高性能纤维发展趋势

有机高分子纤维 – 柔性及半刚性链：PE纤维、芳纶1313、PEN、PTFE – 刚性链：芳纶1414、 PBO、PI、聚芳酯、PEEK、M5
无机纤维（有机前驱体聚合物） – 碳纤维：PAN基、粘胶基、沥青基、CNTs、石墨烯 – 碳化硅纤维 ：SiC – 氮化物纤维：SiBN、BN、SiN、SiCN、SiBNC – 氧化物纤维：ZrO2、玻璃、玄武岩、Al2O3、SiO2、
法国 Up-tex基地
欧盟 Horizion2020计划
围绕产业竞争力配置资源； 整合国家最高水平资源；
德国工业4.0 Future TEX计划
东南 亚： 产业 转移
日本 高技术纤维 高端纤维制品
建立需求导向的制造理念， 实现面向消费者的快速响 应体系；
资源利用和循环经济 以顾客为中心的柔性价值链
聚酰亚胺短纤 超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维
数据来源于网络
2017年（产能） 2000 1000 400 1500 2300 1000 5000 3000 1800 2000 1000
5000
恒神股份 中安信
SYT55（12K） HF10、HF20、HF30、HF40、HF30S、
HF40S（3K、6K、12K）
T700、T800、T900、T1000级和M系列
5000 5000
吉林化纤 1K、3K、6K、12K、12S、24K、48K
2000
2016年，中复神鹰完成了大约2000吨碳纤维的销售，企业在市场首次实现盈 利，为中国碳纤维探索出道路与前景，具有里程碑意义。
主要领域碳纤维需求情况预测
单位：吨
应用领域 个体防护 增强材料 摩擦密封材料 体育休闲
总计
2017年 32500 21100 32100 5200 90900
2018年 35700 22900 35000 5700 99300
2019年 39200 24800 38200 6200 108400
2020年 43000 26900 41700 6700 118300
一、发展现状-应用需求
聚丙烯腈基碳纤维
需求依然集中在航空航天、工业用和体育休闲三大应用市场，2017年需求量 达到52000吨。预计需求增长最快的领域是汽车工业，到2020年将达到22000吨， 应用规模与航天航空相当；
主要领域碳纤维需求情况预测 单位：吨
应用领域 航天航空 体育休闲 船舶应用 土木工程
单体高效合成与提纯技术 高效高转化率聚合及其稳定化控制技术 高浓度超高分子量PE纺丝原液的高效连续制备与低降解技术 高粘度纺丝溶液的快速脱泡与高均质化技术 高浓度高压高密度挤出、高速干喷湿纺、蒸汽牵伸技术 刚性/半刚性链液晶纺丝工程与纤维性能调控技术 可控、均质高效预氧化及碳化、节能减排、低成本技术
一、发展现状-国产化水平
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，山打破国外垄断。
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。 形成了江苏、吉林、东等产业集聚地，具备了一定区域发展基础
高性能纤维发展趋势
东华大学材料科学与工程学院 东华大学化纤工程研究中心
东华大学纺织产业创新协同中心 王华平
2017年12月26日，盐城
汇报提纲
一、发展现状 二、发展趋势 三、问题&建议
一、发展现状-高性能纤维定位与战略意义
高性能纤维及应用是新材料的重要组成部分， 是战略新材料发展的重要方向。
过去 未来 现在
溶剂 增塑剂 稳定剂 ………
应用领域专业化
评价表征 技术
二、高性能纤维发展趋势
应用领域不断拓展，需求进入快速发展期
交通运输装备用
国防军工用
二、高性能纤维发展趋势
碳纤维重大需求
粘胶基碳纤维：低热导率、耐烧蚀 PAN基碳纤维：高强高模、耐高温、耐 腐蚀，是航天航空急需战略物资
关键科学问题
大分子化学组成、序列结构及 分子量调控 纺丝与牵伸动力学及结构演变 有机无机转化机理及缺陷控制
