高性能纤维及复合材料如何实现创新融合与协同发展?
高性能纤维是战略性新兴产业的重要组成部分,是发展国防军工重要的基础原材料。《制造2025》明确提出,新材料产业是需要突破发展的十大重点领域之一。工信部发布的《重点新材料批次应用示范指导目录(2017版)》中,也将碳纤维、玄武岩纤维、连续碳化硅纤维列为“关键战略材料”。我国高性能纤维复合材料行业面临一个新的大发展时期,如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。在巨大的市场需求牵引下,高性能纤维复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。




















5月3日,高性能纤维及复合材料工程技术创新论坛暨2018年高性能纤维材料产业(连云港)发展大会召开。本次会议由纺织工业联合会、工程院环境与轻纺工程学部、连云港市政府联合主办,化学纤维工业协会和连云港市经济和信息化委员会承办。会议的主题为“创新融合、协同发展”,主要探讨了如何加强产业链协同发展,创新工艺技术装备,扩大国产高性能纤维及复合材料在国民经济建设中的应用,提升我国新材料产业国际竞争力。
工信部消费品工业司副司长曹学军、调研员陈新伟,纺织工业联合会副会长、化学纤维工业协会会长端小平,工程院院士孙晋良、蒋士成、俞建勇、王玉忠,化学纤维工业协会副会长贺燕丽、王玉萍等专家领导,以及连云港市委副书记、代市长方伟,市委常委、连云港经济技术开发区党工委书记曹卫东,市政府副市长徐家保等地方领导应邀出席了会议。
中复神鹰碳纤维有限责任公司、连云港市工业投资集团有限公司、复合材料集团有限公司、威海光威复合材料股份有限公司、吉林碳谷碳纤维股份有限公司、烟台泰和新材料股份有限公司、江苏恒神股份有限公司、江苏神鹤科技发展有限公司、中材集团、上海飞机制造有限公司、北京新能源汽车股份有限公司、中车,以及东华大学、四川大学、东南大学等高性能纤维及复合材料产业链企事业单位、科研机构及院所代表300多人参加了会议。
走高质量发展之路
提升高性能纤维的国际竞争力

