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        【纖維】萬字長文!詳述我國7大高性能纖維的發展現狀

        2024-04-30 72

        一、高性能纖維概述


        高性能纖維是指具有特殊的物理化學結構、性能和用途,或具有特殊功能的化學纖維,一般具有極高的抗拉伸力、楊氏模量,同時具有耐高溫、耐輻射、抗燃、耐高壓、耐酸、耐堿、耐氧化劑腐蝕等其他特性,被廣泛應用于航空航天、國防軍工、交通運輸、工業工程、土工建筑、乃至生物醫藥和電子產業等領域。


        高性能纖維是新材料產業的重要組成部分,是我國化纖行業重點發展關鍵材料, 其發展水平關系到國民經濟發展和國家戰略安全。經過幾十年的發展, 在政府、 企業、 科研院所、 行業協會的共同努力下, 我國高性能纖維行業狠抓關鍵技術攻關,著力拓展下游應用,產業規模、技術進步、體系建設等全面推進,大幅縮短了與發達國家近30年的水平差距, 取得突破性進展和明顯成就。目前國產碳纖維產能占全球總產能約28% ,芳綸約占23%,超高分子量聚乙烯 纖維約占66%。


        整體上看, 我國高性能纖維已成為全球產品覆蓋面及應用范圍最廣的國家,碳纖維、芳綸和超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維生產規模位居世界前三,主流產品技術水平、產量和質量已居世界先進水平。


        國產高性能纖維的快速發展為我國制造業核心競爭力提升注入了新動力,對航空航天、國防軍工、風力發電、土木建筑、汽車輕量化、海洋工程等領域高質量發展做出了重大貢獻。



        二、高性能纖維產業的國內發展現狀


        在國家政策扶持和相關部委的大力支持下,通過各類科技項目的實施,專項能力建設和國家級創新研究機構設立等,我國高性能纖維經過數十年的發展,基礎研究、技術和產業都取得很大進步,已經建立起完整的高性能纖維制備、研發、工程實踐和產業化體系,不斷取得突破性進展,大幅縮短了與發達國家的差距,目前已成為全球范圍內高性能纖維生產品種覆蓋面最廣的國家。以下對主要高性能纖維的國內發展現狀分別進行介紹。


        1、碳纖維


        我國聚丙烯腈基碳纖維的研制開發工作已有60多年歷史。在20世紀60年代初,吉林應用化學研究所最早開始研究聚丙烯腈基碳纖維的生產技術和工藝,并在70年代初完成了碳纖維生產的連續化中試裝置。



        在此之后,東華大學、上海合成纖維研究所、中國科學院山西煤化研究所等科研單位和院校也相繼開展了聚丙烯腈基碳纖維的研制及開發工作。經過“十一五”至“十四五”期間的集中技術攻關,國產T300級碳纖維性能基本達到國際水平,航空航天領域應用漸趨成熟;干噴濕法T700級碳纖維實現了千噸化生產,但主要以民用領域為主,航空領域應用處于初級階段。


        目前,中國仍處在以T300和T700為主要增強體的第1代先進復合材料的擴大應用階段,T800級碳纖維的工程化應用尚處研制階段,而國外航空航天等領域已經大規模應用以T800級碳纖維為主要增強體的第2代先進復合材料。在碳纖維領域,我國處于跟跑地位。


        國產碳纖維原絲形成了二甲基亞砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)、硫氰酸鈉(NaSCN)三種生產工藝體系,干噴濕紡和濕法紡絲工藝技術逐漸完善,生產效率進一步提升;碳纖維核心技術不斷突破,在實現T300級碳纖維產業化的基礎上,又相繼實現了T700級、T800級,以及24K以上工業用大絲束碳纖維產業化生產,同時,M40J、M55J等高強高模碳纖維也突破關鍵技術,處于工程化階段。


