科创中国

在高性能碳纤维的系统制造工程中，碳纤维的上浆工艺流程是制备高性能碳纤维不可缺少的重要环节，碳纤维上浆剂的用量虽然少，仅占碳纤维重量的0.5%-1.5%(质量分数)，却发挥着至关重要的作用，碳纤维上浆剂的性能好坏是影响碳纤维的性能、品质和应用性的最重要的因素之一。进入21世纪以来，国家从“十一五”到“十四五”规划中都特别重视碳纤维技术的研发和产业化，使得碳纤维国产化取得了突破性进展。2022年中国大陆碳纤维正在运行的产能约为11.2万吨，产量约为4.43万吨，产品可覆盖高强、高强中模、高模、高强高模型碳纤维（相当于T300级、T700级、T800级、T1000级、M40级、M40J级、M55J级等），碳纤维产能产量居世界第二位。 与国产碳纤维产量的快速增长相比，国产碳纤维上浆剂的产业化底子薄弱，国外（日本，美国）在碳纤维上浆剂上一直对中国进行技术封锁和控制性供应。该成果研发之初，与国产碳纤维产量的快速增长相比，碳纤维上浆剂的国产化非常低，90%以上依赖进口。因此，迫切需要国产碳纤维上浆剂的问世，以快速提升我国碳纤维的制造水平和国际竞争力。

1.碳纤维上浆剂主体树脂结构设计：突破了碳纤维上浆剂主体树脂结构设计的关键技术，自主研制了主体树脂，实现了自乳化体系亲水性可调节、浸润性可控制，分子量可设计。2.碳纤维上浆剂乳液制备技术：创新了反相乳化的乳液制备技术，保证了产品的稳定性。3.碳纤维上浆剂生产工艺技术：通过优化生产工艺条件，满足了客户的个性化需求，实现了差异化产品产业化的推广和应用。4.目前国内唯一具备民用碳纤维上浆剂千吨级产能、产量的生产线：通过考虑生产过程中的可操作性、效率高、损耗少、成本低、环保等因素，创新了生产设备的设计、定制与安装，打造了1条中试生产线，4条常规生产线，目前年产能达3000吨，年销量超1600吨。5.该成果已获授权发明专利2项，制定企业标准并发布。6.2022年经中国纺织工业联合会科技发展部组织成果鉴定：技术水平达到国际先进水平，获评中国纺织工业联合会纺织之光科技进步奖二等奖。

上浆剂是均匀覆盖在碳纤维表面的一层薄薄的树脂层，其在纤维中的质量分数为0.3%～1.2%，尽管其含量很低，但对碳纤维的性能及其编织布、预浸料的制备、复合材料的性能都有重要的作用 。

根据不同的规格，一束碳纤维中包含成千上万根碳纤维单丝，因此上浆剂的首要功能就是将大量的单丝集束成一束，防止纤维起毛松散，同时也为碳纤维布以及三维编织体提供可能；另外碳纤维在生产和编织的过程中会与多个滚轴摩擦，如果没有上浆剂层的保护，碳纤维单丝很容易断裂，从而使纤维本体的强度降低。

碳纤维表面是惰性的类石墨结构，虽然这样的结构使其具有良好的耐腐蚀性，但同时也使得纤维与树脂之间的浸润性降低。因此上浆剂的存在能有效地使碳纤维被树脂充分浸润，减少预浸料中的空气含量，降低复合材料的孔隙率。

李新通 北京中纺海天新材料技术有限公司研发室主任 长期从事高性能纤维助剂、氨纶纺丝油剂等方面的研究工作，在碳纤维上浆剂、碳纤维原丝油剂和氨纶纺丝油剂的研究、产业化方面取得了一系列成果。提出了碳纤维上浆剂主体树脂合成、乳液制备、工业规模化生产技术。主持“碳纤维上浆剂的研发与产业化”“聚酯型及热塑性碳纤维上浆剂的研发”等项目，参与了碳纤维上浆剂等产品的企业标准建立。获授权发明专利3件，主持的“碳纤维上浆剂的研发与产业化”项目技术创新水平被鉴定为达到国际先进。曾获2022年度中国纺织工业联合会科技进步奖二等奖。担任北京纺织工程学会第十三届理事会理事等社会兼职。

目前该项目的研发以趋于完成，该项目主要用于本技术的应用， 1.碳纤维上浆剂主体树脂结构设计：突破了碳纤维上浆剂主体树脂结构设计的关键技术，自主研制了主体树脂，实现了自乳化体系亲水性可调节、浸润性可控制，分子量可设计。2.碳纤维上浆剂乳液制备技术：创新了反相乳化的乳液制备技术，保证了产品的稳定性。3.碳纤维上浆剂生产工艺技术：通过优化生产工艺条件，满足了客户的个性化需求，实现了差异化产品产业化的推广和应用。4.目前国内唯一具备民用碳纤维上浆剂千吨级产能、产量的生产线：通过考虑生产过程中的可操作性、效率高、损耗少、成本低、环保等因素，创新了生产设备的设计、定制与安装，打造了1条中试生产线，4条常规生产线，目前年产能达3000吨，年销量超1600吨。5.该成果已获授权发明专利2项，制定企业标准并发布。6.2022年经中国纺织工业联合会科技发展部组织成果鉴定：技术水平达到国际先进水平，获评中国纺织工业联合会纺织之光科技进步奖二等奖。

可技术转让或联合研发发布新的科技成果。