一，原材料

如果原丝不均匀，里面含有很多杂质或者缺陷，这些缺陷就会传给碳纤维，所以要想造出好的碳纤维必须有好的原丝。纤维状碳材料需要利用含有碳原子链的高分子进行炭化来得到。经常用来炭化的高分子有三种：纤维素（Rayon）、聚丙烯腈（PAN）、沥青（pitch），今天讲的是聚丙烯腈。原 丝是怎么来的呢？是用聚丙烯腈进行纺丝做出来的。聚丙烯腈是粉末，首先将聚丙烯腈溶于一种溶剂，出于保密的考虑，我不会告诉你这种溶剂叫二甲基亚砜。聚丙 烯腈可以溶于这种溶剂，但是不能溶于水，但这种溶剂可以和水无限互溶。我们将聚丙烯腈与这种溶剂混合物通过类似淋浴似的喷丝头喷出来，喷到这种溶剂的水溶 液里，因为聚丙烯腈不溶于水，遇到水会凝固成一根根的聚丙烯腈原丝，这时候的原丝非常粗，同时原丝里面的溶剂要扩散出来，我们会通过n级溶液进行扩散。这 里的溶液浓度是逐级降低的，有利于溶剂向外扩散。等扩散完之后，原丝就会进入水洗阶段，这个时候在往前走的时候给它施加牵引力，原丝就会在牵引力的作用下 慢慢变细，之后通过致密化，然后收丝。为了防止纤维和纤维之间粘连，中间还需要弄上上浆剂。这就是整个原丝的生产流程，如果用的聚丙烯腈原材料不好或者不均匀，那么纺丝过程原丝必然会有很大缺陷。

都 知道聚丙烯腈是丙烯腈聚合起来的，这种丙烯腈聚合的时候还需要添加一些催化剂，把这些原料都倒入水中，让它们在水中聚合，聚合出来的聚丙烯腈不溶于水，于 是产生沉淀。将水过滤掉就得到聚丙烯腈。同时这个聚合过程是一种放热过程，所以必须慢慢调节原材料进入水的速度，让这个过程极可能缓和，同时还需要冷却， 防止过热。这个过程很难控制，水中有各种聚合单体，还有产生的沉淀物，很可能会发生某一种原材料在反应容器中分布不均匀，造成聚丙烯腈不能达到所要求的标 准。这就是原材料的影响因素，它们的反应机理还需要更系统的进行研究。

二，制备工艺

从聚合时候的温度、流量、搅拌速度到纺丝时候各级凝固浴、水浴的温度、速度，还有预氧化、炭化等过程，碳纤维制备过程中的这些工艺参数怎么组合才能得到更好的碳纤维，是一个问题。

国内基本上都是差不多主义，没有谁真正塌下心来去研究这些参数的每一项，一个参数造成的缺陷不算多，可能很多参数没有优化，制作出来的碳纤维就差了十万八千里 了。还有就是我们如果要优化这许多的参数，需要一个庞大的试验计划，有谁能有资金支持这些实验呢。为了尽早做出产品，都在不断妥协妥协，结果却造不出好产 品。所以制备工艺上，我们还需要有很多路要走，别看我们能做出号称T300水平、T700水平碳纤维，只是不是太均匀。要是能做产品性能均匀了，付出的努 力将n倍于造出差不多的产品。所以国内很多企业用便宜的价格卖差不多的产品也是无奈，因为日本均匀性好的碳纤维价格不会高太多，为了这不太多的差价去付出 几十倍的努力提高均匀性，企业会做这种事吗？

三，制造装备

工艺参数的调试需要制造设备来实现。想一想如果我们想试验不同牵伸率对碳纤维性能的影响，将工艺参数输入在控制器上，而牵伸辊却速度不稳定，还振动，那我们 还能做得好吗？别以为这个问题好解决，一个牵引机上好几个辊，速度都要调节好，关键是微振动，几乎测不到的震动都会影响产品性能。干喷湿纺工艺，喷丝头与 液面的距离是非常严格的，液面波动将会影响凝固效果。 

高温碳化炉温度均匀性怎么解决？怎么让纤维进入炉子的时候不被带入微量的氧气？预氧化炉温度梯度如何实现？热风如何循环才能最节能同时还能带走释放的热量？ 氧气量如何控制……。这些都是非常细微的东西，却对设备提出非常高的要求。不可否认我们国内设备这些年发展非常迅速，可是看看我们的领导人出访美 国，要求放宽对中国设备出口，就知道我们有多么的底气不足了。

四，内外部环境

有人可能知道日本碳纤维早期的价格吧，现在的价格远远低于原先价格。什么时候降下来的呢？就是在我们宣布能产业化生产T300水平碳纤维那几年。什么原因？ 是日本想跟我们竞争吗？不可能，日本人知道我们发展水平，它即使不降价我们也竞争不过他，我们无非能分走一些低端订单，根本无法动摇日本的垄断地位。日本 最主要的目的是打击投资者。

投 资者看准碳纤维发展前景和利润才决定投钱研究碳纤维的。如果碳纤维还是高利润，投资者必然会乐意投钱去做一些基础性研究，将眼光放长远些。但是看看现在做 碳纤维的苦日子，还不如做制品的过得好呢，谁还会继续投资啊，更别说长远眼光了。所以国家也很着急，也在大力扶持企业，原先很多企业为了国家扶持而上马项 目，从国家拿到不少钱，结果还是不行。

前 年工信部发布《促进碳纤维产业发展的意见》，明确表示着重扶持2-3家企业，这个思路是对了，但是对于基础性的研究，国家还得拿出更多的资金牵头去做。还 有，我们国家碳纤维产业链还不太完整，有一些本末倒置。整个行业健康的发展应该是下游拉动上游，而我国下游都在模仿，卖产品，缺乏定制化 的解决方案的能力。

未来国产碳纤维能发展到什么程度，需要每一个碳纤维人的努力，我们在做是因为我们相信明天会更好。