中国主要高性能纤维前景分析

中国主要高性能纤维前景分析

目前我国四大类一、国内特种纤维产业方兴未艾

高性能纤维（耐 强腐蚀性、耐高温、抗燃和高强高模纤维）的基本品种已实现产业化，其代表品种分别为聚四氟乙烯、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚苯硫醚、密胺、聚丙烯腈预氧化纤 维、碳纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺、超高分子量聚乙烯和玄武岩纤维等。在高强高模纤维中，已经产业化的有六种，正在研制的约有10种。其中的重要品种包括 聚丙烯腈基碳纤维、对位芳酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维和玄武岩纤维。几者发展极不平衡，前两种与国外差距甚大，而后两种已具有国际竞争力，但共同的弱 点是重复建设严重，形不成有强大实力的企业。

目前全球除中国大陆外共有9家PAN-CF 生产厂，分别为日本东丽集团（总产能17900t/a ）、东邦Tenax 集团（13500t/a ）、三菱丽阳集 团（8100t/a ）、美国Hexcel （7000t/a ）、Cytec （4000t/a ）、ZOLTEK 集团（17000t/a ）、德国SGL 集团 （7000t/a ）、中国台塑（7450t/a ）、土耳其AKSA （1500t/a ）。 1、聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF ）

我国2010年底已建成和正在兴建的大小PAN-CF 厂有30余家，其中已建成的千吨级厂约有4～5家，最大产能为2000t/a ，分别为连云港中复神鹰 和威海拓展纤维有限公司。到2013年预计建成的百吨级以上PAN-CF 厂有近40家，其中千吨级的厂家可望达到20家，5000t/a 的占3～4家。国 外单套最

低经济规模为1800～2000t/a，经济规模为2800～3000t/a，我国为500～750t/a。

在品种方面，东丽拥有高强型T300～T1000、高模型M40～M50、高强高模型M40J～M65J等约20种产品。我国目前只有T300、T400 和低于T300的品种，并拥有大丝束（48K以上）和小丝束（1K～24K）碳纤维。现实验室小试至少有三家已突破T700和T800的关键技术，正在中试或百吨线上做试验。预期到2015年我国将配齐所需的品种，到2020年具备国际竞争力，并可望成为世界PAN-CF生产大国。

2、对位芳酰胺纤维（P-AF）

该纤维（对位芳纶）是我国与国外差距最大的品种，美国杜邦和日本帝人的总产能各接近3万t/a，今年总产量约4～4.5万t，到2018年预计将各达到5 万t/a的规模，韩国Kolon和晓星各有1000t/a的生产装置。我国目前至少有9家研发和生产该纤维的厂家（产量不足百吨）及一家P-AF浆粕厂（300t/a），正在建设1000t/a生产线的厂家有4～5家，预期到2012年将扩大至8家，到2020年前4家的产能可望各达到10000t /a。

在品种方面，杜邦有十几种，包括Kevlar29、49、68、100、119、129和149，形态有长丝、短纤维、浆粕、短切纤维、研磨纤维等，而我国目前只有3个品种。在芳杂环类聚酰胺共聚纤维（芳纶Ⅲ）方面，俄罗斯有4个品种（SVM、Armos、Rusar 和Artec），而我国只有相当于Armos的产品，由

5家研发和小批量生产，产能各为50～100t/a，而俄罗斯已达到达1000t/a，Rusar 我国正在研发之中。

3、超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）纤维

目前全球只有荷兰帝斯曼（DSM）、日本东洋纺（NipponDyneema）和美国Honeywell三家公司生产，产能各为9000t、2400t和2000t/a。该纤维是我国目前具有国际竞争力的高强高模纤维，多数公司拥有多项专利。到2010年底全国生产厂家共有21家，正新建的三家，年需求量约为4100～4300t。2011年达到千t/a级的厂家约有10家，到2012年约有13家。

我国单套生产线最大产能为400t/a，国外约800t/a，最近我国盐城三泰科技有限公司已可制备1500t/a的生产线。今年我国首套国产UHMWPE纤维生产线及其专利出口发达国家，实现了历史性的突破。在产品质量方面，我国的纤维强度最高为35cN/dtex，而国外高达37cN /dtex。

4、玄武岩纤维（BSF）

该纤维是我国居国际先进水平的品种，拥有多项发明专利。现我国有11家生产厂，另一家正在筹建，总产能约7000t/a，到2012年可望达到2～3万t/a。国外有十几个国家生产该纤维，其中乌克兰和俄罗斯是最早产业化的，现总产能各为2000t/a左右。

在工艺技术路线方面，国内外总体上大同小异，唯有浙江石金玄武岩纤维有限公司采用电炉法，属国际首创。纤维强度与模量均高于S 玻纤，奥地利的生产技术可实现成本低于E玻纤，我国正在努力实现节能化和规模化。

二、节能环保和新兴产业的快速发展，是推动今后高性能纤维大发展的强劲动力

1、新一代汽车

美国2002～2011年汽车轻量化、环保化和节能化的计划，推动了世界主要汽车生产厂家与碳纤维等厂家联手打造新一代混合动力和电动汽车，碳纤维车有望在2015-2030年开始大规模应用；在轮胎方面，法国米其林的P-AF子午胎生产线，年消耗P-AF1000t。

2、大飞机

波音-787采用35t碳纤维复合材料（CFRP）材料，A-380采用40tCFRP，可减重和节能各20%；飞机用碳/碳刹车片，我国已能自给，而且取得了国际认证，CF用量会越来越大；根据国际航空组织的规定，民航机的驾驶舱门都必须采用防弹的轻量复合材料，因此需要P-AF或UHMWPE纤维的复合材料；飞机所需蜂窝结构材料，是用间位芳酰胺纤维（m-AF）制的，需求量会随之增大。

3、高速列车

我国高速列车已跃居世界领先水平，但在复合材料及保温材料方面有待进一步改进。韩国自2002～2011年将投资8500万美元，实现火车车厢的CFRP 化。国外的高速列车车头的流线型抛物面是用P-AF复合材料制的，我国则试用CFRP材料。今后车厢的保温材料也将逐步跟随国外的经验，选用较廉价的通用级沥青碳纤维针刺毡。

4、船舶

在西方国家航运船舶及商用双体船，已成功使用CFRP船体、底板、甲板纵梁盖板及其它超结构，可节能20%，选用较小的引擎；我国尚未研发，目前仅用于赛艇等，但今后有较大的潜在需求。

5、能源领域

（1）传统能源

我国是煤炭生产大国，目前已研制成功用CF及UHMWPE纤维混杂复合材料制的输送机刮板及耐磨板取代钢制品，可使使用寿命由1个月延至1.5年。

今后两种纤维的年需求量将各为数千t/a和近千t/a。我国的平均油井深度约2000m，若用CFRP杆取代钢制品，就需400kgCF，寿命可延长8倍左右，仅中石油系统就拥有30万口井，若今后10%改为CFRP，共需12000t CF。

全球深海油田已占海底油田的9%，到2015年将增至25%，对3000m的立式轴油管就需60t CF，每个钻井平台至少有20个立管，就需1200t CF，加上防止平台随浪颠簸的脐带式系CFRP拉杆和截留管，需求量可达2000余t。