加入收藏   设为首页   联系站长
首  页 企业简介 资质荣誉 行业资讯 工艺设备 产品信息 营销网络 联系我们 企业邮局

English

特别推荐
·甘肃省省级星火科技明星(07月19日)
·荣获兰州银行AAA级信用企(01月24日)
·全国乡镇企业创名牌重点(07月15日)
·国家重点新产品证书(05月14日)
·轻量化·全车碳纤维,能(11月28日)
·神奇的碳纤维(11月22日)
·汽车用碳纤维复合材料剖(10月10日)
·碳纤维: 轻量化应用前景(10月30日)
·【市场观察】深度解析回(09月25日)
·【技术干货】简述碳纤维(10月16日)
·市场·2020年全球树脂基(09月13日)
·碳纤维及其复合材料108个(10月24日)
·聚焦·航空制造的“新宠(09月18日)
·聚焦·引发碳纤维全球市(11月13日)
·【专业讲堂】一文简要了(08月07日)
·面向2035-我国先进纤维材(11月06日)
·碳纤维行业深度报告:下(08月28日)
·大丝束碳纤维概述(07月30日)
·郝氏企业2020年第十四届(08月14日)
·分享·一文简要了解碳纤(09月04日)
热门文章
  当前位置:甘肃郝氏炭纤维有限公司 >> 行业资讯 >> 行业动态 >> 浏览文章
面向2035-我国先进纤维材料产业发展战略研究
时间:2020年11月06日 来源:碳纤维生产技术 中国工程科学  作者:佚名 浏览次数:

摘要

   我国化学纤维产量居全球首位,是国民经济支柱产业,当前化学纤维产业发展仍存在突出问题,亟需加快提升先进纤维材料产业的发展,带动化学纤维产业和纺织行业的高质量发展。本文围绕化学纤维中的差别化功能纤维、高性能纤维、生物基纤维三类先进纤维材料,分析了我国先进纤维材料的发展现状、面临挑战以及发展趋势。在此基础上,面向未来需求,凝练了我国先进纤维材料产业今后发展的重点任务为突破关键核心技术形成标志性产品、提升智能制造水平、加强自主创新能力建设、加强科技人才队伍建设。本文从加强产业发展战略研究、完善产业科技创新体系建设、加强科学技术的支撑与引领作用、支持骨干企业国际化以及统筹发展等方面提出了发展建议,以期为推动我国纤维材料产业高质量发展提供理论参考。

一、前言

我国是全球化学纤维产业链最为完整、品种丰富、规模最大、产业配套最齐全的生产国、消费国和出口国。化学纤维产品除应用于传统的纺织服装、家居等消费品领域外,还广泛应用于交通运输、环境保护、安全防护、土工建筑、医疗卫生、航空、航天、国防军工等领域。我国化学纤维产业的快速发展始于20世纪末期,随着聚酯纤维国产化技术与装备的不断突破,生产成本显著降低,产能高速增长,2019年我国化学纤维产量约为5.95×107t,约占全球化学纤维总产量的80%。目前,我国化学纤维产业发展面临一些突出问题,如同质化现象严重导致产品附加值低,高性能纤维的品质和成本不具有市场竞争优势,生物基纤维产品生产规模小、成本高,尚不能实现对石油基纤维产品的有效替代。当前,在国际纺织产业再分工的背景下,这些问题制约着我国化学纤维产业的可持续发展,难以形成产业的国际竞争优势。先进基础纤维材料(简称为先进纤维材料)指可实现规模化生产和广泛应用的,具有以下一个或多个特征的材料:物理机械性能和品质良好;在保证物理机械性能满足应用的同时,可通过物理、化学手段赋予材料新功能;可实现全生命周期绿色化水平提升;通过数字化、柔性化和智能化制造过程可提升纤维材料的制造效率和产品品质,显著降低能耗、物耗。
本文围绕先进纤维材料中最重要的差别化功能纤维、高性能纤维、生物基纤维品种,分析我国先进纤维材料产业的发展现状、面临挑战以及未来的发展趋势,总结今后发展的重点任务,提出发展建议,为产业和企业的发展提供参考。

