项目概述
一、本项目属高端设备制造产业领域,研究细分领域为重大成套设备制造。
二、现有基础:
围绕原丝设备已经在“聚合一步法聚合”、“干喷湿纺”、“废溶剂高效回收技术”领域形成了一定的技术优势;碳化设备在温度均匀性和风速均匀性指标等方面处于国际领先水平,公司拥有行业中最大宽幅贯穿式超高温炉,废气处理环保指标以及余热回收技术处于行业领先。相关技术已获得专利99件,其中发明专利10件。
三、重要意义
“高性能碳纤维设备关键技术高价值专利培育项目“的实施,将有力推进公司碳纤维生产技术、工艺、设备系统研发和集成创新工作,加快关键核心技术和重大技术设备攻关,积极延伸产业链,打造更多具有自主知识产权的产品,实现碳纤维设备自主可控、生产线国产化进口替代,扩大行业内的知名度和影响力。
三、实施思路
本项目拟以以下重点创新方向为基础,培育高价值专利:
1.原丝设备
重点方向一:聚合过程的均质化研究,开发高分子量、窄分布的共聚新技术,以实现快速预热混合的功能;开发大容量聚合釜热交换技术,保证低黏度阶段充分混合和高粘度阶段的均一化,解决大容量、高粘度聚合系统均质化调控工程化难题。
重点方向二:干喷湿纺集成化工艺研究,开发干喷湿纺成型技术,实现纤维凝固过程的均一化、空气层干喷段高倍牵伸和凝固成型段牵伸;开发高压蒸汽高倍牵伸技术,保证牵伸腔内的蒸汽压力,提高蒸汽牵伸倍数,实现高速化、高取向化、细旦化原丝制备。
重点方向三:聚合过程放大效应研究,通过逐级放大、量纲分析放大、数值模拟放大等多方面放大途径,进一步提高碳纤维原丝制备产能。
重点方向四:高性能PAN基碳纤维原丝成套生产线,通过研究聚合、纺丝、回收等主要工序的核心工艺和关键技术,开发以二甲基亚砜等为溶剂的一步法、二步法生产PAN原丝的完整生产工艺体系。
2.碳化设备
重点方向一:碳纤维微波预氧化工艺研究,突破传统热氧化法的效率瓶颈,通过微波预氧化系统设计,优化微波预氧化工艺参数,实现原丝的高效稳定预氧化。开展材料的物理、化学、力学性能测试和评估,确保符合应用要求。
重点方向二:大宽幅连续超高温石墨化炉关键技术开发,自主开发温度控制系统,改进加热元件和保温材料,通过多温区连续式设计,探索超高温石墨化炉在石墨烯、碳纳米管、碳化硅纤维等新材料制备中的应用,研究材料在极端条件下的性质变化及性能优化;集成先进传感器技术和数据处理系统,设计人工智能算法优化操作参数,实现更智能的生产管理。
重点方向三:提升高性能碳纤维产线设计产能研究,通过开展氧化炉管道式设计/上下分层设计、高低碳炉马弗板的中间支撑分段设计、干燥炉的左右分区隔离设计,实现产能突破。
重点方向四:高效能余热循环再利用装置研发,优化余热回收热量与碳纤维生产线的贴合度,开展导热油系统设计,进一步提升残留余热的回收,拓宽余热回收形式,推动碳纤维生产线绿色化和低碳化发展。
四、实施举措和绩效目标(详见实施方案)
(一)建立完善高价值专利培育工作机制
(二)开展信息检索分析与专利挖掘
(三)开展高质量专利申请和布局
(四)强化专利运用和保护
(五)发挥高价值专利培育示范效应
(六)实施期内的绩效目标
1.在实施期内,围绕原丝及碳化设备形成一批高质量专利(申请)和专利组合,新增相关授权发明专利数量10件,实现海外专利申请布局破零,构建高性能碳纤维设备高价值专利组合。
2.形成项目专利微导航分析报告/专利分析布局报告。
3.促进专利实施,实现自行实施率超80%,符合上市合规监管条件下探索实施专利质押融资,推进专利许可他人实施、转让、作价入股。
4.项目专利产品在国内同行市场销售额稳步提升。