【前瞻性:中国乃至世界芳纶纤维原料新材料生产与应用前景分析】
2017-12-27 13:45:45
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国际知名专家 顾超英
一、芳纶纤维分类
芳纶纤维的品种主要有芳纶1313(间位芳纶)、芳纶1414(对位芳纶,也称芳纶Ⅱ),芳纶Ⅲ(对位杂环芳纶)。
芳纶由美国杜邦公司发明并最早实现工业化生产,最初作为宇宙开发材料和重要的战略物资,主要用于军事、科技等领域。美日等发达国家长期垄断世界芳纶市场,对中国实行严格的贸易限制和技术的封锁。
二、中国芳纶系列产品的工业化生产现状
山东烟台泰和新材料股份有限公司历经多年攻关,打破技术封锁,攻克芳纶生产核心技术,取得完整自主知识产权,实现了芳纶系列产品的工业化生产。中国山东烟台泰和新材料股份有限公司与分枝山东烟台泰和时尚科技有限公司研发生产出对位芳纶优异性能如下:
⑴高强度:断裂强度大于20g/d,比强度是优质钢材的6倍,是高强工业尼龙丝的2倍;⑵高模量:抗剪切,比模量是优质钢材的3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5;⑶耐高温:连续使用温度为-196 ℃~204 ℃,属于难燃纤维,高温下不熔化,分解温度高于500℃;山东烟台泰和时尚科技有限公司利用芳纶特有的耐高温、本质阻燃、高强度、耐腐蚀、电绝缘等优异特性,设计加工具有耐热防烫、防火灾、防切割手套等防护功能的生活用品,达到安全与时尚的完美结合。
虽然中国目前也进行了国产化的研究与努力,但由于国外对中国进行了严格的技术封锁,对位芳纶的国产化进程缓慢,产能不高,仍大量依赖进口,中国一般都是从美国杜邦公司、日本帝人集团公司、韩国科隆公司、韩国晓星等国家和公司进口对位芳纶产品的,毕竟目前对位芳纶领域形成了以美国杜邦和日本帝人为核心的产业格局,两家企业的产能占全世界产能的85%左右,高等级的对位芳纶产品几乎全部由这两家企业生产。
回顾2014年全球芳纶产能共计12.02万吨,其中对位芳纶产能7.68万吨,间位芳纶产能4.34万吨。
到了2016-2017年期间,全球对位芳纶产能大约8.1万吨左右,全球对位芳纶产能主要集中在美国、亚洲和欧洲,生产公司也较为集中,目前全球从事对位芳纶生产的厂家主要有美国杜邦、日本帝人、韩国科隆(Kolon),韩国晓星、烟台泰和新材料、蓝星(成都)新材料等公司,其他国家或公司仅有少量生产。其中,杜邦和帝人公司的产能合计7.4万吨,大约占全球总产能的91%,目前杜邦是全球最大的对位芳纶生产公司,产能约占全球总产能的50%。2016年全球对位芳纶消费量大约为6.3万吨,消费区域主要集中在美国、欧洲和亚洲。随着生产技术的发展以及生产成本的逐步降低,对位芳纶的消费领域已经逐步从应用于军工和航天领域的特殊材料,发展成为在工业和民用领域有着广泛应用的高性能材料。
而中国做的比较好的对位芳纶产品生产企业有中石化仪征化纤有限公司、山东烟台泰和新材料股份有限公司、中化晨光公司、河南平煤神马公司等等。
近年来,中国对位芳纶产业发展迅速,已经真正打破了国外对位芳纶的技术垄断,也填补了国内研发与生产的空白,更是加速了中国对位芳纶的产业化生产与实际应用的进程。中国对位芳纶产能由2009年的255吨,增长至2016年的4200吨,其中生产规模最大的是山东烟台泰和新材料股份有限公司,产能1500吨;规模第二大的是蓝星(成都)新材料有限公司,产能1000吨。
回顾2016年中国对位芳纶的消费量答约7300吨,主要消费领域是绳缆材料、防弹防护材料、橡胶领域和复合材料领域。
值得一提的是:目前,中国有的企业开发生产出来的触屏手套很不错,其成分:间位芳纶+腈纶/羊毛;手套的特点:指尖导电,保暖、实用、时尚,特别适合天冷时操作手机等电容式触摸屏,也符合现代电子化信息时代的实际需求。
三、全球以芳纶纤维为代表的高性能纤维材料应用更加广泛
全球以芳纶纤维为代表的高性能纤维材料应用领域更加广泛,预计未来10至20年,全球以芳纶纤维、碳纤维等为代表的高性能纤维材料应用领域更加广泛,销售数量将会逐年上升。
今后,中国传统化纤企业将彻底进入高科技材料加工生产领域,随着下游应用领域的更加大幅度采购,也会给这些高科技产品生产企业带来更大的机遇,赢得更加丰厚的生产利润。
如今,毕竟中国已经成为高新技术纤维(含生物基化学纤维)的生产品种覆盖面最广的国家了,中国高性能纤维产能也在逐年提升,中国人口众多,土地面积也广,应用到这些高新技术材料的地方也是相当的多,中国未来成为高性能材料生产与消费量世界第一大国也都不是事,发展化纤新材料工作已经是当务之急之事了。
再者,据悉目前包括碳纤维在内,中国高性能纤维所有品种稳步发展,品种齐全,产能规模已居世界前列。碳纤维、间位芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚苯硫醚纤维和连续玄武岩纤维发展基础强化;间位芳纶、聚酰亚胺纤维等产品产业发展进程加快,聚酰亚胺纤维、高性能聚乙烯纤维、高模量芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维等生产工艺技术进步明显,芳纶纤维等高水平研发体系初步形成。
特别是预计到2020年世界芳纶纤维需求将达到22万吨,消费区域主要集中在北美、欧洲、日本和中国。一般来说, 国际需求:主要分布在车用摩擦材料、防弹材料和光学材料,分别占到30%、30%和15%。从国际消费结构看,汽车相关对位芳纶需求量占比达到45%。应用领域:国产间位芳纶已实现规模化生产,目前应用仍以过滤材料为主,比例可达到60%以上;在安全防护领域的用量逐年增加。国产通用型对位芳纶应用领域主要集中在室内光缆、摩擦密封和橡胶领域,比例可达到90%;高端防护和复合材料领域比例约为10%。高强型对位芳纶已小批量生产,并通过军队搜/排爆服等装备应用的定型;高模型对位芳纶已突破关键技术。还有间位芳纶,中国称之为芳纶1313,具有突出的耐高温、阻燃和绝缘性,主要应用于电绝缘、高温防护服、高温过滤、高温传送带等领域。
全球间位芳纶的需求主要分布在电气绝缘纸、防护衣和高温滤料。分别占比达到了34%、29%和20%。
到2020年,随着国产对位芳纶产量的进一步增长,对位芳纶产品性能也会得到进一步提高,市场销售的价格也肯定会比进口的产品明显便宜,近年来对于进口来的高档对位芳纶产品,对产品性能要求高,主要应用在一些特殊用途,如军事、安保领域的防弹材料等,其芳纶产品价格依旧很高,一般都超过20万元/吨。
预计中国下游应用领域对位芳纶消费量将快速增长,消费的驱动力来自劳保防护、光缆、橡胶和复合材料等领域。预计到2020年以后中国对位芳纶的市场需求量将会突破万吨。未来10年,中国国内的汽车、通信、高速铁路、航空和防护等领域将快速发展,对位芳纶的需求呈现旺盛的局面。
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关键词:原料,特种工程塑料
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