        但與日本東麗相比,我國二甲基亞砜系列產品尚未覆蓋日本東麗同系列碳纖維品種。T1000級及以上更高性能碳纖維產業化生產技術尚未完全突破,不能有效滿足航空航天、國防軍工等領域需求。


        我國碳纖維生產企業有中復神鷹、光威集團、恒神股份、吉林精功、上海石化、中簡科技等企業,但因缺乏對基礎科學問題與規律、核心技術與關鍵裝備的系統深入研發,產品性能與生產穩定性與國際龍頭企業有差距。高精度計量泵、耐腐蝕噴絲板、超高溫石墨化爐等設備仍依賴進口。


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        2、芳綸


        (1)對位芳綸


        國內對位芳綸的年消耗量在1.1kt左右,其中光纖領域用量近6000t,防護材料用量約1000t,汽車領域(膠管、剎車片等)用量約2500t,其他工業用約1500t,但80%的產品仍需依賴進口。


        隨著我國交通運輸、光纖通信、高速鐵路、航空補強、輕量汽車子午胎用簾子布及剎車片等領域和防護領域應用的快速發展,對位芳綸的需求將呈現更加旺盛的局面,預計2025年國內對位芳綸的需求量達到30kt。


        我國早期對位芳綸生產企業主要有中藍晨光、蘇州兆達、煙臺泰和以及儀征化纖。2017年起中化國際集團開始投入對位芳綸生產,在東華大學的技術支持下,將蘇州兆達對位芳綸生產線搬遷至揚州,并與其合資成立中化高性能纖維材料有限公司,2019年開始其二期工程5kt/a生產線的建設,于2020年底建設成功,總產能達5.5kt/a。


        煙臺泰和新材股份有限公司2020年在寧夏地區擴建3kt/a的對位芳綸生產線,疊加煙臺1.5kt/a,目前共有4.5kt/a的對位芳綸產能,此外,泰和新材正在進行技改項目,預計將進一步提升產能1.5kt/a。泰和新材在2020年收購民士達,募資建設年產3kt的高性能芳綸紙基材料產業化項目。


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        (2)間位芳綸


        間位芳綸下游市場整體不景氣,并且過濾材料領域競爭激烈,產品價格走低,此外,間位芳綸原料價格大幅上漲,雙重因素導致企業經營壓力較大。


        在此市場環境下,部分公司(包括廣東彩艷和杭州九?。┫嗬^關停其間位芳綸生產線,導致國內間位芳綸產業集中度提高。目前國內間位芳綸的生產企業主要為煙臺泰和新材料股份有限公司和超美斯新材料股份有限公司(原圣歐芳綸),產能分別為7kt/a和5kt/a。


        2018年,由于美國軍隊換裝導致杜邦纖維供應緊張以及芳綸原料供應緊張,引起間位芳綸市場供不應求,纖維價格有所提升。2019年,國內間位芳綸產量實現較大增長,產品仍以過濾材料和防護材料為主,高端產品國產比例仍較低。行業整體運行平穩,產品逐步向差異化、功能化、時尚化發展,擴大了高端領域應用。


        目前,國內間位芳綸生產廠商和軍方展開合作生產作戰套服,軍隊與武警的大人員基數及高頻率戰損打開間位芳綸產量消化渠道,也為其提供龐大的市場空間。在市場需求的推動下,泰和新材宣布新增4kt/a的間位芳綸生產線,并于2021年8月投產,公司間位芳綸的產能達到萬噸級。


        (3)芳綸Ⅲ


        芳綸Ⅲ生產線最早由中藍晨光化工研究院有限公司在2009年建成,開始Staramid F-368和F-358系列產品的生產,性能與俄羅斯Armos相當,產能為50t/a,解決了我國雜環芳綸國產化“有無”問題,填補了國內空白。


        2013年以后,中藍晨光開始致力于研發制造第二代芳綸Ⅲ的生產技術,并于2015年初獲得了公斤級纖維樣品,力學性能優異。之后進一步優化紡絲組件設計,實現了單紡位200~300tex絲束的紡制,性能水平與75~100tex絲束一致,即股絲束密度提高了3倍。


