PDF《湖南省科学技术进步奖提名书》

2 2019年度提名书正式版

三、项目简介 本项目针对现有碳纤维织物碳化石墨化生产制备技术存在的 多工序不连 续、产量低、能耗高、产品品质不稳定、关键装备依靠进口 等关键难题;

特 别是针对针刺成型碳纤维织物强度低,连续式生产困难的特点,对碳纤维织物 碳化石墨化制备工艺和关键装备进行研究开发,主要技术创新情况如下: 1)解决了碳纤维织物的低温碳化、高温碳化和高温石墨化等多工序生产技 术难题.在分析传统低温碳化、间歇式高温碳化和间歇式高温石墨化工艺装备 技术的基础上,发明了 三工序一体化 工艺与装备技术,实现了一种碳纤维 织物用无网带、自牵引连续式碳化石墨化系统.该装备的研制成功,对于碳纤 维织物碳化石墨化处理,生产周期缩短 60%以上,生产成本降低 53%以上,产 品合格率提高 30%以上(达97.8%) ,解决了高端碳纤维织物的大批量、低成本 和高性能制备难题. 2)解决了高温无网带连续式牵引传动的关键技术问题.工艺前段采用了低 温网带牵引技术,解决了低温碳化前碳纤维织物牵引强度低而不能承受牵引拉 力的问题;

工艺中后段采用了低摩擦阻力的高温滚轮和无极调速牵引技术,解 决了高温碳化和高温石墨化工艺段的碳纤维织物强度低输送牵引困难的问题. 整个工艺过程中,采用了自主研发的实时监控和纠偏软件技术,为实现低、高 温碳化和高温石墨化的 三工序一体化 工艺与装备奠定了重要技术基础. 3)解决了宽幅产品连续式进出料的动态密封和高温节能等重要技术问题. 发明了局部多重高压气帘密封、多工序段加热和防热隔热专用技术,引进了自 主研发的高温炉专用加热叠层控制技术,不仅实现了高温密封和潜在的氧化问 题,还解决了高温隔热、热对流和电源加热效率低等问题,大幅降低了电能消 耗.为实现连续式高温处理工艺,解决了大面积宽幅织物连续式进出料密封和 低能耗高温加热的重要技术难题. 经中国有色金属工业专家评价认定: 本项目具有自主知识产权,各项技术 经济指标先进,整体技术达到国际先进水平,建议加快推广应用 .本项目获国 家授权专利

28 项,其中发明专利

5 项,实用新型专利

23 项,软件著作权

1 项, 发表代表性论文

2 篇.本项目进行了工业化推广,制造了 大型化、成套化、 规模化和智能化 的产业化装备.生产效率提高 3~5 倍,能耗降低 50%以上, 近几年已取得社会经济效益超过 6.4 亿元,未来五年预期可达

15 亿元. 该项目的成功实施,大幅提升了我国高端碳纤维织物碳化石墨化生产水平, 提高了生产产量,缩短了生产周期,降低了生产成本,缓解了我国对高端碳纤 维织物大批量需求的难题,对国家资源节约、环境友好社会建设具有重要意义.

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四、主要科技创新 1. 主要科技创新 随着社会发展和科学进步,国家国防军工、航空航天、深海勘测、高速列 车、工业热工装备、汽车工业和体育休闲等行业的发展,传统碳纤维及其织物 制品的性能、产量和成本已经难以满足实际应用的需求.主要是因为传统碳纤 维织物碳化石墨化制备技术存在 多工序不连续、产量低、成本高、产品品质 不稳定、关键装备依靠进口 等关键难题.本项目围绕这些关键难题,开展了 碳纤维织物用无网带、自牵引式连续式碳化石墨化系统 的工艺和装备技术 研究,开发了 碳纤维织物的低温碳化、高温碳化和高温石墨化多工序一体连 续式生产制备工艺,高温无网带连续式牵引传动技术,连续式高温加热、隔热 保温和节能控制技术,连续式进出料的高温密封技术 等关键工艺和装备技术, 并取得了如下主要科技创新: 1.1 科技创新点一:针对传统低温碳化、间歇式高温碳化和间歇式高温石墨 化工艺和装备技术,充分分析了几段工艺的工作原理和要求,发明了 三工序 一体化 工艺技术,并成功开发了能实现这种工艺的装备,最终实现了碳纤维 织物的低温碳化、高温碳化和高温石墨化一体连续式生产工艺和装备技术. 【已 获得国家授权发明专利