国产对位芳纶的制备及应用技术发展现状

马千里
芳纶工程技术研究中心
烟台泰乖新材料股份有限公司

　　一、 芳纶简介

　　定义：全称“芳香族聚酰胺”，指85％以上的酰胺键直接连在两个苯环之间的长链合成聚酰胺。
　　品种：根据酰胺键在苯环上位置的不同，芳纶分为间位芳纶、对位芳纶和共聚杂环芳纶三大品种。
　　性能：芳纶具有耐高温、阻燃、绝缘以及高强度高模量等优异性能，应用领域广泛、发展前景广阔，经济性好，是重要的军民两用材料。

　　2．对位芳纶家族

　　3、对位芳纶的力学性能及耐高温性能

　　二、国产对位芳纶工程化制备技术发展现状

　　1、工程化技术水平评价――芳纶II

　　1、工程化技术水平评价――芳纶Ⅲ

　　2．产品品种

　　3．国产对位芳纶产能现状

　　◆对位芳纶产能4200吨／年，千吨级规模企业三家。

　　4．市场需求

　　1、目前，国内对位芳纶需求5000吨／年。
　　2、国产对位芳纶用量大的领域是光缆增强，其次是橡胶制品、摩擦密封和防护，复合材料和防弹占比重相对比较小。

　　5．国产对位芳纶区域分布

　　6．授权发明及／行业标准

　　6．发明及标准的制定

　　工程化技术水平总体评价

　　■芳纶-II
　　　　■千吨级产业化技术取得突破，实现了基本型和高强型纤维的量产。
　　　　■纤维力学性能达到国外高强型产品的指标，具备了可用性。
　　　　■在国内初步形成了纤维制造的知识产权体系，但应用欠缺。
　　■芳纶-Ⅲ
　　　　■工程化技术取得突破，形成百吨级批量生产能力；
　　　　■基本满足我国国防军工需求。

　　三、国产对位芳纶应用技术发展现状

　　1、国产对位芳纶系列防弹织物（泰普龙系列防弹织物）

　　2、弹道防护装备
　　■弹道防护装备是对位芳纶典型的应用领域，包括防弹衣(Vest)、防弹头盔(Helmet)、搜／排爆服等。
　　■国产对位芳纶在武警特战防弹衣、装甲乘头盔、搜／排爆服等装备的应用上已取得实质性突破。

　　3、橡胶复合增强

　　■排橡胶复合增强是对位芳纶第二大应用领域，包括轮胎(Tire)、胶管(Hose)和输送带(Belt)三大产品。
　　■国产对位芳纶成功应用于乘用子午胎的冠带层(Cap Ply)、带束层(Belt)和胎体(Carcass)等部位；
　　■国产对位芳纶已经批量应用于汽车胶管；国产对位芳纶应用于大型输送带研发工作正在进行。

　　4、光缆

　　■光缆增强是我国对位芳纶大的应用领域，占总量的40％。
　　■国产对位芳纶已经成功应用于室内光缆，实现了部分进口替代；
　　■室外光缆需要的高模量产品仍需进口。

　　5、芳纶纸蜂窝复合材料

　　■芳纶II纸工程化关键制备技术取得突破，50 g／cm²、45 g／cm²和36 g／cm²三种规格国产纸的抗张强度、撕裂度和伸长率等关键力学性能指标与杜邦N636性能相当。
　　■研制出三种规格芳纶II纸蜂窝并进行了性能检测。

　　四、问题与挑战

　　与水平相比，根据重要程度，国产对位芳纶存在以下问题：
　　■1、生产技术相对落后
　　■2、产品质量的稳定性有待于进一步提高
　　■3、生产规模相对较小，成本较高
　　■4、高端产品规格不够全
　　■5、价值链的不够完整，尤其是应用技术发展滞后
　　■6、国产品牌低价竞争，知识产权保护缺失

　　1、生产技术相对落后

　　水平从基础化工原料到纤维制备的一体化技术，生产过程中的SO2和HCl等低分子副产物实现了循环利用。
　　2、产品质量的稳定性有待于进一步提高

　　国产对位芳纶纤维的强度指标与国外先进水平接近，但模量指标尚有差距；整体离散性(CV)偏高，影响了市场的推广。

　　3、生产规模小，成本高

　　◆对位芳纶产能71500吨／年，其中美国和日本占86.7％，仅占3.5％。
　　◆国外两家公司的产量均超过30,000~巨／年，而国内六家单位对位芳纶实际产量只有1500吨，尚不具备经济规模。

　　4、高端产品规格不够全

　　杜邦公司在二十年前就形成了六大产品系列，以满足不同应用领域的需求。产品进一步升级，如近在民用领域推出K-29 AP租K-49 AP取代K-29和K-49，在弹道防护领域推出KM2及KM2 Plus取代K-129。

5、芳纶价值链不健全，高端应用技术发展滞后

　　◆芳纶价值链条：化工原料、纤维制造、复合材料：基础工业、国防军工、航天航空。
　　◆国内化工原料生产商、纤维制造商和应用客户数量不少，但是行业集中度低。
　　◆芳纶纸、防护和复合材料领域占比超过90％；而我国集中在过滤、摩擦密封和光缆领域：高端应用领域比重太低。

　　6、国产品牌低价竞争，知识产权保护缺失

　　◆国产对位芳纶：在盘根、滤料、摩擦和密封领域的销售价格远低于成本价，回收丝利用的比例很高。
　　◆欧／美／日：芳纶工程化技术列入公司“高级商业机密”。在注重自身知识产权保护的同时，还尽可能避免侵权。
　　◆：无视知识产权的存在，多数企业不愿投入，喜欢坐享其成。国产芳纶工程化技术突破的同时，先行企业就成了行业的“黄埔军校”，源源不断地向外“输送"人才。

　　五、未来展望

　　1、技术发展趋势
　　　　纤维制备技术
　　　　纤维应用技术
　　2、行业发展趋势
　　　　国内宏观环境
　　　　外部产业环境
　　　　国产对位芳纶技术发展路线图
　　纤维制备技术
　　　应用需求牵引，定制化开发。
　　　纤维高性能化(高强高模)技术：
　　　　◆细旦化技术；
　　　　◆高分子量聚合物溶解及纺丝技术；
　　　　◆抗老化(紫外和湿热)技术。
　　　大规模制备技术：
　　　　◆一体化
　　纤维应用技术
　　　共性关键技术
　　　　◆芳纶复合材料界面控制与强化技术
　　　　典型应用技术
　　　　◆防弹舫刺技术(减重、减小凹陷L
　　　　◆硬装甲(防二次破片)；
　　　　◆建筑补强(地震和台风)；
　　　　◆电力缆