磨劍四十載 突圍碳纖維

○ 文／本刊記者 王秀娟

磨劍四十載 突圍碳纖維

○ 文／本刊記者 王秀娟

碳纖維人將以“敢為人先、不畏艱難、合力攻堅(jiān)、忘我奉獻(xiàn)”的登天精神為指引，肩負(fù)起推動(dòng)新一代增強(qiáng)材料革命的重任。

6月16日下午18時(shí)37分，“神九”準(zhǔn)時(shí)發(fā)射。在大部分人守在電視機(jī)旁的同時(shí)，也有為數(shù)不多的幸運(yùn)兒得以酒泉現(xiàn)場(chǎng)觀看“神九”的發(fā)射。其中就有幾名是來(lái)自中國(guó)石化集團(tuán)的勞模代表。他們之所以能親歷這一歷史瞬間，是因?yàn)橹袊?guó)石化集團(tuán)旗下的潤(rùn)滑油分公司乃是支持“神舟”系列宇宙飛船多次發(fā)射的航天合作伙伴。

一個(gè)國(guó)家的飛天夢(mèng)是全國(guó)人民共同努力的結(jié)果，這其中，當(dāng)然包括了石油石化人的心血與汗水。多少不為人知的石油石化人不計(jì)名利、默默耕耘，為的就是打造通往天空的“登天梯”。

有這樣一個(gè)身影，每天都在排列整齊、藍(lán)瓦白墻的廠房里的各個(gè)車間游走，他頭頂寶石花的防空帽，臉上架著一副眼鏡，一身灰白色工裝顯得格外素凈，與人交談時(shí)臉上總是洋溢著真誠(chéng)的笑容，耐心地給廠區(qū)工人做著指導(dǎo)和講解。他就是中國(guó)石油某石化企業(yè)碳纖維廠的廠長(zhǎng)魯中易（出于保密要求，本文使用化名）。

與魯中易一樣，這普通車間里的每一個(gè)工人，都有著一個(gè)“飛天夢(mèng)”，他們手里的高分子石化材料——碳纖維，就是這個(gè)通向“飛天夢(mèng)”的“登天梯”。在這個(gè)車間里發(fā)生的故事，可以說(shuō)是石油石化人為我國(guó)航空航天事業(yè)做貢獻(xiàn)的一個(gè)縮影。

突破技術(shù)封鎖 續(xù)寫“登天”精神

碳纖維是一種兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征的化工新材料，是新一代的增強(qiáng)纖維，以其獨(dú)特、卓越的理化性能，廣泛應(yīng)用在火箭、導(dǎo)彈和高速飛行器等航空航天業(yè)。采用碳纖維與塑料制成的復(fù)合材料制造的飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭等宇宙飛行器，不但推力大，噪音?。欢矣捎谄滟|(zhì)量較輕，所以動(dòng)力消耗少，可節(jié)約大量燃料。

事實(shí)上，我國(guó)的碳纖維研究起步并不算晚，從上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)碳纖維事業(yè)的追求，但由于科技創(chuàng)新的投入不足和市場(chǎng)因素，和國(guó)際先進(jìn)水平比，我國(guó)大多數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)水平較低，更沒(méi)有什么路徑和經(jīng)驗(yàn)可循。

2002年，魯中易被委派進(jìn)行這一項(xiàng)目的攻關(guān)。當(dāng)時(shí)，我國(guó)剛剛開(kāi)始對(duì)碳纖維生產(chǎn)工藝的探索，國(guó)內(nèi)沒(méi)有任何可以借鑒和參考的資料。國(guó)外銷售到國(guó)內(nèi)的碳纖維民用產(chǎn)品也要提前簽合同，連生產(chǎn)下來(lái)的邊角余料都要放到固定的倉(cāng)庫(kù)，回收后運(yùn)回國(guó)外。