        在目前,國產芳綸Ⅲ拉伸強度達到5.0GPa,彈性模量達130~160GPa,性能居國內批產有機纖維之首,達到俄羅斯Rusar批產產品水平,已批量穩定生產并用于軍工領域,解決了國防急需,具有重要意義。除中藍晨光外,國內還有廣東彩艷股份有限公司、四川輝騰科技股份有限公司以及中國航天科工六院46所等先后開展了雜環芳綸的研究開發工作。


        2008年,由廣東彩艷承擔的國家“九五”重點科技攻關雜環芳綸專題項目和雜環芳綸的核心原料M-3單體研制專題項目通過了科技部的驗收。2010年,四川輝騰自主研發生產的商品名為“芙絲特”的雜環芳綸通過國家權威機構檢測,并進一步開發雜環芳綸復合板型材和成型構件產品,現已具備50t/a芳綸Ⅲ及100t/a芳綸Ⅲ先進復合材料生產能力。


        中國航天科工六院46所于1990年代開始研究F-12雜環芳綸,通過對聚合-紡絲-后處理纖維工藝不斷優化和完善,1999年研究成功,之后依次進行了3t/a中試、5t/a放大和20t/a產業化及產品應用技術,在國內率先設計研制出多種規格的F12纖維及其織物,其性能達到國際先進水平,產能達50t/a,最近正準備將F-12產能擴至100t/a,以滿足我國航空航天及高端戰略武器的需求。


        3、UHMEPE纖維


        隨著UHMWPE纖維在軍品、民品特別是量大面廣的各類纜繩和家紡等領域的應用開發,國內UHMWPE纖維需求量穩步遞增,纖維產能逐步擴大。2010年我國UHMWPE纖維生產企業20余家,總產能17kt/a,至2015年發展至30余家,總產能達26.6kt/a。


        然而,30余家UHMWPE纖維生產企業中年產千噸級的企業僅8家,大多數企業產能僅為300t/a左右,產品單一,生產成本也居高不下。


        2016年,江蘇九九久購買了東華大學專利開始建設UHMWPE纖維生產線,成為國內首個UHMWPE纖維生產規模達萬噸的企業,其纖維產品投入市場后引發了國內UHMWPE纖維的價格戰。之后,部分工藝、技術落后的企業逐漸退出UHMWPE纖維市場,部分企業則通過重組或吸收資金重建纖維生產線,同時也有一批新的企業投資UHMWPE纖維產業。


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        目前,九九久公司UHMWPE纖維產能已達16kt/a。此外,山東如意集團于2018年宣布投資建設UHMWPE纖維生產線,產能為10kt/a ;浙江毅聚、江蘇領譽也于2018年后開始投入UHMWPE纖維行業,預計產能在3kt/a以上。這些企業生產線全部建成之后,我國UHMWPE纖維的產能將超過60kt/a,占全球生產能力的3/4。


        國產UHMWPE纖維及制品國際市場競爭力也不斷提高,外貿出口量也由50%逐步增大到超過70%。目前,國內UHMWPE纖維生產企業有20余家,其中產能過千噸的生產企業如表8所示。


        表 國內UHMWPE 纖維主要生產企業產能匯總

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        4、PPS纖維


        國內聚苯硫醚樹脂生產企業主要有浙江新和成、重慶聚獅、內蒙古磐迅和珠海長先。2020年10月,國家商務部出臺政策,對美國、日本、韓國以及馬來西亞四國進口的PPS,實施保證金形式的反傾銷措施,顯著提高進口產品價格,促使國內企業產品性價比提升,為我國PPS樹脂產業的快速發展提供基礎。


        浙江新和成、重慶聚獅產量分別占全球產量的9.6%和6.4%,未來有望擴產成為全球PPS產能前五的企業。但由于PPS纖維產業應用領域未完全開發,需求量遠低于PPS樹脂在電子電氣領域的應用。因此,重慶聚獅公司主要集中于PPS注塑原料的研究,纖維級切片產品研究較少,產品單一。


