我國在高強高模纖維中,已經產業化的有六種,正在研制的約有10種。其中的重要品種包括聚丙烯腈基碳纖維、對位芳酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維和玄武巖纖維。
一、國內特種纖維產業方興未艾
目前我國四大類高性能纖維(耐強腐蝕性、耐高溫、抗燃和高強高模纖維)的基本品種已實現產業化,其代表品種分別為聚四氟乙烯、聚間苯二甲酰間苯二胺、聚苯硫醚、密胺、聚丙烯腈預氧化纖維、碳纖維、聚對苯二甲酰對苯二胺、超高分子量聚乙烯和玄武巖纖維等。在高強高模纖維中,已經產業化的有六種,正在研制的約有10種。其中的重要品種包括聚丙烯腈基碳纖維、對位芳酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維和玄武巖纖維。幾者發展極不平衡,前兩種與國外差距甚大,而后兩種已具有國際競爭力,但共同的弱點是重復建設嚴重,形不成有強大實力的企業。
1、聚丙烯腈基碳纖維(PAN-CF)
目前全球除中國大陸外共有9家PAN-CF生產廠,分別為日本東麗集團(總產能17900t/a)、東邦Tenax集團(13500t/a)、三菱麗陽集團(8100t/a)、美國Hexcel(7000t/a)、Cytec(4000t/a)、ZOLTEK集團(17000t/a)、德國SGL集團(7000t/a)、中國臺塑(7450t/a)、土耳其AKSA(1500t/a)。
我國2010年底已建成和正在興建的大小PAN-CF廠有30余家,其中已建成的千噸級廠約有4~5家,最大產能為2000t/a,分別為連云港中復神鷹和威海拓展纖維有限公司。到2013年預計建成的百噸級以上PAN-CF廠有近40家,其中千噸級的廠家可望達到20家,5000t/a的占3~4家。國外單套最低經濟規模為1800~2000t/a,經濟規模為2800~3000t/a,我國為500~750t/a。
在品種方面,東麗擁有高強型T300~T1000、高模型M40~M50、高強高模型M40J~M65J等約20種產品。我國目前只有T300、T400和低于T300的品種,并擁有大絲束(48K以上)和小絲束(1K~24K)碳纖維。現實驗室小試至少有三家已突破T700和T800的關鍵技術,正在中試或百噸線上做試驗。預期到2015年我國將配齊所需的品種,到2020年具備國際競爭力,并可望成為世界PAN-CF生產大國。
2、對位芳酰胺纖維(P-AF)
該纖維(對位芳綸)是我國與國外差距最大的品種,美國杜邦和日本帝人的總產能各接近3萬t/a,今年總產量約4~4.5萬t,到2018年預計將各達到5萬t/a的規模,韓國Kolon和曉星各有1000t/a的生產裝置。我國目前至少有9家研發和生產該纖維的廠家(產量不足百噸)及一家P-AF漿粕廠(300t/a),正在建設1000t/a生產線的廠家有4~5家,預期到2012年將擴大至8家,到2020年前4家的產能可望各達到10000t/a。
在品種方面,杜邦有十幾種,包括Kevlar29、49、68、100、119、129和149,形態有長絲、短纖維、漿粕、短切纖維、研磨纖維等,而我國目前只有3個品種。在芳雜環類聚酰胺共聚纖維(芳綸Ⅲ)方面,俄羅斯有4個品種(SVM、Armos、Rusar 和Artec),而我國只有相當于Armos的產品,由5家研發和小批量生產,產能各為50~100t/a,而俄羅斯已達到達1000t/a,Rusar我國正在研發之中。
3、超高相對分子質量聚乙烯(UHMWPE)纖維
目前全球只有荷蘭帝斯曼(DSM)、日本東洋紡(NipponDyneema)和美國Honeywell三家公司生產,產能各為9000t、2400t和2000t/a。該纖維是我國目前具有國際競爭力的高強高模纖維,多數公司擁有多項專利。到2010年底全國生產廠家共有21家,正新建的三家,年需求量約為4100~4300t。2011年達到千t/a級的廠家約有10家,到2012年約有13家。
我國單套生產線最大產能為400t/a,國外約800t/a,最近我國鹽城三泰科技有限公司已可制備1500t/a的生產線。今年我國首套國產UHMWPE纖維生產線及其專利出口發達國家,實現了歷史性的突破。在產品質量方面,我國的纖維強度最高為35cN/dtex,而國外高達37cN/dtex。
4、玄武巖纖維(BSF)
該纖維是我國居國際先進水平的品種,擁有多項發明專利。現我國有11家生產廠,另一家正在籌建,總產能約7000t/a,到2012年可望達到2~3萬t/a。國外有十幾個國家生產該纖維,其中烏克蘭和俄羅斯是最早產業化的,現總產能各為2000t/a左右。
在工藝技術路線方面,國內外總體上大同小異,唯有浙江石金玄武巖纖維有限公司采用電爐法,屬國際首創。纖維強度與模量均高于S 玻纖,奧地利的生產技術可實現成本低于E玻纖,我國正在努力實現節能化和規模化。