二、我国先进纤维材料产业发展现状

(一)差别化功能纤维
近年来,我国化学纤维生产产能持续快速扩张,产业结构性过剩问题凸显,常规化学纤维品种同质化竞争激烈、附加值低,因此,基于现有产能条件下的纤维差别化、功能化生产成为化学纤维产业结构调整和产业升级的关键。功能纤维是一个总体概念,指纤维自身具备特定的性质和功能,并由此赋予纺织产品新的性质和功能。按照纤维自身的性质,功能纤维可以分为两类:一类为差别化功能纤维,是在聚酯纤维、聚酰胺纤维、再生纤维素纤维等常规化学纤维制备过程中,通过综合运用分子改性、功能组分添加、特种纺丝成形以及纤维后处理等一种或几种方式制备而成。与常规化学纤维相比,这类纤维可以显著改善或增加纤维的性能和功能。另一类是本征功能纤维,即纤维本质上具有特定的性能或功能,这些纤维是聚合物通过熔体纺丝或溶液纺丝制备而成的,如具有高弹性的氨纶等。
经过重点推进,我国差别化功能纤维发展取得了显著成绩,建立起产业链完整、品种齐全的功能纤维产业体系,与日本、美国和欧盟等发达国家和地区的差距明显缩小。2017年,我国差别化功能纤维的产量约为1×107t,多为原液着色纤维、阳离子染料可染纤维、高性能聚酯与聚酰胺工业丝、低熔点复合短纤维等附加值相对较低的常规功能纤维品种,而以超仿真纤维、抑菌纤维、阻燃纤维、远红外纤维等为代表的高附加值功能纤维品种占比相对较低。差别化功能纤维生产工艺及技术还不够完善,产品品质不高,难以大批量用于高端面料和制品。
(二)高性能纤维
我国高性能纤维领域发展的重点是碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、聚酰亚胺(PI)纤维和聚苯硫醚(PPS)纤维等。
1.碳纤维
在过去10年间,我国碳纤维产业进入了蓬勃发展时期,实现了“从无到有”的突破,工艺技术不断提升,工艺装备不断优化,应用领域不断拓展。2019年,国内聚丙烯腈(PAN)基碳纤维快速发展,产量约为1.2×104t;国内消费量超过3.7×104t,增长约20%,广泛应用于风电叶片、建筑补强、压力容器等领域,在航空、航天、电子电器等领域也逐渐应用。
2.芳纶
近年来我国对位芳纶发展迅速,多家企业的产业化技术取得突破,实现了批量生产。2019年,国内对位芳纶产量实现小幅增长,约为2.8×103t;间位芳纶产量约为1.1×104t,总体达到国际先进水106我国先进纤维材料产业发展战略研究平。目前国产芳纶产品主要用于高温过滤、防护、密封等材料中。与国外产品相比,国产芳纶产品在航空、航天、国防军工等高端领域的应用尚缺乏竞争力。
3.UHMWPE纤维
近年来,我国制备UHMWPE纤维技术发展迅速,产品质量大幅提升,性能指标达到国际先进水平,个别指标达到国际领先水平。国外对高端纤维制品也多采取出口限制措施。国内目前约有30家企业生产高强高模聚乙烯纤维,2019年的产量为2.3×104t,产能达到千吨级的企业数量不多。
4.PI纤维
近年来,我国PI纤维产业得到迅猛发展,相关科研机构也开始重视PI纤维的研发。我国耐高温型PI纤维已商品化生产;高强高模PI纤维完成小试试验,断裂强度达到3.5GPa,模量为130GPa,总体达到国际先进水平。
5.PPS纤维
袋式除尘技术的快速发展带动了国内纤维级PPS树脂生产企业的发展。2019年国内PPS纤维产量约为5.5×103t,产品规格仍多集中在2.0dtex,主要应用在滤料行业,总体需求保持稳定。近年来,纤维级PPS树脂合成产业化技术不断优化,成本逐渐降低,有望进一步提高产量,推动国产品种的市场化应用。
(三)生物基纤维
生物基纤维指以生物质为原料,或含有生物质来源的单体、以生物技术制备的单体的聚合物纤维,主要包括莱赛尔纤维、聚乳酸纤维、生物基聚酯纤维和生物基聚酰胺纤维。我国生物基纤维总体上处于产业化初期。
中国纺织科学研究院的全国产化技术1.5×104t/a莱赛尔纤维生产线于2016年年底全线贯通。2019年,国内有3家企业拥有万吨级莱赛尔纤维生产线,单线设计产能均为3.0×104t/a,与奥地利兰精公司已达到的6.7×104t/a单线产能相比,尚需进一步的技术升级。
我国在2000年前后开始研发聚乳酸生产技术,目前我国聚乳酸产业正处于工业化起步阶段。目前,多家国内企业建设了聚乳酸连续聚合产业化生产线,同时也实现了长丝、短纤维、纺粘非织造布等产品的生产,多用于一次性卫材、农业、服装和家纺等领域。目前,由于原料丙交酯的国产化水平不足,聚乳酸产业发展受到的限制较大。国内企业自2010年起突破了生物基1,3-丙二醇(PDO)的关键技术,实现了PDO万吨级生产;在聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)聚合方面通过技术攻关,初步实现了产业化,正在攻克大容量连续聚合、熔体直纺等关键技术,有望实现我国生物基PTT纤维的稳定化、规模化生产与应用。国内在2010年前后启动了聚酰胺56(PA56)纤维材料的相关研究。凯赛生物公司实现了生物基1,5-戊二胺和PA56的中试,处于世界先进水平。我国目前正在建设的产能为5×104t/a生物基1,5-戊二胺及1×105t/a生物基PA56生产基地,开发新的应用领域成为量大面广应用的关键。