        目前,僅有浙江新和成建有5kt/a產能的纖維級樹脂生產線,生產多種批號的熔噴級、短纖級切片,但其缺乏長絲級和改性級紡絲切片,纖維產品質量低于國際水平。


        國內也僅有浙江新和成和四川安費爾高分子材料科技有限公司能實現PPS短纖維的連續生產,產能分別為5kt/a和3kt/a ;江蘇瑞泰科技有限公司、四川德陽科技股份有限公司等短纖維生產企業因各種原因相繼停產停業。


        2016年,蘇州金泉新材料股份有限公司與東華大學聯合承擔了江蘇省科技成果轉化項目,實現了PPS短纖維的改性研究,并建成3kt/a的柔性生產線,顯著提高PPS纖維的阻燃性、服役溫度和壽命,提高PPS短纖維在國際市場的競爭力,但因纖維級樹脂原料短缺,無法持續生產。


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        綜上所述,國內PPS樹脂的聚合生產技術已經具有一定的積累,在國家政策和市場需求雙重支持下,產業規模逐漸擴大,市場占有率大幅提高,但仍存在生產技術水平較低、產品品類較少、缺乏長絲級和熔噴級產品、高端產品低于國際先進水平等問題;在纖維產業方面,高端纖維級切片產能不足,市場應用領域狹窄,中低端產品市場競爭環境惡劣,高端應用市場嚴重缺乏。


        高溫煙塵濾袋領域雖然仍存在50%以上的市場空缺,但隨著靜電除塵技術的優化升級和新型高性能纖維的市場沖擊,PPS纖維市場飽和,急需拓展應用領域。產業集群方面,基于市場競爭激烈化和纖維生產工藝難度大,常規產品價格競爭激烈,利潤低,準入門檻高,多數中小企業被迫轉型發展,難以實現產業集群效應,國內PPS高質量發展提速緩慢。


        5、PBO纖維


        國內對PBO纖維的研究起步較晚,20世紀80年代,華東理工大學率先開始了對PBO單體及聚合物的研究,所制備纖維的拉伸強度僅為1.20GPa,模量為10GPa,性能遠未達到Kevlar纖維水平。由于合成PBO的單體4,6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽(DAR)完全依賴進口,價格昂貴,制約了PBO相關的研究,對PBO纖維的研究也幾度被中斷。為填補這一空白,國家將PBO高性能纖維作為重點材料列入863國家計劃給予支持。


        在此背景之下,華東理工大學、上海交通大學、哈爾濱工業大學等對DAR單體的合成進行專門研究;哈爾濱工業大學、華東理工大學、東華大學等單位則對PBO聚合及纖維制備開展了研究,另有多家研究機構對PBO的應用及增強材料進行了研究。


        經過二三十年的發展,國內高校及研究所在PBO聚合物的合成和紡絲方面取得了一定的進展。東華大學聯合上海交通大學自1999年起開始進行PBO聚合、纖維成形的研究,先后攻克了單體合成及純化技術,設計制造了適用于高黏度聚合體系的特殊攪拌器,發明了PBO的反應擠出-液晶紡絲一體化工藝,在國內首次成功建成了噸級規模的PBO纖維試驗線,2005年完成了項目鑒定,制得的PBO聚合物特性黏數達25dL/g以上,強度達4.16GPa,模量達139GPa;之后,繼續進行擴大試驗,在原有規模上完善和擴產,建成了5t規模PBO聚合、紡絲中試線,于2008年完成項目鑒定,制得的PBO纖維強度穩定在4.95GPa以上,接近日本東洋紡纖維產品水平。


        2016年左右哈爾濱工業大學以三氯苯為原料合成的DAR單體純度達到99.5%以上,采用該單體進行PBO的聚合及紡絲,所紡制的PBO纖維拉伸強度達到5.0GPa、模量達 240GPa。


