对位芳纶国产化需加强推进

王方

新材料、化工、节能环保

  • 2019-04-24
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芳纶纤维是一种市场需求较大的高性能纤维材料,国家十分重视并将其列入战略新兴产业,本文介绍了对位芳纶和间位芳纶的性能、市场需求和相关政策,重点分析了对位芳纶的市场现状和发展趋势。

摘要:芳纶纤维是一种市场需求较大的高性能纤维材料,国家十分重视并将其列入战略新兴产业,本文介绍了对位芳纶和间位芳纶的性能、市场需求和相关政策,重点分析了对位芳纶的市场现状和发展趋势。

芳纶纤维是一种人工合成的高性能纤维,全称为芳香族聚酰胺,美国联邦贸易委员会将其定义为至少有85%的酰胺键直接与两个苯环相连而成的聚酰胺。相比于其他普通纤维,芳纶纤维具有质量轻、高强度、高模量、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘性好等优点(见表1)。

表1 芳纶与其他几种工业丝的性能对比

(资料来源:中国知网)

对位芳纶和间位芳纶各有所长

芳纶纤维分为全芳香族聚酰胺纤维以及杂环芳族聚酰胺纤维两大类,目前只有全芳香族聚酰胺纤维中的对位芳纶纤维和间位芳纶纤维实现了产业化。

1. 对位芳纶

对位芳纶全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”(PPTA)纤维,国内一般称为芳纶1414(分子结构式见图1),由美国杜邦公司在1971年研制成功。对位芳纶和碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维并称世界三大高性能纤维,其最突出的性能是高强度和高模量,拉伸强度是钢丝的6倍,拉伸模量是钢丝的2-3倍,密度只有钢丝的1/5,主要应用领域包括航空航天、防护服装(主要是防弹装备)、光缆增强、汽车工业等。

2. 间位芳纶

间位芳纶全称为“聚间苯二甲酰间苯二胺”(PMIA)纤维,国内称之为1313芳纶(分子结构式见图1),由美国杜邦公司在1967年率先开始工业化生产,具有优异的耐高温、阻燃和绝缘性能,主要应用于电气绝缘纸、防护装备(主要是阻燃设备)和高温滤料。

图1 芳纶分子结构式

(资料来源:中国知网)

我国间位芳纶产业发展相对成熟

国内间位芳纶的消费结构与国外有很大不同,全球的间位芳纶需求主要集中于电气绝缘纸、防护衣和高温滤料,而我国生产的间位芳纶产品主要集中于低端的高温滤料领域。但相比对位芳纶,我国间位芳纶的发展较为成熟一些。国内的间位芳纶供应质量已接近国际产品,具有一定竞争力,泰和新材生产的“泰美达”间位芳纶可与杜邦公司生产的Nomex间位芳纶抗衡。

2017年国内间位芳纶产量约8500吨,净进口量约1100吨,表观消费量超过9600吨,自给率较高。在军用防护衣和产业工人的防护服上的应用能够极大地拉动间位芳纶的市场需求,预计到2020年,我国间位芳纶的消费量将超过1.6万吨。间位芳纶发展较快,但是高端领域的应用仍然有待拓展。

各领域需求增长,对位芳纶市场前景好

我国当前的对位芳纶的消费结构与国外有一定差异,国内应用领域以增强材料和安全防护为主,国外凭借技术及产能优势还将对位芳纶应用在了汽车摩擦材料、轮胎橡胶增强、轮胎等领域(见图2)。

图2 全球与国内对位芳纶消费结构比较

(资料来源:公开资料整理)

防护服装:近几十年来,军事防护装备倾向选择轻质高强、防火能力强的制造材料,对位芳纶纤维因其优越的性能而受到防弹装备制造商的青睐,当前大部分国家防弹衣装备处于起步阶段。我国的防弹衣、防弹头盔仅用于特警、特战部队、高级作战部队,还未普及到所有士兵的日常训练,但近年来防弹衣装备普及率日渐提高,我国防弹衣对对位芳纶纤维的需求将稳定增长。

光缆增强:随着对信息传播介质容量的要求逐渐增大,光缆渐渐替代了传统的金属线,成为主要的信息传播介质。对位芳纶的高模量特性使其可以用作光缆的张力构件,使光纤在收到拉力时得到保护,从而避免光的传输性能受到损害。2011年以来,我国光缆长度保持每年20%左右的增速,2017年末达到3903公里(见图3),按照每6公里光缆使用1kg对位芳纶计算,2017年我国新增706万公里光缆需使用对位芳纶1177吨。

图3 2011-2018年我国光缆长度变化

(资料来源:公开资料整理)

随着我国对位芳纶在航空航天、汽车工业领域的应用增加,以及军用防弹装备、光缆等行业的快速发展,尤其是5G光缆的搭建,对位芳纶的需求势必大幅增加,2017年,我国对位芳纶表观消费量约1万吨,按照25%的年均增长率,预计2020年消费量可大1.95万吨。

对位芳纶国产化有待加强

由于长期以来发达国家对我国实行技术封锁,我国芳纶产业发展较为落后,进入21世纪我国对位芳纶产业开始有所发展,但由于关键的工程化技术尚未突破,对位芳纶国产化进程缓慢,产品质量及稳定性有待提升,产能供应不足。2017年,我国对位芳纶表观消费量1万吨,净进口量8200吨(见图4),自给率为18%,严重依赖进口,对位芳纶的国产化进程需要加强推进。

图4 2017年我国芳纶市场情况

(资料来源:国海证券研究所)

国家也十分重视对位芳纶产业,多次出台政策(见表2),支持芳纶纤维尤其是对位芳纶的产业发展。

表2 芳纶纤维多次被列入国家新兴战略产业

(资料来源:观研天下)

结语

芳纶纤维是一种人工合成的高性能纤维,目前仅有对位芳纶和间位芳纶实现了工业化生产;我国芳纶市场潜力大,间位芳纶发展相对成熟,但对位芳纶产能低,严重依赖进口,国产化进程需要加快推进;国家出台多项政策,支持芳纶尤其是对位芳纶的产业化发展。


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