新型战略武器 经济建设
空天开发 科技发展
不可替代的作用 国家科技实力象征之一
交通运输 建筑物增强
新能源
提高机械 制造业水平
低碳经济的迫切需要轻量 化材料
国外出口管制，严重影响武器装备研制，国产化 迫在眉睫：碳纤维、芳纶、高温透波陶瓷纤维等
一、发展现状-高性能纤维定位与战略意义
航空航天、战略武器与安全防护的关键材料 航空航天： “神舟系列”、“天宫
开发高性能纤维产品循环回收、梯度利用技术。
原材
料
制
产
造
品
工
应
艺
用
产品回
收
绿色化推动高性能纤维 生产、开发与应用
高效 化
工程 化
品质 化
二、高性能纤维发展趋势
加工体系智能化
发展生产流程的信息化、智能化及产品的可追溯性，推广智能工厂、智能车 间示范应用，提高高性能纤维制备效率与品质，减少劳动强度，保障安全。
”系列；航天器、飞机
战略武器：超高声速飞行器、战略
导弹、战术导弹、航母、扫雷艇
安全防护：个体防护（防弹防刺、
消防战斗服、航天服、作战服）、装 备防护（装甲防护、空间防护）、核 防护
我国关键高性能纤维与制品与技术从更跑阶段， 自主研发、实现国产化
一、发展现状-主要品种
高性能纤维具有高强高模、耐高温、抗腐蚀等优异性能，是不 可或缺的战略物资，高端高品质品种国产化任务艰巨。
二、高性能纤维发展趋势
全生命周期绿色化
研发绿色溶剂、萃取剂、助剂等技术，推进原料体系绿色化
开发高效溶解、高浓度高密度高压挤出、高速纺丝等高性能纤维高效制备关键
技术；开发全封闭高密封连续生产装置，节能减排，加工过程绿色化
研制机械高效增发等溶剂及助剂高效分离、回收利用技术，减少溶剂等消耗。
开发高性能纤维应用轻量化、减量化技术、原液着色技术
创新战略
构建聚合与成形新体系
二、高性能纤维发展趋势
芳纶重大需求
对位芳纶国产化、间位芳纶差别化、 杂环芳纶低成本化
关键科学问题
高活性高粘度非均相缩聚反应过程中聚 合物微区效应的控制 液晶纺丝过程的凝聚态与微缺陷控制
装甲防护
巡航导弹
士兵防护
天空飞行器与飞船对接
主要难点
高分子量PPTA和高模量对位芳纶制备 间位芳纶染色，杂化芳纶工程化
能源建筑
土工
器官修复
安全
新内涵纤维
产品可设计：舒适性、功能性、生态性；资源可再生、可回收
新设计技术
新价值创造
技术可调控：专业化智能化；高品质、高性能化；绿色生态
重视生态环境
产品的品牌化
引领国际化竞争
二、高性能纤维发展趋势
发达国家集中在高性能、功能性、智能纤维，明确应用需求， 形成了核心竞争力
美国 革命性纤维和 纺织品计划
资料来源：中国化学纤维工业协会
一、发展现状-应用需求
间位芳纶
全球间位芳纶需求量将保持5%-6%的年增长率，需求主要分布在电气绝缘纸、 防护材料和高温滤料，到2017年，间位芳纶产量将达59000万吨。
主要领域碳纤维需求情况预测
单位：吨
应用领域
2017年 2018年 2019年 2020年
过滤织物 防护服
创新战略
高分子量PPTA的聚合与干喷湿纺 原液着色技术及初生纤维在线着色技术 单体合成国产化
二、高性能纤维发展趋势
纺织复合材料重大需求
二、高性能纤维发展趋势
原料体系专业化配套定制
碳纤维、高强高模聚乙烯、聚酰亚胺纤维等生产的单体、溶剂、上浆剂等实现 专业化标准化定制。开发与高性能纤维相匹配的纺丝油剂、上浆剂和纤维评价 表征技术，提升产品适用性，实现规模化生产。
技术指标、应用指标固定化
生产加工 技术
单体 萃取剂 上浆剂 纺丝油剂
我国高性能纤维稳步发展，已成为全球生产品种覆盖面 最广国家，产能规模已居世界前列
汇报提纲
一、发展现状 二、发展趋势 三、问题&建议
一、高性能纤维发展趋势
高性能纤维定位：为21世纪人类提供解决
纺织
工业方案方环案境
健康
安全
拓展新领域
服装 装饰
汽车军工 航空航天
水处理 过滤
保健 组织工程
反恐 防护
可穿戴
跟踪创新 重点突破
未来的新型纺织材料
系统集成
二、高性能纤维发展趋势
产品高性能化、专业化、结构功能一体化
