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恒神:科技赋能新“基因”
发布时间:2023-11-27     作者:同黎娜   分享到:

当记者再次走进皇冠welcome6686·(中国)有限公司 - 官网(以下简称“恒神股份”)的车间,从预氧化到低温碳化、高温碳化环节,高大、整齐排列的各式设备正在高效运转,整个车间一派热气腾腾的繁忙景象,与几年前记者第一次走进这里的情景形成很大反差。

乘着国产碳纤维经历新一轮难得“黄金机遇期”的东风,作为行业龙头企业之一的恒神股份从2020年下半年开始步入一个新发展阶段。恒神股份牢牢坚持以科技创新为引领,紧盯行业趋势、抢占变革先机,推动科技创新持续走深走实,将创新“基因”不断融入高质量发展“血脉”

几年来,恒神股份在新产品研发和产业化方面有哪些新突破?在应用领域拓展,尤其是航空等高价值应用市场拓展方面有哪些进展?其扩产项目榆林恒神的建设情况如何?公司下一步的整体发展思路又是什么?

重点碳纤维技术不断突破

恒神股份隶属于陕西煤业化工集团,业务覆盖全产业链是其典型特点。其碳纤维年产能为5000吨,织物和预浸料年产能为1500万平方米,高性能树脂年产能为1200吨,复合材料制件年产能为5000吨,而且具有碳纤维复合材料制件、航空复合材料结构件的研发和生产能力。

公开的财报数据显示,今年上半年,恒神股份实现营业收入4.39亿元。

几年来,恒神股份在新产品研发方面不断突破,重点开发了HF60(T1100级)、HF55M(M40X级)高性能碳纤维,以及低成本大丝束(50K)碳纤维等新产品。

财报数据显示,今年上半年,公司研发投入共4769万元,同比增长4%。

尤其值得注意的是,恒神股份在超高强高模碳纤维研发和工程化方面取得重大突破。

由皇冠welcome6686·(中国)有限公司 - 官网、中国科学院宁波材料技术工程研究所哈尔滨工业大学共同承担的“超高强高模碳纤维(HF55M)工程化关键制备技术”项目近日通过了由中国纺织工业联合会组织的鉴定。鉴定委员会认为,项目成果达到国际先进水平。

高模碳纤维又称“石墨纤维”,是一种含碳量在99%以上的高性能碳纤维。这种纤维具有高比模量、热膨胀系数小、尺寸稳定等优点,是卫星和航天器主体结构、功能结构和防护结构等不可替代的关键材料,也是一种性能独特的军民两用工业材料。

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恒神的产品主要应用于航空航天、新兴市场和工业市场。(资料图片)

“目前,高模碳纤维广泛应用于航空航天、体育器材、民用高端产品等先进复合材料的应用领域。尤其是在航天领域,高模碳纤维的市场份额达到50%左右。”恒神股份总工程师钱鸿川向记者介绍,“高模碳纤维是航天器各级结构的核心关键材料,是未来航天材料发展的重点。”

据介绍,传统的高强碳纤维具有高拉伸强度和高断裂延伸率特征,但抵抗变形能力较弱;高模碳纤维则具有高拉伸模量,但强度和断裂延伸率(0.7%-1.2%)较低。高强高模高韧性碳纤维兼顾以上两类碳纤维的优点,具有高拉伸强度、高拉伸模量和高断裂延伸率(≥1.5%)的特点,能够满足高模碳纤维应用工艺性,提高碳纤维性能利用率,提升复合材料拉伸性能。

钱鸿川介绍:“这几年,国外新型碳纤维的发展,不再是一味追求超高拉伸强度,而是向着高强度、高模量、高延伸率‘三高’方向发展,向着与应用目标契合的方向发展。”

“超高强高模碳纤维(HF55M)工程化关键制备技术”项目开发了连续长周期聚合及高分子量、窄分布聚丙烯腈纺丝原液制备技术,研发出高温高浓凝固成型技术,研制出聚丙烯腈纤维预氧化碳化结构调控与纳米缺陷控制技术。结合复合式电化学表面处理工艺,形成了完整的超高强高模碳纤维工程化技术。

恒神股份总经理张明表示,公司拥有生产超高强高模HF55M碳纤维的能力。产品经第三方检测,碳纤维拉伸强度≥5800MPa, 碳纤维拉伸模量≥377GPa,断裂伸长率≥1.5%。这款产品通过了多家应用单位多批次试用,已实现批量销售,能够满足未来国防及高端装备领域对碳纤维复合材料性能均衡化的要求。

“国内碳纤维产业新一轮蓬勃发展,不仅带动了产业链上游的碳纤维生产企业生产规模的扩大,还使企业纷纷加快了研发节奏。”中国科学院宁波材料技术与工程研究所高级工程师钱鑫表示,随着碳纤维国产化进程加速,将进一步促进碳纤维及其复合材料制造技术的提升,也将促进碳纤维全产业链的高质量发展