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        在PBO纖維產業化方面,國內近幾年也取得了重要進展,數家PBO纖維生產企業陸續投產。中藍晨光化工有限公司“十二五”期間建成一條2t/a產能的PBO纖維軍工小試線,其纖維強度穩定達到5.2GPa以上,并正在將其擴建到20t/a的產能。


        2018年1月,成都新晨新材料科技有限公司投資約5億元建設產量達380t/a的高性能PBO纖維生產線,是目前國內產能最大的生產線;2018年8月,江蘇中匯特纖新材料公司高性能PBO特種纖維項目試產成功,項目一期具備50t/a的產能;同年,中科金綺新材料科技有限公司投資1.45億,建成150t/a的PBO生產線。


        近年來,山東非金屬材料研究所因軍工需求與東華大學聯合推進PBO纖維的產業化建設,2021年在山東濟南建成了百噸規模的PBO纖維生產線。綜合來看,國內尚處于PBO纖維產業化的初期階段,市場上產品較少,尚待進一步發展。


        6、碳化硅纖維


        為打破美國、日本等發達國家對SiC纖維技術和產品的嚴密封鎖,國防科技大學從1980年開始在國內率先開展了制備連續SiC纖維的研究,獨立研發并建立了國內第一條連續SiC纖維的生產試驗線,在先驅體合成、紡絲、不熔化和燒成等方面均取得了具有自主知識產權的產品和技術。


        所制備的KD型第一代和第二代連續SiC纖維的性能均處于國內領先、國際先進水平,已被國內航空、航天等領域多個研究單位和應用部門所使用,先后獲得軍隊科技進步一等獎(2014年)、湖南省技術發明一等獎(2014年)、國家科技進步二等獎(2015年)。


        針對第三代SiC纖維的研制,通過加氫脫碳預燒,制備出近化學計量比的KD-S型第三代連續SiC纖維,性能與同樣采用加氫脫碳工藝的日本Hi-Nicalon S纖維水平相當;2016年攻克了SiC纖維高溫燒結致密化技術,在國內首次成功制備出高結晶近化學計量比的連續SiC纖維,即KD-SA型第三代SiC纖維,該纖維在組成與結構、耐高溫和抗蠕變等性能方面與國外的第三代SiC纖維Tyranno SA水平相當。


        目前該纖維已經實現了小批量生產并提供給應用部門使用,填補了國內空白,使我國成為世界上第三個能夠制備出高結晶近化學計量比連續SiC纖維的國家。


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        廈門大學從2002年開始進入了制備連續SiC纖維的研究領域,采用電子束輻照交聯的方法獲得了低氧含量的第二代連續SiC纖維,并采用電子束輻照后再加氫脫碳的方法制備了類似于日本Hi-Nicalon S纖維的第三代連續SiC纖維,纖維的組成、結構與性能都與日本相應的第二代、第三代連續SiC纖維水平相當。


        自2015年以來,中科院寧波材料所針對核工業領域的應用需求,開展類似于日本Hi-Nicalon S纖維的第三代SiC纖維的研制。另外,中科院過程所對含鋯的復相SiC纖維、中南大學對含鈹SiC纖維也都進行了相關研究。


        在產業化方面,2005年,蘇州賽菲集團有限公司與國防科技大學對接成果轉化,并于2010年在國內首次實現連續SiC纖維的產業化。2016年,寧波眾興新材料有限公司與國防科技大學簽署合作協議,開展第二代連續SiC纖維的產業化,目前已建成產能40t/a的聚碳硅烷先驅體生產線以及10t/a的第二代連續SiC纖維生產線(Shincolon-Ⅱ)。