三、我国先进纤维材料产业发展面临的挑战

(一)差别化功能纤维
我国差别化功能纤维总体上处于产业快速发展的初期,当前,产业发展面临一些迫切需要解决的问题。纤维生产装备研制和工艺研发脱节,生产装备老旧,导致在差别化功能纤维生产过程中无法对反应过程、成型过程实现有效控制,严重制约了纤维的高品质化发展。
制约我国功能纤维产业发展的另一个重要原因是缺乏完善的性能评价与品质检测方法及标准体系,使产业发展缺乏有效的规范与指导。功能纤维性能评价与品质检测的方法及标准体系的建立,可统一规范行业的有序发展避免无序竞争,指导生产企业优化产品的功能指标与产品品质。
(二)高性能纤维
在碳纤维材料方面,我国的碳纤维材料产品大多处于试运行、少量装机阶段,与产业下游的合作仍需加强。产业应用端开发的不充分导致了大量碳纤维生产企业产能虚高,企业运营压力较大。未来碳纤维生产企业需进一步加强与产业应用端的“产研”联动,抓住市场机遇,为国产碳纤维产业的发展寻找突破。
在芳纶纤维方面,我国间位芳纶产业的发展尚处于起步阶段,制造技术落后于发达国家,难以实现高性能间位芳纶产品的高速、稳定生产。我国对位芳纶产品初步实现产业化,部分差异化产品的核心技术仍未完全掌握,如高强型、高模型、可染色纤维等。
在UHMWPE纤维方面,产业规模化程度低,国内单线产能多在200t/a,而国外单条生产线的产能普遍在500t/a左右。为提高总产能,国内生产企业不得不增加生产线,造成投资成本高、生产效率低、能耗高,规模化生产较难实现。
在PI纤维方面,国内PI纤维的性能已经达到世界先进水平,但由于国内原料生产企业产品质量参差不齐、价格较高,导致PI纤维价格高于芳纶,限制了下游企业的应用。另外,我国PI纤维产品的精细化程度不够,品种少,多用于军工领域,民用领域应用较少。
另外,国内PPS改性技术开发起步较晚,以中小型企业居多,在产品品质管理和成本控制上与国外企业存在差距。在国外PPS改性企业已经长期占据国际市场的前提下,国内企业后期进入遇到的阻力较大。
(三)生物基纤维
我国生物基纤维的发展基本处于起步阶段,在技术、装备、基础研究等方面与国外存在一定差距,尚未形成良性供应链体系。目前,生物基纤维生产成本高、产品市场竞争力弱,制约着产业的良性发展,特别是在当前低油价时代,无法形成与石油基纤维的竞争优势。生物基纤维及其原料需要的基因技术、工业微生物技术、生化技术基础薄弱,多数品种处于小试研究阶段,具有自主知识产权的原料品种少,纤维及原料制备难度大、成本高。
总之,我国在核心技术、关键设备、关键原料方面与发达国家相比差距仍然较大,产业技术水平偏低。