孙晋良在致辞中指出,我国化纤工业经过近十多年的快速发展,高性能纤维稳步发展,技术装备水平持续提升,且品种齐全,产能规模已居前列。我国碳纤维、芳纶和超高分子量聚乙烯三大品种产量占的1/3,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、连续玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维产业发展进程加快;聚芳醚酮纤维、碳化硅纤维研发力度加大。碳纤维、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;碳纤维、芳纶、玄武岩纤维等高水平研发体系初步形成。
我国已成为范围内高性能纤维生产品种覆盖面广的。2016年国内高性能纤维总产能超过18万吨,出口达7.64吨,同比增长1.48%。随着技术水平不断进步,国内高性能纤维质量有较大提高,产品系列化、差别化水平继续提升。碳纤维、间位芳纶、聚苯硫醚纤维和连续玄武岩纤维等实现快速发展,产能突破万吨;对位芳纶、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯纤维等实现千吨级产业化生产,填补国内空白,打破国外垄断。聚芳醚酮纤维、碳化硅纤维等攻克关键技术,为实现产业化奠定基础。
经过多年建设,以高校、科研院所和企业为依托,建设了一批高水平级工程技术中心、实验室、企业技术中心和产业技术创新联盟,提供了开展高性能纤维技术研发和工程化、产业化研究的平台,培养了一支理论水平较高并具有实际经验的高水平研发队伍,初步形成了高性能纤维的研发、生产和应用体系,推动基础研究、工程化研究、产业化研究快速发展,为我国高性能纤维行业发展提供了高水平技术支撑。
目前,我国高性能纤维已能满足国防军工需求,在民用航空、交通能源、工程机械装备、建筑结构和海洋工程等领域也得到广泛应用,并成功应用于高温除尘、体育体闲、风力发电、建筑补强、机械制造、光纤增强、安全防护等工业用领域。
当前,特色社会主义进入新时代,在党的十九大提出推进军民融合深度发展的大背景下,我国正处在由大向强发展的关键阶段,面临的外部制约、发展阻力、安全压力相互叠加,迫切需要发展高性能纤维材料,为促进发展、保障安全、推进国民经济建设提供可靠支撑。面对国内外的竞争形式,高性能纤维产业链从原材料到纤维研发,制备及产业化的整个过程中均充满了挑战,打破国外长期以来的垄断局势是现阶段我国高性能纤维的唯一出路。
曹学军在致辞中表示,高性能纤维及复合材料产业经过了从无到有,现在到了由有到好、由低端到高端的阶段。要深入贯彻党的十九大精神,树立新发展理念,以协同创新为动力,以规模应用为重点,以质量提升为方向,推动高性能纤维产业的高质量发展。
她指出,围绕高性能纤维及复合材料产业发展,下一步,工信部消费品司将重点推动以下几项工作:一是推动协同创新服务平台建设。将开展新材料产业资源共享平台、生产应用示范平台、新材料测试评价平台、功能性纤维创新中心等创新载体建设。二是推进重点产品系列化产业化。大力推进碳纤维及复合材料、高强、高模聚酰亚胺、石墨烯纤维等高性能纤维高附加值、低成本关键工艺及装备工程化,加强标准研究制定,开发系列品种,推动重点领域应用。三是加强产需对接开拓应用领域。提高产品质量稳定性,培育高性能纤维品牌,加强产需衔接,强化产业链协同配合,拓展高性能纤维在航空航天装备、海洋工程、先进轨道交通、新能源汽车和电力等领域的应用。加强高性能纤维产业化成果宣传,扩大高性能纤维在民用领域的推广应用。四是引导新材料产业集聚发展。充分发挥各地方积极性,推动地方根据区域产业基础、研发资源、配套能力、市场条件等因素,培育高新能纤维生产与应用骨干企业,逐步完善产业配套,推动产业集聚发展。

会上,化学纤维工业协会副会长王玉萍介绍了我国高性能纤维行业发展现状及展望。她指出,高性能纤维及复合材料产业认真贯彻相关产业政策,不断加大行业投资力度,扎实推进产业化进程,在产业布局、产业规模、生产工艺和应用技术、重点领域应用等方面都取得了显著成果。截至2017年,我国高性能纤维的总产能约12万吨,产能规模居前列。目前,我国的宏观政策环境不断完善,进一步明确了关键新材料产业发展的目标和任务,并细化到具体材料产品、技术指导等,为高性能纤维材料的健康发展奠定了基础。此外,我国高性能纤维产业的关键技术水平进一步提高、生产规模持续扩大、产供销市场稳中有增、国际贸易保持稳定,为产业的进一步发展打下良好基础。
对于国内高性能纤维的未来发展,王玉萍认为,可从加工技术高效稳定化、加工体系智能化、原料体系专业化配套定制等方面展开。她还提出了4点发展建议:一是建立特色的产业创新体系。围绕发展战略需求,加强基础研究,强化产学研用结合,构建纤维、树脂、复合材料及重点应用协同创新体系;建立高性能纤维材料设计-制造-评价共享数据库;建设与国际接轨并具有特色的材料标准体系。二是加强行业内提质增效、协同发展。加强国内关键装备制造、原料装备、纤维生产、下游应用企业合作,鼓励全产业链共同参与原料设计与装备设计方案的制定,提高纤维的一致性和服役可靠性,推动材料与终端用户建立供应链合作关系,推进专业化、规模化定制。三是完善行业发展环境。根据国内高性能纤维行业的发展实际,协调配合制定产业发展指导目录和投资意见,完善行业发展必须的产业链、创新链、价值链。发挥协会资源优势,建立产业专家智库,加强行业专业化人才培训。四是加强政策配套支持。建议继续支持和鼓励行业领军企业联合高校、研究机构共建研发平台、生产应用示范平台、测试评价平台等,加快技术成果转化、新产品开发、新市场开拓;深入实施批应用保险补贴机制,解决“不敢用”的问题。
做优做强新材料产业
连云港推进“高质发展、后发先至”
连云港经济技术开发区成立于1984年,是国务院批准设立的批级开发区,规划管理面积115平方公里。近年来,开发区始终坚持 “工业立区、产业强区”的发展导向,致力于转型升级、创新发展,培育形成了新医药、新材料、新能源和高端装备制造“三新一高”特色产业体系,在级开发区科学发展综合评价排名中,位居板块。