“封鎖得太厲害，我們就連想看一下碳纖維成品、摸一下手感都辦不到！”魯中易感慨地說(shuō)。

千里之行，始于足下。

沒(méi)有工藝技術(shù)，魯中易帶領(lǐng)科研人員從工藝配方開(kāi)始摸索；沒(méi)有設(shè)備，他就組織項(xiàng)目組自己設(shè)計(jì)制作。為了中試裝置的投料試車，他連續(xù)半個(gè)多月沒(méi)有回家，在裝置上跟蹤工藝參數(shù)的變化，隨時(shí)調(diào)整。每天夜間12時(shí)，正是項(xiàng)目組主要成員開(kāi)會(huì)的時(shí)間，總結(jié)一天的試驗(yàn)情況，研究下一步的試驗(yàn)方案。雖然他每天只睡兩三個(gè)小時(shí)，但是第二天清晨，人們依然會(huì)看到他精神抖擻的進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。就這樣，在他的帶領(lǐng)下，2003年項(xiàng)目組終于取得了碳纖維原絲中試裝置一次貫通運(yùn)行的重大突破。

碳纖維四十年磨一劍。能夠造出我們國(guó)家自己的碳纖維，是廣大技術(shù)人員和工人艱苦奮斗、自力更生、勇于創(chuàng)新、不怕困難取得的一個(gè)令人振奮的成果?！獓?guó)務(wù)院總理溫家寶

為了白絲變黑絲 寧愿黑發(fā)變白發(fā)

原絲是碳纖維生產(chǎn)的中間產(chǎn)品，魯中易習(xí)慣叫它白絲。在原絲工藝的開(kāi)發(fā)階段，原絲截面腎型、有孔洞等問(wèn)題遲遲不能解決，影響了原絲產(chǎn)品性能。為了解決原絲截面不圓的問(wèn)題，魯中易決心不拿下這個(gè)堡壘，絕不回家。他每天進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)整工藝，有時(shí)候一連20幾個(gè)小時(shí)連續(xù)試驗(yàn)。實(shí)在困了，就讓其他人盯一下，匆匆打個(gè)盹，還囑咐試驗(yàn)數(shù)據(jù)一出來(lái)，要馬上告訴他。

最后，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)試驗(yàn)全程監(jiān)控，魯中易找到了導(dǎo)致產(chǎn)品強(qiáng)度指標(biāo)波動(dòng)的根本原因，問(wèn)題就出在凝固浴那里。凝固浴條件是保證生產(chǎn)高質(zhì)量原絲最重要的控制參數(shù)，因?yàn)槟坛尚蜅l件達(dá)不到要求，碳纖維原絲斷面就出現(xiàn)了孔洞，達(dá)不到攻關(guān)任務(wù)書中要求的圓形，影響了產(chǎn)品性能。魯中易翻閱了大量的文獻(xiàn)資料，反復(fù)開(kāi)展試驗(yàn)查找初生纖維的成型條件。最后，他提出將低溫成型改為高溫快速成型的試驗(yàn)方案。十幾天后，終于生產(chǎn)出了圓形切面碳纖維原絲產(chǎn)品，所有指標(biāo)全部合格。魯中易的臉上露出了欣慰的笑容。

原絲是碳纖維生產(chǎn)的中間品，它的質(zhì)量將直接影響到碳化單元的生產(chǎn)，攻克原絲關(guān)鍵技術(shù)瓶頸為碳纖維成套工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

原絲斷面問(wèn)題解決了，并不代表就能順利生產(chǎn)出碳纖維，接下來(lái)一個(gè)更艱巨的任務(wù)擺在了魯中易的前面：將原絲變成“黑絲”，也就是將中間產(chǎn)品的原絲制成真正的碳纖維產(chǎn)品。為了攻克這一大難關(guān)，在碳纖維研發(fā)的過(guò)程中，魯中易有了這樣的一句名言：“寧讓黑發(fā)變白發(fā)，也要把白絲變黑絲”。這句口號(hào)已經(jīng)成為該企業(yè)“登天”精神的現(xiàn)實(shí)寫照。

