【大家谈专题】云港鹰游纺机董事长张国良：碳纤维的自主创新之路

2019年7月30日，以“新机遇·新模式·新挑战”为主题的2019年第二期“企业创新大家谈”活动在江苏南京举办。连云港鹰游纺机集团有限公司、中复神鹰碳纤维有限公司董事长张国良以“科技创新的思路与方法”为题，介绍了亲身经历的碳纤维研发和涤纶布省水染色两个案例，指出高深的科学理论其实就是简单的生活道理。一定要打破常规思维，敢于怀疑推翻它，很多技术原理还需要重新认识，墨守成规、经验主义都是不可取的。

连云港鹰游纺机集团有限公司、中复神鹰碳纤维有限公司董事长 张国良

我国碳纤维研究始于20世纪60—70年代，由于碳纤维生产周期长，生产工艺复杂，且面临人力与资金短缺等问题，很长一段时间以来，一直处于实验室小规模生产测试阶段。碳纤维生产质量和性能的稳定性也较差，产业化进程踟蹰不前。2003年之后，在国家政策扶持及各碳纤维企业、研究院所等的共同努力下，我国碳纤维迎来了重要的快速发展期，特别是近几年，我国碳纤维行业发展取得了重大突破。

碳纤维的重要性

碳纤维是战略材料，也是新兴战略产业发展急需的重要支撑材料。国外长期施行技术封锁和产品垄断，导致我国碳纤维一直无法实现产业化。2005年，正在寻找新项目的张国良看中了碳纤维领域。但是，当时他并非碳纤维领域的专家。经过13年的不懈努力，张国良带领团队成功研制出了世界先进的千吨级干喷湿纺碳纤维成套设备生产线，完全掌握了高等级碳纤维生产工艺及工程化核心技术，逐步实现大规模工业化生产，完全拥有自主知识产权，打破西方国家对我国碳纤维技术的封锁和产品的垄断。

张国良说：“很多朋友都问我，你为什么做碳纤维？碳纤维材料是世界性的战略物资，它是航空、航天、国防军工不可缺少的材料。掌握这项技术的少数国家长期实行技术封锁和垄断，导致碳纤维在我国市场始终供不应求，严重影响了国家的经济建设和国防发展。特别是在2000年前后，都能够感受得到我国国防军工对碳纤维的渴望，在那个时候，因为我自己做纺织工程纤维，自己就做全套装备，所以当时我就瞄准了这个碳纤维，我说我来试一把。”

全世界碳纤维行业格局

“去年全世界碳纤维的产量为10万吨，日本做了5万吨，美国做了2万吨，我国做了6000吨。我们现在做的碳纤维的品质不比国外差，现在我国一些重点的军工用的基本上都是国内的碳纤维。”张国良自豪地说。

突破干喷湿纺碳纤维的核心技术难题

做碳纤维，首先就是一个大规模的高分子聚合反应，这个高分子聚合反应用的原料是石油化工的一个产品，叫丙烯腈。把丙烯腈做成聚丙烯腈后，把它在氮气中碳化。丙烯腈不是普通民用产品，它的聚合物有相当高的要求。也就是说，聚合了以后，丙烯腈的分子量的分布有严格的要求。但是这种反应是一个高分子聚合反应，是放热反应，又是一个热加速反应。在大规模工程化的生产过程中出现了一个问题，就是必须要把热量迅速导出去，稍有不慎就可能导致严重的爆炸事故，所以最初几天的实验按钮操作都是张国良自己按的。

碳纤维的制作需要很多个专业结合在一起，大的专业分类有20多种，包括机械、自动化、高分子、聚合、纺丝等，仅仅靠做碳纤维工艺的其实是做不出来的，需要所有专业组织在一起。干喷湿纺运用了当今碳纤维行业公认的难以突破的纺丝技术，仅有日本Toray和美国Hexcel两家企业掌握，其制备技术及装备一直被垄断和封锁着。张国良敏锐地意识到，发展干喷湿纺技术是今后碳纤维的主流。他果断地吹响了向T700以上级碳纤维进军的号角。

由于张国良之前做的机械设备是纺织机械，所以他能够理解工程化的技术，这是他做碳纤维最大的基础。“还有我能够自己做设备，做设备不合适就改，直至改到合适为止。以前，国外的碳纤维厂家对我们进行技术、设备封锁，我们直到现在也没看见过国外的同类设备。我们就是通过国内大量技术人员的努力做出了世界最先进的生产线。”这条生产线突破了干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术，实现了国产碳纤维的批量供应，填补了国内以干喷湿纺工艺为代表的高性能碳纤维生产技术的空白，打破了国外高性能碳纤维企业在中国市场的长期垄断。

“我们的创新是要敢于集成创新，敢于跳出书本去创新，敢于从实践中创新。”张国良说。

攻关无水印染技术

张国良提到了他们攻克的另外一项技术—无水印染技术。传统印染必须用到水，1吨布染色、水洗，需要用掉40吨水。资料显示，中国包括印染在内的染整业年耗水量超过100亿吨，废水排放量约占工业总排放量的35%。无水印染是全世界印染行业梦寐以求的目标，但从20世纪末开始，各国科学家投入大量人力、物力攻关却无人成功。5年前，张国良决定，啃一啃这块硬骨头。“去年6月，我们成功试产，印染速度快，成本下降15%，绒布印染无须用水，平布印染省水80%，这是我2018年最满意的科技创新成果。”张国良说。

科研创新越难越具有挑战性

“我常说，创新就是人无我有，人有我优，创新不怕外行，甚至需要外行。很多时候外行胆子更大，能提出内行不敢想的建议。我现在每天都在学习，跟不同的人学习，至今我的科技研讨会还欢迎非专业人士参加，因为他们能开阔人的思路。”张国良说。

同时，张国良也表示，创新不要犯经验主义错误，不能仅靠想象，一定要通过不断试验得出结论。

（根据2019年第二期“企业创新大家谈”速记材料整理）