方伟在致辞中指出,连云港是重点建设的7个石化产业基地之一,拥有大的碳纤维生产企业。未来,基于良好的发展基础、专家支撑及各方合作关系,连云港将重点发展新材料产业,尤其是碳纤维产业。在发展过程中,连云港市政府将发挥有形的力量,推动新材料产业的发展。目前,市政府正在研究研发中心、人才等相关扶持政策,这些政策将在6月初发布。
方伟强调,这次高性能纤维材料产业发展大会在连云港召开,既是鼓舞和激励,又是促进和鞭策。大会搭建了产业对接、产学研合作、企业交流的平台,为连云港推动高性能纤维材料产业发展提供了非常好的契机。连云港市委市政府将倍加珍惜难得的学习机会,把大家的新思路、新建议,汇聚成高性能纤维材料产业发展的新举措、新实践,为推动新材料产业的发展作出更大贡献。

会上,曹卫东介绍了连云港市高性能纤维新材料产业的布局与发展。他表示,作为“三新一高”的主要组成部分,新材料产业是连云港重点培育的主导产业。之所以如此,是因为:,其发展基础更加坚实。连云港坚持以高性能纤维产业为核心,重点发展碳纤维、聚酰亚胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、差别化氨纶纤维等板块,集聚了近百家新材料企业。其中,技术创新示范企业1家、高新技术企业11家,已成为国内品种较为齐全、产业特色鲜明的高性能纤维产业基地。中复神鹰碳纤维建成国内唯一的年产5000吨干喷湿纺原丝生产线、国内生产效率高的单线年产1200吨碳化生产线、国内条千吨级T800和百吨级T1000碳纤维生产线,在国产碳纤维市场占有率达70%以上,2017年,作为完成单位荣获科技进步一等奖,实现了历史性突破;奥神新材料荣获科技进步二等奖,并参与制定“聚酰亚胺短纤维”标准;获批新材料产业高技术产业基地、高性能纤维及复合材料高新技术产业化基地。经过一段时期的积累,新材料产业在体系建设、产业规模、技术进步等方面均取得了明显成就,为下一步快速推动产业化奠定了坚实的基础。
第二,发展方向更加清晰。依托行业领军企业,连云港将全力突破复合材料及应用端,进一步推动多元化、规模化、低成本发展,迅速形成国内一流的高性能纤维产业基地。碳纤维产业,将依托业已形成的产业基础,重点做好扩量与应用“两篇文章”:在生产端,迅速推动T700、T800、T1000生产线满产运行,形成万吨级生产规模,适时启动5—10万吨生产线布局建设,打造大的碳纤维生产基地;在应用端,新建高性能树脂、碳纤维复合材料等项目,加快布局预浸料、零部件等产业链中间环节,深化与中建材、商飞等大型央企的合作,重点突破风电叶片、新能源汽车、商用飞机“三大领域”的轻量化应用,打造业内的复合材料产业园。聚酰亚胺纤维产业,作为大的聚酰亚胺纤维生产企业,去年,奥神新材料成功突破了纤维着色等关键技术,迅速打开了应用市场,销售呈现翻番增长态势。下一步,将加快突破特种功能性服装、高温除尘布袋、阻燃隔离材料、电子级薄膜等下游产业,重点实施年产158万件特种功能性服装项目,迈出产业化应用的新步伐。超高分子量聚乙烯纤维产业,抢抓军民融合产业发展风口,重点突破防弹武器装备、安全防护绳缆及民用领域,打造军民融合特种纤维产业园。氨纶纤维产业,不断突破技术壁垒,在国内创可染氨纶、皮芯复合低熔点氨纶等新产品,目前差别化率;下一步,重点开发防脱散、石墨烯等差别化氨纶纤维产品,打造国内品种齐全的氨纶生产基地。生物基纤维产业,2017年,我区成功引进美景荣年产30万吨PTT纤维项目,并列入重点研发计划,实现了生物基纤维板块的新突破;下一步,迅速推动项目建成投产、形成百亿级产能,打造该领域企业。同时,加快招引其他纤维产业企业来区集聚发展,打造门类丰富、品种齐全的高性能纤维产业高地。
第三,发展环境更加优化。下一步,连云港将从产业发展的需求侧入手,进一步加大投入和引导力度,努力打造一流的发展环境。打造一流的创新平台,重点打造三大公共服务平台:1.江苏省高性能纤维产品质量监督检验中心。是唯一具备“碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维”全项目质量检测能力的检验中心,先后参与制定标准3个、企业标准6个,产品在这里“一次检测、承认”。目前正在申报级高性能纤维检验中心。2.碳纤维复合材料试验公共服务平台。已列入强基工程,主要搭建碳纤维研究、特种复合纱线、特种织物、复合材料四大试验平台,面向全行业提供设计、试制、检测、评价等一体化服务。目前平台正在进行设备安装,年内将投入使用。3.江苏省高性能纤维及先进复合材料创新中心。以行业龙头企业为依托,整合科研院所、高校、骨干企业等创新资源,重点打造小试中试、检测、设计等技术平台,助推纤维及复合材料行业的快速发展。创设一流的政策支撑。制定出台新材料产业专项扶持政策,组建新材料产业发展专项基金,建立涵盖初创、成长、发展等阶段的政策扶持体系,打造开放开明的产业生态系统。提供一流的服务环境。组建园区新材料产业发展办公室,明确专人专职推动产业发展;深化行政审批制度改革,全面推行“正面清单+负面清单”管理制度,完善项目承诺制、代办制等服务品牌,全力打造效率高、成本低、服务优的营商环境。
曹卫东强调,当前,连云港正在全力推进“高质发展、后发先至”的崭新征程。在新的征程中,作为重点培育和发展的战略性产业,新材料产业必将迎来新的契机、实现新的跨越。
中兴芯片事件敲响警钟
掌握核心技术拥有自主发展空间

