慰的笑容。

原丝是碳纤维生产的中间品，它的质量将直接影响到碳化单元的生产，攻克原丝关键技术瓶颈为碳纤维成套工艺技术开发奠定了坚实的基础。

原丝断面问题解决了，并不代表就能顺利生产出碳纤维，接下来一个更艰巨的任务摆在了鲁中易的前面：将原丝变成“黑丝”，也就是将中间产品的原丝制成真正的碳纤维产品。为了攻克这一大难关，在碳纤维研发的过程中，鲁中易有了这样的一句名言：“宁让黑发变白发，也要把白丝变黑丝”。这句口号已经成为该企业“登天”精神的现实写照。

从碳纤维中试装置流程打通的那一刻起，碳纤维粗细不均、灰分含量高这两大难题就令鲁中易在生产试验中伤透了脑筋。“只有解决这两大难题，我们的碳纤维才能满足航天和国防的要求。”鲁中易说。

鲁中易带领科研人员从头开始，不仅对每一个工艺配方，每一道生产工序进行全面查找确认，而且带头上生产线进行操作，摸索、修订工艺控制参数。他们将连续聚合改为间歇聚合，完成间 歇聚合釜的放大试验后，粗细不均的问题得到了解决， 产品的稳定性得到明显提高，达到了设计要求。

灰份含 量攻关，让他们在无数次失败中得到了锻炼。每一次的失败对科研人员来讲，都是一次沉重的打击，都是一次痛苦的煎熬。2007年10月20日，当灰分试验数据显示灰分含量已经降到了0.3%以下时，试验装置沸腾了。这意味着我们的碳纤维产品全部达到了航天标准。这一天，距离国家下达的最后研发期限只剩10天。

突围产业化 领航碳纤维

碳纤维是一种无机高分子纤维，属于石油石化产品中“高、精、尖”的一类。在航空航天领域，碳纤维的应用约占30%左右，并且以每年12%的速度递增，还有一部分适用于体育休闲用品，但大部分还是用于工业。目前，汽车构件、风力发电叶片、建筑加固材料、增强塑料、钻井平台等碳纤维新市场也正在兴起，压力容器、医疗器械、海洋开发、新能源等领市场也有待开发。

任何“高、精、尖”的产品除了致力于专有领域之外，最终，都是要往产业化路子发展，否则，其产品的研制生产就失去了意义。美国和欧洲多家研究机构采用不同模型和方法对投资航天领域的回报率进行评估，其评估结果是——每投入1元，将会产生7～12元的回报。碳纤维的科研突破也要向产业化方向发展。

2008年3月，随着百吨级碳纤维项目的立项，鲁中易所在的企业开始了工业化生产的第四次攻关。从设备技术交流、订货、工程建设等方面建立绿色通道，特事特办，提供物资保障，全力支持和满足碳纤维产业化建设。在项目建设过程中，公司科学组织调整安装方案，缩短设备到货的安装周期，仅用10个月的时间就完成了建设任务，为装置按时开车投产创造了条件。

2009年5月16日，随着百吨级碳纤维装置聚合单元的阀门一道道打开，聚合单元一次投料成功了，这标志着碳纤维工业化生产取得圆满成功，一举突破了碳纤维工程放大和工业化生产两大难题，填补了国内空白。

在此基础上，他们连续作战，开发出了千吨级碳纤维工艺技术软件包，形成了碳纤维立体发展战略。

●一以贯之的品质带来信任。兰州石化曾为“神六”提供航空液压油，又为“神八”、“神九”立新功。 摄影/常 宁