四、我国先进纤维材料产业发展趋势

(一)差别化功能纤维
高品质、高功能、低消耗、低排放是差别化功能纤维产业化技术发展的方向。高品质指纤维本身的不匀率低,纤维在纺织、染整、涂层、复合加工过程及纺织品使用过程中性能/功能稳定。高功能指纤维材料基本的物理性能(强度、模量、弹性、线密度等)与改善纺织品舒适性、防护性等密切相关的性能/功能,与显著提升纺织品和服装的智能化密切相关的性能/功能。低消耗和低排放指纤维材料从原料获取、纤维制造、应用到废弃产品回收处理的全生命周期的物耗、能耗、有害物质排放、废弃物垃圾及其处理成本的显著降低。面向量大面广的需求,超仿真纤维、低温染色纤维、吸湿速干纤维、低熔点纤维等是差别化功能纤维的重点品种。面向作战、特种防护、智能纺织品等特种需求,阻燃纤维、导电纤维、抑菌纤维、高耐磨纤维等也是重点品种。
(二)高性能纤维
碳纤维的低成本化和高性能化是今后的发展趋势,通过开拓新型的、廉价的、可替代的碳纤维前躯体以及开发新的工艺方法,不断降低碳纤维生产成本。
对位芳纶的发展趋势是通过技术先进性推进应用产品升级换代,开发差异化产品,满足高端领域应用要求。目前国产对位芳纶主要应用于高温过滤、防护材料、密封材料等领域,在对于力学性能要求较高的轮胎、橡胶制品、电子通信器材等应用领域,尤其是在航空、航天及国防军工等高端领域与国外产品相比尚缺乏竞争力。
UHMWPE纤维的发展趋势是开发高端领域用的差异化产品。高端应用领域的UHMWPE纤维一直由帝斯曼(DSM)公司引领,已开发的具有更高力学性能的产品,强度为40cN/dtex以上;耐蠕变型纤维已用于高强抗蠕变绳索;最近又成功研发了超低蠕变型纤维,在标准条件下长期使用蠕变伸长仅为0.5%左右,成功用于海上采油平台的系泊缆绳。
PI纤维的发展趋势为降低生产成本,主要途径有:一是在单体合成及聚合方法上寻找出路;二是利用PI纤维的高性能改进其他聚合物以发展一类新的性能比芳香PI纤维稍低,但却高于被改性聚合物的新品种。例如,充分发挥PI纤维本质阻燃特征,制备PI/黏胶高阻燃复合纤维。PPS纤维的发展趋势是提高纤维品质,开发差异化产品。目前我国的PPS纤维产品较为单一,主要生产常规短纤维产品,纤维的细度、卷曲率以及108我国先进纤维材料产业发展战略研究干热收缩率等指标与日本东丽公司的产品相比存在较大差距。国内细旦纤维(<1.0dtex)、异形截面纤维、高卷曲纤维等差异化pps纤维产品尚没有实现产业化。

下一页
本文共 2 页,第  [1]  [2]  页

返回顶部 | 打印本文 | 关闭窗口
 
上一篇:碳纤维: 轻量化应用前景广阔的特种纤维 下一篇文章:聚焦·引发碳纤维全球市场变化的三个重要因素
友情链接  
 
甘肃郝氏炭纤维有限公司 版权所有 甘肃炎黄在线技术支持 (陇ICP备09002141号)

甘公网安备 62010202001765号

地址:兰州市城关区火车站西路94号,海天.新都2号楼4楼。(兰州火车站向西300米) 邮编:730010
业务部:86-931-8893751 8893759 86-931-8893760-8003外贸部:86-931-8893573 传真:86-0931-8893753