        2019年該公司與中科院過程所簽署合作協議,轉化第二代連續復相SiC纖維(Sericafila Z)以及第三代連續復相SiC纖維(Sericafila ZB)。福建立亞新材有限公司自2015年成立以來與廈門大學合作,建成了產能10t/a的第二代SiC纖維、第三代SiC纖維產業化生產線。2018年,湖南博翔新材料有限公司碳化硅纖維事業部(現湖南澤睿新材料有限公司)通過中南大學的科技成果轉化建成具有自主知識產權的產能 10t/a 的含鈹碳化硅纖維生產線。


        7、玄武巖纖維


        2002年,科技部將“玄武巖連續纖維及其復合材料”列入“863計劃”,加強對具有自主知識產權的氣電混熔和全電熔爐生產技術的發展及推廣,使得玄武巖纖維得到快速發展。但目前我國的玄武巖纖維總體走的是低端路線,集中在混凝土用短切玄武巖纖維的增強材料。2006年,我國第一條玄武巖纖維生產線由上海俄金玄武巖纖維有限公司開發。


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        目前,我國約有十多家企業從事玄武巖纖維的生產,總產能達到100kt以上,多家企業具有萬噸級生產線,包括吉林通鑫、河南登封電廠集團、四川玻纖集團、四川謙宜、貴州石鑫等,但是多數企業的實際產量在數百到數千噸。


        我國玄武巖纖維的實際總產量為20~30kt,規格多在10~20μm之間,每噸價格在1.2萬~2萬元,主要應用在水泥混凝土、瀝青混凝土、車輛交通、高溫濾袋及保溫氈等方面。



        國內玄武巖纖維生產企業目前仍然處于低價同質化競爭階段,對如何提高玄武巖纖維性能,仍需要進一步探索。1200孔及以上大絲束拉絲技術仍不穩定,需要從原料、熔化及成纖工藝等多方面出發攻克技術難題。只有解決了大絲束拉絲技術,才能提高玄武巖纖維的質量穩定性,真正發揮玄武巖纖維高強度、高模量等特點,拓寬其應用范圍,突破玄武巖纖維發展的瓶頸。表9總結了我國玄武巖纖維主要的生產企業的生產情況及特點。


        表 我國玄武巖纖維主要生產企業的生產情況及特點

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        三、高性能纖維目前存在問題


        我國高性能纖維研制起步并不晚,但由于經費投入、原材料、裝備、人才等復雜的原因進展一直較緩慢,近10年來雖取得了很大的進步,但在產品性能穩定性、生產成本、規模及應用水平方面與日本、美國等發達國家仍有明顯差距,其主要共性科學問題是高性能纖維近程、遠程和宏觀結構(即分子鏈分布、體系純度、凝聚態結構、纖維表面結構)的不均勻性引起的產品可紡性、物化性能和批次穩定性不足。目前主要存在的主要問題總結如下:


        高端纖維仍存在代差,自主保障能力亟待加強。國外航空航天領域已經大規模應用以T800級碳纖維為主要增強體的第二代先進復合材料,而我國總體上仍處在第一代先進復合材料的擴大應用、第二代先進復合材料的考核驗證階段。高強高模、超高模量碳纖維、差異化對位芳綸(超高強型、超高模型、中等模量型、高黏結型、抗疲勞型等)、高強和無蠕變UHMWPE纖維、高性能雜環芳綸Ⅲ生產技術尚未突破,不具備自主保障能力,在高性能無機纖維等領域,同樣存在高端產品缺乏、質量一致性差等問題。


        高性能纖維產業技術成熟度不夠,大規模高端裝備與成套工藝仍未完全突破。高性能纖維產業是一個生產工藝與裝備高度耦合的長流程精細產業,國內尚未完全掌握大規模成套生產工藝技術。


        現階段國產碳纖維生產仍以12K及以下小絲束產品為主,大絲束、低成本碳纖維工業化生產技術尚未全面突破,而國外已開始將大絲束低成本與小絲束高質量的生產技術融合,不斷提升產品質量和降低生產成本。芳綸(對位芳綸、間位芳綸、雜環芳綸Ⅲ)在產品性能與穩定性、生產效率、產業規模、應用領域等方面還存在差距。