近日,中兴芯片事件给高新技术产业敲响了警钟,再一次显示出掌握核心技术的重要性与必要性。在高端访谈环节,工程院院士蒋士成、俞建勇,化学纤维工业协会副会长贺燕丽,复合材料集团有限公司董事长张定金,中复神鹰碳纤维有限责任公司董事长张国良,浙江大学功能复合材料与结构研究所所长彭华新,就我国碳纤维复合材料、高性能纤维存在的关键问题,以及针对这些问题,政府、企业、科研机构下一步该怎么做等问题进行了探讨。本环节由端小平主持。
张定金表示,碳纤维是复合材料的芯,芯没有了,就无从谈整个产业的发展。未来,的新材料产业要把这个芯做好,大飞机、国防等事业才能取得进一步的提升,整个产业才会拥有自主发展空间。
贺燕丽指出,中兴芯片事件一定要引起警觉,真正的核心技术是买不来的,只有靠着我们自己的努力去掌握。碳纤维十几年所取得的发展成果就是被逼做出来的,是企业与科研人员等共同努力的结果。下一步,我国的碳纤维的质量需要进一步稳定、进一步系列化,产业链要不断融合,加强军民融合。对后道自主创新的高性能纤维、尤其是碳纤维,政府需继续支持,使其真正达到国际先进水平。
蒋士成对高性能纤维的下一步发展提出了3点建议:,高性能纤维要进一步稳定质量,继续在应用开发上进行突破。要不断降低成本,因为成本是限制其进一步发展的瓶颈之一。第二,要结合的应用市场的需求,确定碳纤维等高性能纤维的质量标准。第三,每个发展环节都要从创新的角度,加强产业链的协同合作,推动高性能纤维的产业化水平经过5-10年的发展取得更大进步。
俞建勇提出了3个思考:一是如何发展核心技术的认识问题。必须认识到技术风险会继续存在,在核心技术上必须有自己的储备。二是掌握核心技术要加强技术创新,加大研究力度,提升装备、工艺的控制能力,以及产品的差异化水平。三是充分发挥各方面的力量,推动核心技术的进一步突破。
张国良表示,国外一直对我国碳纤维进行技术封锁,在这样的背景下,要抱着为国争光的精神将其攻克。当然,做出碳纤维只是步,还需要应用,立足于实现材料的国产化。目前,中复神鹰的万吨生产线正在扩建,力争从设备到工艺做得更好。值得一提的是,国产化的成套设备贯穿其中,只有设备真正实现国产化,才能实现核心技术的国产化。
彭华新认为,目前我国高性能纤维的研究呈橄榄球形状,是从基础的研究向上走,在高端产品方面还存在着一定差距。之所以这样,是因为橄榄球的底端没有夯实,使得顶端的水平上不去。对于专业院校而言,要做的是更为系统、细化的工作,从而把底端的夯实工作做好。
应用前景广阔
未来发展空间巨大