從碳纖維中試裝置流程打通的那一刻起，碳纖維粗細(xì)不均、灰分含量高這兩大難題就令魯中易在生產(chǎn)試驗(yàn)中傷透了腦筋。“只有解決這兩大難題，我們的碳纖維才能滿足航天和國(guó)防的要求?！濒斨幸渍f(shuō)。

魯中易帶領(lǐng)科研人員從頭開(kāi)始，不僅對(duì)每一個(gè)工藝配方，每一道生產(chǎn)工序進(jìn)行全面查找確認(rèn)，而且?guī)ь^上生產(chǎn)線進(jìn)行操作，摸索、修訂工藝控制參數(shù)。他們將連續(xù)聚合改為間歇聚合，完成間 歇聚合釜的放大試驗(yàn)后，粗細(xì)不均的問(wèn)題得到了解決， 產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到明顯提高，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

灰份含 量攻關(guān)，讓他們?cè)跓o(wú)數(shù)次失敗中得到了鍛煉。每一次的失敗對(duì)科研人員來(lái)講，都是一次沉重的打擊，都是一次痛苦的煎熬。2007年10月20日，當(dāng)灰分試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示灰分含量已經(jīng)降到了0.3%以下時(shí)，試驗(yàn)裝置沸騰了。這意味著我們的碳纖維產(chǎn)品全部達(dá)到了航天標(biāo)準(zhǔn)。這一天，距離國(guó)家下達(dá)的最后研發(fā)期限只剩10天。

突圍產(chǎn)業(yè)化 領(lǐng)航碳纖維

碳纖維是一種無(wú)機(jī)高分子纖維，屬于石油石化產(chǎn)品中“高、精、尖”的一類。在航空航天領(lǐng)域，碳纖維的應(yīng)用約占30%左右，并且以每年12%的速度遞增，還有一部分適用于體育休閑用品，但大部分還是用于工業(yè)。目前，汽車構(gòu)件、風(fēng)力發(fā)電葉片、建筑加固材料、增強(qiáng)塑料、鉆井平臺(tái)等碳纖維新市場(chǎng)也正在興起，壓力容器、醫(yī)療器械、海洋開(kāi)發(fā)、新能源等領(lǐng)市場(chǎng)也有待開(kāi)發(fā)。

任何“高、精、尖”的產(chǎn)品除了致力于專有領(lǐng)域之外，最終，都是要往產(chǎn)業(yè)化路子發(fā)展，否則，其產(chǎn)品的研制生產(chǎn)就失去了意義。美國(guó)和歐洲多家研究機(jī)構(gòu)采用不同模型和方法對(duì)投資航天領(lǐng)域的回報(bào)率進(jìn)行評(píng)估，其評(píng)估結(jié)果是——每投入1元，將會(huì)產(chǎn)生7～12元的回報(bào)。碳纖維的科研突破也要向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

2008年3月，隨著百噸級(jí)碳纖維項(xiàng)目的立項(xiàng)，魯中易所在的企業(yè)開(kāi)始了工業(yè)化生產(chǎn)的第四次攻關(guān)。從設(shè)備技術(shù)交流、訂貨、工程建設(shè)等方面建立綠色通道，特事特辦，提供物資保障，全力支持和滿足碳纖維產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，公司科學(xué)組織調(diào)整安裝方案，縮短設(shè)備到貨的安裝周期，僅用10個(gè)月的時(shí)間就完成了建設(shè)任務(wù)，為裝置按時(shí)開(kāi)車投產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

2009年5月16日，隨著百噸級(jí)碳纖維裝置聚合單元的閥門一道道打開(kāi)，聚合單元一次投料成功了，這標(biāo)志著碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)取得圓滿成功，一舉突破了碳纖維工程放大和工業(yè)化生產(chǎn)兩大難題，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

在此基礎(chǔ)上，他們連續(xù)作戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)出了千噸級(jí)碳纖維工藝技術(shù)軟件包，形成了碳纖維立體發(fā)展戰(zhàn)略。

●一以貫之的品質(zhì)帶來(lái)信任。蘭州石化曾為“神六”提供航空液壓油，又為“神八”、“神九”立新功。 攝影/常 寧