        UHMWPE纖維單線產能低,投資成本高、生產效率低、能耗高,規?;统杀旧a還難以實現。PPS纖維和聚芳酯纖維缺乏千噸級產業化成套技術和裝備。此外,高性能纖維的產業化成套裝備設計與制造能力不足,缺乏設計/仿真模擬工程師,設計/模擬軟件依賴進口,基礎工業技術(如機 械加工)、精密設備(如計量泵、噴絲板)、裝備原材料質量(如高強度鋼、耐腐蝕鋼材料等) 與國外存在明顯差距,導致國內自主裝備在精度、效率和使用壽命上不足,設備運行穩定性差、故障率高,制約我國高性能纖維產品性能穩定與提升以及生產成本控制。


        基礎研究投入不足,部分關鍵科學問題尚未探明,缺乏前沿產品創新開發動力。在國家政策扶持和重大任務的牽引下,我國高性能纖維參照、仿制國外產品開展研究工作,以產品研制為主,著重解決國家重大需求和應用急需。


        高校與研究機構研發通常以型號產品為依托,高性能纖維材料成分-結構-工藝-性能之間的深層次關系規律尚未全面掌握,必要的基礎科學機理與理論尚未揭示清楚,導致面臨新的應用需求時缺乏理論支撐,自主創新能力不足。企業疲于盲目擴產,投入研發經費嚴重不足,如碳纖維目前國內可工業化的產品僅有幾個牌號,而日本東麗有近20個產品型號。


        健全的產業體系尚未形成,仍存在低水平重復、無序競爭現象。目前我國高性能纖維產業體系尚不完整,關鍵裝備與配套材料、重要原材料、產品標準和檢測評價環節薄弱。


        在航空航天、國防軍工等領域應用的總體規模較小,難以驅動高性能纖維及復合材料全產業鏈的發展與完善,在以汽車、壓力容器、軌道交通等為代表的工業領域仍未實現大規模應用。在國家政策支持和高科技領域投資沖動等多重因素刺激下,目前仍存在低水平重復、脫離產業實際的投資亂象,項目水平參差不齊,不僅造成大量國家和社會資源占用與浪費,同時不利于行業競爭力和可持續產業生態的形成。



        四、高性能纖維未來發展


        高性能纖維是我國國民經濟發展和國防建設不可或缺的戰略性新材料。近年來,我國高性能纖維在產業化技術、產品品種質量、市場化應用等方面取得快速發展,高性能纖維已成為制造業提升的新動力,我國逐步成為全球品種覆蓋面最廣的高性能纖維生產和消費大國。


        這突出表現在:一是高性能纖維的國產化打破了日、 美等發達國家長期對我國的技術封鎖和市場壟斷, 為我國制造業核心競爭力提升注入了新動力,對航空航天、國防軍工、風力發電、 土木建筑、汽車輕量化、海洋工程、境保護等領域高質量發展做出了重大貢獻。


        相關資料顯示,汽車車身重量每減輕100kg,則O2排放量減少約 5g/km;飛機機身重量每減少20%,則每年CO2排放量減少約 140噸。在碳達峰、 碳中和政策背景下, 碳纖維已應用于光伏、風電、 氫能等綠色清潔能源領域, 正逐步成為實現 “雙碳” 戰略目標的重要途徑之一。


        二是隨著國產高性能纖維市場認可度持續提高, 不僅主要企業經濟效益不斷好轉,逐漸步入良性發展階段,同時高性能纖維及其制品出口量也不斷增長, 產品的國際市場競爭力持續增強。


        以碳纖維行業為例, 2012年威海光威復合材料股份有限公司首次實現碳纖維企業盈利,2016年中復神鷹碳纖維股份有限公司首次實現碳纖維企業在民用領域盈利。2002年在新冠疫情持續肆虐的大背景下,我國碳纖維行業逆勢而上,持續保持產銷兩旺,業績不斷增長,連續兩年實現了全行業盈利。