商飞上海飞机制造有限公司副总工程师刘卫平在主题为《碳纤维复合材料在商用飞机上的开发与应用》的演讲中指出,碳纤维复合材料具有较高的比强度、比模量、可设计性好、可整体成型、耐疲劳性能好等优点,已成为商用飞机的关键结构材料,也是衡量新一代民机技术水平先进性的重要标志,更是降低成本、提高性能和市场竞争力的重要因素之一。近年来,碳纤维复合材料在商用飞机上的使用量不断增加,波音新近研制的B787飞机的复合材料用量已达到50%,大量应用复合材料也是我国研制与发展大型客机的必由之路。
此外,刘卫平还在演讲中介绍了我国商用飞机上复合材料的应用部位、材料及工艺情况,以及材料开发与鉴定的路径,材料和工艺认证的实验金字塔等内容。

中车青岛四方机车车辆股份有限公司研究中心副主任刘韶庆讲述了《轨道交通车辆碳纤维复合材料的轻量化应用》。他表示,随着轨道交通车辆的迅速发展,对于材料的性能需求越来越高,碳纤维复合材料凭借比强度高、比模量高、耐疲劳性能好、可设计性好、整体成型、多功能性、后续维修成本低等特点而备受关注。
刘韶庆通过对高速列车发展现状和技术特点分析,结合纤维复合材料性能优势和产业现状,揭示了结构与材料多元化发展的必要性,指出碳纤维复合材料是实现未来列车各性能平衡发展的有效途径之一。
同时,碳纤维复合材料要广泛应用到轨道交通领域,还面临一些困难与挑战,主要表现在:,原材料成本较传统金属材料偏高;第二;现有材料难以满足轨道车辆防火要求 ;第三,轨道交通复合材料标准规范缺失;第四,质量稳定性较差,缺陷难溯源;第五,生产效率难以满足轨道交通车辆产能;第六,复合材料回收。下一步,如何有效解决这些问题将成为复合材料行业在轨道交通领域拓展的关键。

北京新能源汽车股份有限公司工程研究院院长杨子发讲述的是《碳纤维复合材料在新能源汽车应用中的机遇与挑战》。在节能环保需求的促进下,新能源汽车呈现快速发展的趋势。2017年工信部、发改委、科技部共同印发的《汽车产业中长期发展规划》明确,至2020年新能源汽车年产销量达200万辆。2018年3月,我国狭义乘用车零售量为198万辆,同比增长4.1%; 新能源乘用车销量为56,441辆,同比增长110%;新能源汽车具有巨大的市场潜力。
新能源汽车由于其技术需求,相比较传统汽车必然会出现增重;更需要进行轻量化,以缓解“电动化”、“智能化” 带来的车重增加,解决“里程焦虑”、 整车耐久性等问题。因此,新能源汽车对轻量化有更迫切的需求。
从轻量化技术发展路线来看,国际技术水平的企业从单一轻量化车身技术向多材料混合车身技术方向发展;在量产车型中,CFRP逐步成为多材料混合车身体系的一部分。
谈到碳纤维复合材料在新能源汽车中应用的机遇与挑战 ,杨子发表示,无论是全新开发或是材料替换,对于CFRP零部件应用来说,均需要全新设计,在理解产品的特征要求的技术上,充分发挥CFRP的特点。此外,因其丰富的结构形式和性能可设计性,在解决现阶段结构设计和产品验证不足,以及产品生产节拍、尺寸和品质一致性、成本问题后,CFRP将在汽车领域有更大的发展空间。

