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观点·围绕三个方向加快高性能纤维发展
时间:2020年06月06日 来源:本站原创  作者:佚名 浏览次数:

高性能纤维由于具有高强、高模、质轻、耐高温、耐腐蚀特性,是全球材料领域竞相发展的重点。其中,高性能碳纤维、对位芳纶、超高分子量聚乙烯纤维是最重要的三大高性能纤维,广泛应用于航空航天、国防军工尖端领域,在能源、交通、土木建筑、海洋工程等重要工业领域,也是不可或缺的国家战略物资,是国家实力的象征。

我国“十三五”国家战略新兴产业发展规划、工业强基工程实施指南、重点新材料首批次应用示范指导目录、新材料标准领航行动计划等国家政策文件,均对研发应用上述高性能纤维进行部署。


对位芳纶


对位芳纶方面,全球2018年的产能为9.2万吨,其中美国占46%、日本(帝人公司)占38%、韩国(科隆工业、晓星集团)占7%、中国占6%、俄罗斯占3%,同期的产量为8.2万吨。从国内年产能来看,仪征化纤1000吨、中蓝晨光1000吨、中芳特纤1000吨、中华瑞盛500吨,产量约1800吨,同期国内市场消费需求为8500吨,缺口较大。国内对位芳纶的应用集中在光缆增强、缆绳织带、摩擦密封和安全防护、复合材料等方面,预计2020年需求达到1.2万吨,2025年可达两万吨,有很大的增长空间。

碳纤维


碳纤维方面,全球产能在2018年达到9.26万吨,但需求仍有很大增长空间,预测每年以10%的速度增长。中国近年的碳纤维市场更是实现超高速增长,2018年消费需求达3.1万吨,年增速为32%。2018年,我国碳纤维产能达2.68万吨,其中中复神鹰6000吨、江苏恒神4650吨、精功集团3500吨、光威复材3100吨、中安信1800吨、中简科技1250吨、太钢钢科1200吨,上海石化已建成500吨(在建1000吨),目前国内碳纤维有效供应量仅9000吨。

近年来,我国碳纤维进步很快,T300、T700、T800已全部实现产业化,T1000级、M40、M40J、M55J等高强高模碳纤维已可批量制备,涵盖了高强、高强中模、高模、高强高模等四个系列,初步满足了国防军工需求,在风电、压力容器、复合材料、运动器材应用领域增长很快,产量快速增加,预计2020年国内需求达到5万吨。

超高分子量聚乙烯纤维


超高分子量聚乙烯纤维方面,2018年的全球产能为4.22万吨,其中国外产能1.22万吨,主要有荷兰帝斯曼6000吨、美国霍尼韦尔3000吨、日本东洋纺3200吨,当年产量约1.1万吨。目前,全球碳纤维的年需求量在3万吨左右,随着军用、民用领域的进一步开拓,未来5年仍将快速增长。

从我国情况来看,超高分子量聚乙烯纤维年产能约2.5万吨,其中江苏九九久6000吨、山东爱地5000吨、浙江千禧龙4000吨、仪征化纤3300吨等,产品质量和技术具备较强市场竞争力。产品主要用于防割手套、绳缆、安防产品等。

值得注意的是,国内超高强度超高分子量聚乙烯纤维高端品种,如强度大于42CN/dtex(里牛/分特)尚未突破。同时,材料的抗蠕变性及耐热性也有待提高。总的来看,我国的高性能纤维与先进国家相比仍有不小的差距。从工艺技术、产品质量、市场开发、生产成本等4个方面分析,总体上基础研究薄弱、自主创新设计能力不足、国产装备水平较低;在稳定化、清洁化、自动化、机械化、智能化等方面有待加强;企业规模偏小,比较分散;关键的树脂、上浆剂依赖进口;产品质量稳定性不高,缺乏系列化;品种规格少,缺乏复合材料设计生产能力;生产成本较高;与下游用户脱节,市场进度缓慢。

发展建议


中国石化应加大、加快在高性能纤维生产研发上的投入,抢占先机,为中国高性能纤维产业发展做出新贡献。建议今后的技术发展可围绕以下3个方向:

一是产品高性能化、专业化、结构功能一体化。围绕汽车轻量化、高铁、大飞机、风电、海洋工程、环保等重大应用领域需求,设计研发高强、高模、耐高温、使用寿命长和可靠性强的新型专业化、系列化高性能纤维品种,实现从过去的跟跑,到并跑,再到领跑。

二是加工技术高效化、稳定化、节能化和低成本化是发展趋势。应关注单体的高效提纯技术、高转化率聚合及稳定化控制技术、高浓度纺丝原液及高效连续制备与低降解技术,加快工程设计技术规模化创新发展,形成自主知识产权的先进技术和装备。

三是生产加工体系自动化、机械化、智能化。加快与信息化及网络化的融合,提高高性能纤维生产效率与质量,降低成本,扩大市场应用范围。

(出处:蒋士成.围绕三个方向加快高性能纤维发展[N].中国石化报,2020-01-07(005).)

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