围绕汽车、高铁、海洋工程、环保等重大应用领域需求，设计研发高强高模、防 裂、耐高温，使用寿命长与高可靠性等新型专业化高性能纤维品种。
结构功能一体化品种：具有轻质、高强、防热、抗氧化烧蚀、抗蠕变、高温透波、 高温吸波等材料为未来战略武器的重要基础材料。
数据来源于网络
2017年（产能）
6000 1500 10000 500 500（3000）
2017年烟台泰和芳纶1414纤维实现净利润2000万；
一、发展现状-主要品种
代表性企业 江苏奥神 长春高崎 江苏神鹤 湖南中泰 仪征化纤 锵尼玛 山东爱地 江苏九九久 宁波大成 北京同益中 北京威亚
代表性品种 聚酰亚胺长丝、短纤
超高分子量聚乙烯纤维
全球市场对超高分子量聚乙烯纤维需求，除军事方面对防弹材料需 求剧增外，特种绳索市场应用发展迅速，直接推动了产业的高速发 展。 欧美主要用于防弹衣和武器装备，占比可达到60%~70%，其次为 绳缆占20%，渔网等占5%，劳动防护占5%。在工艺进一步成熟， 成本进一步降低的基础上，超高分子量聚乙烯纤维将更多地应用于 远洋渔网、海洋养殖网箱、体育用品和医用材料等民用领域。
2020年 22800 8200 1330 4300 22000 4650 14000 77280
资料来源：中国化学纤维工业协会
一、发展现状-应用需求
对位芳纶
对位芳纶最大的应用市场是防弹和摩擦密封材料，其次是光缆补强材料、橡 胶制品和轮胎帘子布，新兴应用领域是增强热塑性树脂制品，包括混杂风电叶片 、箱包、手机壳等。2017年消费总量将达90000吨，主要包括个体防护、增强材 料、摩擦密封材料和体育休闲用品4个方面。
恒神股份也完成1.95亿元的销售业绩，与众多应用单位建立合作开发复合材 料构建的合作协议。打通产业链的目标在步步接近。
光威2017年实现上市，打造军工产品。
一、发展现状-主要品种
代表性企业及进展
代表性企业 烟台泰和 烟台泰和
中蓝晨光院 扬农化工 仪征化纤
代表性品种 间位芳纶 对位芳纶
间位芳纶 对位芳纶 对位芳纶
东风
巨浪
空间站
大飞机
主要难点
高纯度、低缺陷，低不匀率
创新战略
以均匀性稳定性工程控制为主线
二、高性能纤维发展趋势
聚酰亚胺纤维重大需求
民用：高温过滤、特种防护 国防：热、核及空间防护
高温过滤
关键科学问题
初生纤维的化学稳定性控制、纤维凝聚 态结构的同步调控
战术导弹的内绝热层 耐高温消防战斗服
主要难点
低成本化、工程化、产业化、绿色化
汽车 压力容器 风电叶片
总计
2017年 15200 6900 1180 3200 13800 3500 9000 52780
2018年 17000 7200 1220 3500 15800 3800 10000 58520
2019年 19300 7800 1290 3850 17500 4250 12000 65990
9560 17800
9080 19200
8630 20670
8200 22270
电子设备
4190
4450
4730
5030
芳纶纸 增强材料及其他
22900 5010
25100 5460
27530 5940
30100 6460
总计
59460
63290 67500
72060
资料来源：中国化学纤维工业协会
一、发展现状-应用需求
1、汽车 2、高铁 3、海洋 4、环保
围绕应用 需求
高强 防裂 耐高温 使用寿命长
轻质 抗氧化烧蚀
抗蠕变 高温Baidu Nhomakorabea波
结构功能 一体化
二、高性能纤维发展趋势
加工技术高效稳定化
结合工程原理，研发高效高浓度等规模化、专业化技术与装置，实现产品低成 本化、高稳定化。提高产品性能的一致性、稳定性和可靠性；
结构材料用高性能纤维 • 高强度 • 高摸量 • 高抗压强度 • 耐高温
结构/功能一体化 高性能纤维 • 抗烧蚀 • 抗高温氧化 • 高导热性 • 吸波
一、发展现状-主要品种
代表性企业及进展
代表性企业
代表性品种
数据来源于网络
2017年（产能）
SYT45（3K、12K、24K）
中复神鹰
SYT49（12K、24K） SYM30（12K）