        2022年5月,工業和信息化部、發改委兩部委聯合發布了《關于化纖工業高質量發展的指導意見》,其中提到推動化纖工業創新能力不斷增強,行業研發經費投入強度達到2%,高性能纖維研發制造能力滿足國家戰略需求。


        提升高性能纖維質量一致性和批次穩定性,進一步擴大高性能纖維在航空航天、風力和光伏發電、海洋工程、環境保護、安全防護、土工建筑、交通運輸等領域應用。2022年9月,工業和信息化部、國資委、市場監管總局、知識產權局等四部門聯合發布《原材料工業“三品”實施方案》,提出到2025年,原材料品種更加豐富、品質更加穩定、品牌更具影響力。


        高溫合金、高性能特種合金、半導體材料、高性能纖維及復合材料等產品和服務對重點領域支撐能力顯著增強。盡管在高端領域我國高性能纖維產業自主創新能力還有待提升,但國內企業已在探索核心技術,逐漸打破國外壟斷,國產化率有望穩步提升。


        2023年8月,工業和信息化部發布《新產業標準化領航工程實施方案(2023-2035年)》,提到研制高性能纖維專用料等先進高分子材料標準,研究性能表征與測試方法標準。


        為推動我國高性能纖維產業進一步發展,提高其國際競爭力,建議:


        加強頂層設計,強化政府主導作用。當前面臨國際大環境的急速變化,應由國家相關部委和行業協會牽頭,謀劃我國高性能纖維行業發展新路徑,保障行業的穩健發展,防止同質產能增長過快,避免走常規纖維發展的老路,影響行業未來可持續發展。支持科技研發和示范應用,堅持長期投入,鼓勵迭代和穩定性發展,推動創新產品的研發和規?;瘧?,以高性能纖維材料技術進步帶動產業升級。


        加強研發創新,深化產學研相結合。加大自主創新,注重協同創新,構建以企業為主體、市場為導向、產學研結合的技術創新體系,增強內生動力,推動產業高質量發展。加大力度解決制約行業高質量發展的共性難題,重點關注短板問題,加強高品質原輔料、關鍵裝備和零部件等研發,增強產業鏈供應鏈的自主可控能力,掌握高性能纖維成分-結構-工藝-性能之間的深層次關系規律,全面提升自主創新能力。


        擴大生產規模,開發低成本工藝技術。在聚焦產品性能和研發高附加值產品的同時,重視開發各種成型工藝技術,進一步降低成本,強化收益能力。生產成本決定了市場容量和應用,加快低成本技術的開發,有利于擴大應用范圍。擴大生產規模,提高單線生產能力,可進一步提高生產效率,降低生產成本,從而提升產品的市場競爭力。


        針對市場需求,加大應用技術開發。通過“下游”帶動“上游”,形成具有自主知識產權的系列化產品,加強與配套產業的溝通合作,從制成品的設計端開始就積極融入下游客戶的研發工作中,高效地將高性能纖維的優異性能最大化地體現在應用場景中,真正實現其性能與下游應用的精準匹配。


        建立監測體系,把握行業動態。健全高性能纖維產業統計,聚焦行業數據研究,加強行業管理和引導,規劃發展,制定和完善行業準入條件,發布產品指導目錄,避免盲目發展與低水平重復建設,鼓勵推動各生產廠家之間協同聯動、深入溝通,引導高性能纖維產業良性發展。


        加強標準建設,推動參與國際競爭。聚焦高性能纖維國家標準及行業標準建設,包括碳纖維、芳綸纖維、聚酰亞胺纖維、聚芳酯纖維、聚苯硫醚纖維、UHMWPE纖維等及其各類下游制品的方法標準以及產品標準,以規范國內高性能纖維產品,推動產品進入國際市場、參與國際競爭。




        出處:中國復材
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