东南大学经济管理学院党委书记仲伟俊在会上讲述了《军民融合与产业技术创新》的重要性。仲伟俊表示,我国成功的、标志性的重大科技创新工程和产业技术创新,绝大多数在以国防为代表的公共产品产业领域,民用产业技术创新的标志性成果还不是很多。需要通过军民融合,带动我国民用产业技术创新水平加快提升。
军民融合产业技术创新的作用表现在以下4个方面:一是在国防科技产业技术创新中积极吸纳民营企业参与,可以让企业形成一块相对稳定的需求和利润来源,增强企业抗击市场风险和技术风险的能力。同时,支持企业形成更多的技术积累,带动企业技术创新能力提升。二是在国防科技产业技术创新中积极吸纳民营企业参与,可以促进民营企业提升技术创新管理水平,提升企业的品牌影响力,增加企业的无形资产和市场竞争力。三是在国防科技产业技术创新中积极吸纳民营企业参与,可以积极发挥市场机制的作用,加强竞争,促进国防科技产业发展质量和效益的加快提升。四是在国防科技产业技术创新中积极吸纳民营企业参与, 可以更好地发挥政府国防科技创新投入的作用,让一份投入在经济发展和社会进步两方面均发挥作用。
仲伟俊指出,民营企业参与国防科技产业技术创新的途径有4个:一是政府实施的国防科技创新工程,尽可能支持民营企业参与合作,尽可能采购民营企业的先进技术和产品;二是放宽国防科技产业的市场准入,将国防科技创新工程中的部分子项目直接外包给民营企业;三是支持国防科技产业已有的先进技术向民营企业转移;四是政府采购其消费的私人产品,积极采购本国企业的自主创新产品。

王玉忠主要介绍了《碳纤维增强树脂基复合材料的阻燃新方法》。经过30余年在高分子材料无卤阻燃领域系统的基础研究,王玉忠研发团队提出和发展了一些新的阻燃理论和方法,并开发出不同的无卤阻燃高分子材料体系与阻燃技术。
他指出,只对碳纤维进行表面阻燃处理,并将其用于增强环氧树脂,无需额外添加阻燃剂,即可赋予复合材料优异阻燃性的阻燃新方法。新方法次将LbL技术应用于表面处理碳纤维,所得的复合材料具有良好的综合性能。LbL阻燃涂层的凝聚相阻燃作用,使复合材料在燃烧过程中形成以高强度且天然难燃的碳纤维支撑、树脂芳构化炭层填充的隔氧隔热保护层,使复合材料具有良好的阻燃性能。
另外一种阻燃新方法——一次浸渍法可在碳纤维表面快速构筑阻燃涂层,具有快速、简便、无污染、不会在碳纤维表面引入缺陷等特点;可通过控制构筑条件调控阻燃涂层的微观结构和含量,进而调控碳纤维与环氧树脂间的物理、化学相互作用以及复合材料的阻燃性能。一次浸渍法的潜在应用,是与碳纤维生产时的上浆过程相结合,在上浆过程中对碳纤维进行阻燃改性处理。

