Al fine di sfruttare appieno i rispettivi vantaggi degli istituti di ricerca scientifica e delle imprese, stabilire una catena del valore dell'innovazione e migliorare la capacità di innovazione indipendente e la competitività delle imprese, dopo numerose comunicazioni e scambi nella fase iniziale, il 1° giugno l'Istituto dei materiali dell'Accademia cinese delle scienze (IMS) di Ningbo, Cina, e Shandong Kaitai Petrochemicals Company Limited (di seguito denominata Kaitai Petrochemicals) hanno firmato un accordo di cooperazione per istituire congiuntamente il "Centro tecnologico di ingegneria della fibra di carbonio con sede a PAN". (di seguito denominata "Kaitai Petrochemical") ha firmato un accordo di cooperazione per istituire congiuntamente il "Centro tecnologico e di ingegneria della fibra di carbonio con sede a PAN", dedicato all'innovazione e allo sviluppo della tecnologia della fibra di carbonio a base di poliacrilonitrile secco (PAN).
Attualmente, i metodi di filatura comuni per fibre ad alte prestazioni sono principalmente divisi in due categorie: filatura a fusione e filatura in soluzione, di cui la filatura in soluzione può essere divisa in filatura in soluzione a secco (metodo a secco) e filatura in soluzione a umido (inclusa la filatura a umido e la filatura a umido a spruzzo a secco). La filatura a secco è il liquido di filatura PAN attraverso la pompa dosatrice e l'estrusione a spruzzo della filiera nel flusso di gas del cilindro di filatura (cilindro a secco), la volatilizzazione del solvente e la solidificazione in fibra.
Schema di filatura a secco
Tradizionalmente, le apparecchiature di filatura a secco e i parametri di processo sono relativamente complessi, mentre la velocità di filatura è elevata e il moltiplicatore di trazione è elevato, il che rende difficile filare filamenti PAN adatti alle fibre di carbonio. Puntando alle difficoltà tecniche rilevanti, la Kaitai Petrochemical Company ha svolto molto lavoro di ricerca, ha superato il collo di bottiglia della tecnologia di produzione di filamenti PAN a secco per fibre di carbonio ad alte prestazioni, ha sviluppato una serie di specifiche diverse per la produzione di fibre di carbonio di filamenti PAN a secco e, attraverso il processo di pre-ossidazione e carbonizzazione, ha ottenuto la preparazione di eccellenti prestazioni di fibre di carbonio a base di PAN a secco.
In base agli obiettivi e ai compiti del "Centro di ingegneria e tecnologia delle fibre di carbonio basato su PAN" istituito congiuntamente dalle due parti, il team di materiali compositi e in fibra di carbonio di NAMI utilizzerà la sua piattaforma pilota in fibra di carbonio per effettuare una valutazione completa delle prestazioni dei filamenti PAN secchi prodotti da Kaitai Petrochemicals, concentrandosi sulla struttura fisico-chimica dei filamenti PAN secchi, sull'evoluzione della struttura nel processo di carbonizzazione ossidativa, nonché sulle fibre di carbonio a base di PAN secco. Si concentra sulla struttura fisico-chimica dei filamenti PAN secchi, sull'evoluzione strutturale durante la carbonizzazione dell'ossigeno e sul processo di stampaggio preimpregnato in fibra di carbonio a base di PAN secco, ecc. Allo stesso tempo, fornisce consulenza tecnica e soluzioni di ottimizzazione per l'impianto di filamenti PAN secco di Kaitai Petrochemical.
Rispetto al tradizionale processo a umido, la fibra di carbonio secca ha una struttura di sezione trasversale unica (la figura sopra mostra la forma della sezione trasversale della fibra di carbonio secca prodotta sulla piattaforma per fibre di carbonio del Ningbo Institute of Materials, utilizzando il filamento PAN secco di Kaitai Petrochemical come materia prima).
Informazioni su Shandong Kaitai Petrochemical Company
Shandong Kaitai Petrochemical Company è attualmente l'unica azienda impegnata nella preparazione industriale di prodotti in fibra di carbonio a base di PAN secco in Cina, e da tempo è impegnata nella ricerca, sviluppo e applicazione di una serie di prodotti in fibra di carbonio a base di PAN secco con prestazioni uniche ed eccellenti, e ha realizzato l'industrializzazione, la produzione di alta qualità, differenziata e personalizzata di fibre di carbonio a base di PAN secco. I principali progetti aziendali: filamento in fibra di carbonio e serie di prodotti R&S e produzione, fibra funzionale R&S e produzione, fibre ad alte prestazioni e materiali compositi R&S e produzione.
Attraverso ripetuti scambi, discussioni e previsioni con molte università, unità di ricerca scientifica e aziende leader del settore sulla ricerca e sviluppo di nuovi prodotti basati su PAN e prospettive di mercato, l'azienda ha determinato la strategia di sviluppo di ricerca e sviluppo e industrializzazione di prodotti di serie di filamenti di fibra di carbonio a secco e ha svolto la ricerca e lo sviluppo di tecnologie e attrezzature di processo di produzione per serie di prodotti di filamenti di PAN a secco. 2022, "filatura a secco di filamenti di fibra di carbonio a base di PAN ad alte prestazioni per l'industrializzazione" è stata elencata come la tecnologia chiave e la ricerca e lo sviluppo di attrezzature per la filatura a secco di filamenti di fibra di carbonio a base di PAN ad alte prestazioni. La tecnologia chiave e la ricerca e lo sviluppo di attrezzature" è elencata come progetto di programma di ricerca e sviluppo chiave di Zibo (al di fuori dell'integrazione della città scuola-città), a marzo dello stesso anno, ha costruito con successo il primo set di linee di produzione di filamenti di fibra di carbonio a base di PAN a secco da kiloton nazionali, in grado di produrre una varietà di modelli e caratteristiche di prodotti di filamenti di fibra di carbonio.
Filamenti di fibra di carbonio a base di PAN filati a secco prodotti da Kaitai Petrochemicals
Nel luglio 2022, la "filatura a secco di filamenti di fibra di carbonio a base di PAN ad alte prestazioni, l'industrializzazione di tecnologie chiave e la ricerca e sviluppo di attrezzature" dell'azienda hanno superato la valutazione dei risultati scientifici e tecnologici della Federazione dell'industria tessile cinese; nel marzo 2024, la linea di produzione originale dopo l'espansione della trasformazione del primo set di 1,000-tonnellata di filatura a secco di filamenti di fibra di carbonio a base di PAN con una piccola linea di produzione di traino. L'azienda ha formato più di 20 tecnologie brevettate nazionali nel campo della filatura a secco di fibra di carbonio a base di PAN e della sua seta grezza.