积极拓展高附加值市场

航空领域向来是全球碳纤维及其复材企业重点拓展的高端应用市场。面对近几年全球市场新竞争格局,民用航空领域成为国产碳纤维龙头企业重点拓展的应用市场。

随着国产大飞机项目产业化进入新阶段,我国对先进航空零部件自动化制造的需求不断增长,对自动铺放设备的需求快速增长。恒神股份依托全产业链优势,围绕大飞机、通用飞机、无人机的复合材料结构件进行设计研发,把材料、设计、制造一体化的复合材料开发和应用理念落实到产品服务中。

张明介绍,恒神股份目前拥有先进的自动铺丝机、铺带机各一台。设备的引进,对于承接民用大飞机相关任务提速提产有较好的支撑,同时,对材料国产化推进也发挥了较大作用。“近几年,公司从材料、制件工作包方面同时着手,随着材料项目的进展及工作包承接,恒神股份与中国商飞的合作逐步加深。”

记者了解到,此前,恒神股份还开展了大飞机后机身压力框、帽型加筋壁板等典型结构部件的试制,预浸料的复合材料性能和工艺性均满足相关要求。这几年,恒神股份研发了高增韧树脂及其预浸料、高强中模碳纤维预浸料等材料体系,以及航空、航天等领域应用的系列复合材料制件等。

“跟随国家民机自主可控发展战略,恒神T800级产品在相关部件中开始配合国产化应用。长远看,大飞机研制过程中均有典型结构的国产材料需求,待成熟度提升后,将逐步实现碳纤维复材国产化替代。”张明说。

公开的财报数据显示,上半年,恒神股份高附加值业务市场实现销售收入1.88亿元。

此外,恒神股份在风电等市场的应用也不断拓展。

恒神股份副总经理潘毅介绍:“公司在风电市场主推碳纤维拉挤板和碳纤维织物两类产品,目前产品批量供应给远景能源、上海电气和明阳智能三家国内风电头部企业。”

总体来看,恒神股份的产品主要应用于航空航天、新兴市场和工业市场等。其中,航空航天市场主要包括防务航空航天及民用航空,新兴市场主要包括风电、光伏和氢能等,工业市场主要包括建筑补强、体育休闲等。

“长期以来,由于碳纤维应用技术开发难度较高,研发设计时间长、研发投入大、生产成本高,造成高端产品价格昂贵,仍存在大规模普及的潜力。我国碳纤维的主要应用领域,目前仍然是以体育休闲、风电叶片、建筑补强等应用标模碳纤维的工业市场为主。包括恒神在内的几家企业的高端产品,能够应用于民用航空、武器装备等高附加值领域。”潘毅表示

“内外兼修”拥抱市场机遇

伴随着国产碳纤维新一轮的规模扩张,多家在技术、研发、工艺配套等综合方面水平领先的龙头企业快速扩大规模。恒神股份也在陕西榆林投资建设了新项目——榆林恒神新材料有限公司。

榆林恒神总经理方新军表示,公司拟在陕西榆林投资建设2万吨/年高性能碳纤维生产基地,一期一阶段项目投资13.2亿元(含土地使用权),后续规划及项目建设节奏将根据市场变化和技术迭代情况分步、分期实施。

方新军表示,榆林恒神项目一期一阶段将建两条生产线,年产能为5000吨,计划2024年12月建成,2025年一季度末将具备投产条件,后续生产线将按市场需求逐步投产。大丝束碳纤维生产线每条年产能为2500吨,主要产品为HF20-50K和HF30-50K,主要面向风电、轨道交通等市场。干喷湿纺碳纤维生产线年产能为2500吨,主要产品为HF30T-12K/24K、HF40T-12K/24K,主要面向光伏、氢能和民用航空等市场。

在规模扩张基础上,恒神股份还将持续修炼内功

为提高产品性能稳定性,公司开发的PTS追溯系统已上线运行,该系统可对生产运行情况、工艺参数等建立数据库,能够进行多维度分析,实现全流程的精确控制。同时,公司积极引进技术人员,对生产设备和工艺进行优化,为产品稳定性提供支撑。通过持续的技术积累和技改创新,公司对产品工艺全流程的稳定性控制水平大幅提升,产品的质量合格率和产品性能业内领先。

潘毅说:“未来几年,我们的发展重点包括三个方面:一是通过工艺和材料创新,巩固并提升在重点市场的地位,持续优化成本和性能;二是在工业市场上不断开发针对新应用领域的高附加值产品,拓展复合材料的需求版图;三是以现有的海外基地作为支点,积极开发复合材料成熟市场。科技创新、降本增效、提升质量、开拓市场,将始终是我们的工作重点。”

对于碳纤维的市场发展前景,潘毅表示:“虽然今年碳纤维价格处于回归状态,但从另一个角度看,这也有助于加速碳纤维新应用市场开发,激发新需求。而且,碳纤维是一个不断迭代的高技术产业,尤其是在高附加值应用领域,高性能碳纤维材料仍然具有优势。碳纤维及其复合材料作为一种用途广泛的新型材料,市场需求的增长来自于存量市场的增长,更重要的是来自于对传统材料的升级替代,这是一个有无穷潜力的市场。”