东华大学纺织学院院长陈南梁讲述的是《高性能纤维的可编织技术研究及其应用》。他表示,高性能纤维包括有机高性能纤维和无机高性能纤维,与普通纤维相比,高性能纤维具有高强、高模、轻质等特点,一般其强力高于2.0GPa,模量一般为80-400GPa,通常比常规涤纶纤维(10GPa左右)高数倍至数十倍。这些优良的性能使其成为当前科技领域不可或缺的新材料。
经编技术的基本原理是要将纱线弯曲成圈,然后相互串套而形成织物。然而这类高性能纤维纱线的编织打结强度(1.16-1.89cN/tex)却非常低,通常为常规涤纶纤维的25%左右。因此开展高性能纤维经编可编织性的系统研究,不仅能建立一套经编可编织理论研究体系,指导高性能纤维经编生产技术和装备发展,而且对高性能纤维经编产品的机械力学性能模拟预测,拓展其在高新技术领域的应用具有非常重要的意义。

烟台泰和新材料股份有限公司芳纶事业部总经理王典新在题为《安全防护用芳纶纤维研究与发展趋势》中讲到,安全防护性能要求高强、高模、耐高温、阻燃、电磁屏蔽、抗紫外线、防酸碱等。与发达相比,我国相关安全防护标准要求较低;国民自我安全防护意识有待提高;部分安全防护标准受条件限制未得到强制推行(例如酒店装饰用品阻燃要求)。
王典新还从技术进步和产业发展两个方面谈了芳纶在安全防护领域的趋势展望。其中,在技术进步方面,要实现生产技术的高效化。通过技术创新、工艺优化,提高生产效率、降低生产成本,进而拓宽应用领域,扩大市场规模是今后芳纶制造企业着力之处。泰和新材新园区芳纶生产工程生产效率预计提高一倍以上。在细分应用领域实现产品差异化。随着不断普及与应用,芳纶所具有的优异性能已被广泛认识并应用,新用途日益增多。同时,细分应用领域对芳纶有着定制化,差异化需求,如舒适性、热防护性、保暖性等。实现竞争产业链条化。未来的市场竞争不是一个企业的单打独斗,而是企业所处整个产业链的竞争,只有链条上企业发挥各自优势,相互信任才能赢得市场,达到整个链条的共赢,推动技术进步和装备升级。
在产业发展方面, 以芳纶为代表的安全防护用纺织品是惠及民生的产业,也是“安全、绿色、可持续GDP”的代表。随着社会安全意识的提升和科技的进步,大众对安全防护装备的要求已不仅停留在单一防护功能的水平上,还要求穿戴容易、使用轻便、舒适、防护性能多样等。因此,科技性、功能性、环保性、人性化、民用化将是安全防护装备未来的发展趋势。芳纶以其优异的防护性能和环境友好性,必将进一步拓展应用领域。

中科院宁波材料技术与工程研究所研究员陈鹏讲述的是《超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维未来重点发展方向及技术》。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维是已获规模化应用的高性能纤维中年轻的一种,也是我国迄今为止唯一具有国际市场竞争力的高性能纤维品种。其比较优势包括:比强度高、密度低、耐腐蚀、抗冲击等,主要应用于鱼线网线、高强绳缆、体育休闲和安全防护等领域,拥有广阔的市场前景,未来7年内,UHMWPE纤维的市场年增长率将保持在11.6%左右。
我国自上世纪90年代末实现UHMWPE纤维的产业化生产以来,产业规模不断扩大,纤维性能持续提高。目前,国产纤维在综合性能上相当于荷兰DSM公司的SK7系列产品,基本满足安全防护等需求,具有一定的性价比优势。但是在超高强、耐蠕变等高端产品领域,与国外相比仍存在一定差距。陈鹏结合中科院在先进材料领域的中长期发展规划,以及在UHMWPE纤维方面的科研进展与工程布局,探讨了自主研制高强型、功能化UHMWPE纤维并进一步完善技术链和产业链的潜在途径。

江苏神鹤科技发展有限公司董事长郭子贤分享的是《超高分子量聚乙烯纤维生产工程技术及装备的发展方向》。他指出,超高分子量聚乙烯纤维具有密度小,耐紫外线,耐腐蚀等稳定的化学性能及突出的抗冲击、抗切割等优异性能,应用十分广泛。但超高分子量聚乙烯熔融状态下粘度极高,加工难度大,生产效率低,成本高;成品纤维耐热性差;应力作用下容易蠕变等弱点,大大限制了其应用范围。
超高分子量聚乙烯纤维的加工方法有结晶生长法、区域拉伸法、高压固态挤出法、单晶片高倍热拉伸,增塑熔融拉伸法、冻胶纺丝超倍热拉伸法等,其中工业化生产以冻胶纺丝法较为成功。然而,冻胶纺丝法仍然有许多不足之处,比如纺丝浓度低,以十氢化萘为溶剂,纺丝浓度只有7%;以白油为溶剂,纺丝浓度只有10%,固含量太低,生产效率低,同时回收能耗高,从而导致纤维生产成本高,需求量巨大的民用纺织品和海洋渔业等应用领域市场并没有完全打开。另外,国内外现有纺丝工艺路线存在易燃、易爆和有毒气体散发严重等缺陷,这也制约了超高分子量聚乙烯纤维的真正意义上的大规模化发展。
因此,未来超高分子量聚乙烯纤维生产工程技术及装备的发展要任务是如何大幅度的降低生产成本,满足更加广阔的市场需求。同时,要解决易燃、易爆和有毒气体散发等问题,实现真正意义上的大规模化生产。
超高分子量聚乙烯纤维生产工程技术及装备的另外一个发展方向为如何克服纤维耐热性差和易蠕变等缺陷,拓宽产品的应用领域。
此外,超高分子量聚乙烯纤维生产工程技术及装备要朝着自动化和智能化方向发展,实现大规模化集中自动控制和远程控制,减少用工,避免因为人员操作等不确定因素带来的纤维品质不稳定、生产成本偏高等问题。

东华大学材料科学与工程学院副院长张清华在题为《聚酰亚胺纤维制品及其应用》的演讲中表示,作为高性能纤维的一个重要品种,聚酰亚胺纤维以优良的力学性能、优越的环境稳定性、优异的抗空间辐射性、阻燃、健康无毒、天然抑菌等特点,有望成为下一代有机高性能纤维的典型代表。
近年来,我国聚酰亚胺纤维的研究和产业化方面快速发展,其中,东华大学的干法纺丝在江苏奥神新材料有限公司成功产业化,建成了国际上条干法纺聚酰亚胺纤维2000t/a生产线,其技术处于国际地位。聚酰亚胺纤维制品如织物、絮片等在在环境保护、汽车领域、特种防护、高性能纤维纸、航空航天及国防军工、高强高模PI纤维复合材料等领域已得到了广泛应用。

四川省纺织科学研究院总工程师王桦在题为《过滤材料市场对高性能纤维的需求分析》中指出,随着我国环保行业的发展,推动着过滤材料市场的不断更新。大气治理非电行业及固废处理行业中废气污染物排放巨大,主要以高温烟气为主,温度高、粉尘浓度大、含腐蚀性、毒性等有机物,处理难度大,对过滤材料的要求高。
目前,国内外用于烟气治理的高温滤料纤维主要有PPS(聚苯硫醚)、Nomex(芳香族聚酰胺)、 P84(聚酰亚胺)、PTFE(聚四氟乙烯)、玻璃纤维及PSA(芳砜纶)纤维、 三聚氰胺纤维等,实际应用中往往采用多种纤维配合。制作工艺有针刺毡、表面覆膜、乳液浸渍等,能达到表面过滤、梯度过滤的效果,不仅提高了粉尘捕集能力,而且减少了压力损失,易于清灰,节约能耗。
随着我国环保重视程度不断提高,环境治理投资稳定增长,环保标准日趋严格和节能减排、清洁生产观念的深入人心,我国未来十年环保行业将继续景气,过滤材料市场广阔,对高性能纤维的需求量大。
会议期间 ,主办方还组织与会代表前往中复神鹰碳纤维有限责任公司、连云港神鹰碳纤维自行车股份有限公司、中复连众复合材料集团有限公司、江苏奥神新材料股份有限公司、连云港神特新材料有限公司参观。
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