芳纶的发展现状与市场

《芳纶的发展现状与市场》由会员分享，可在线阅读，更多相关《芳纶的发展现状与市场（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、4 0 新材料产业 N O . 1 2 0 0 9ns i ght 透 视I芳纶的发展现状与市场钱伯章上海擎督信息科技有限公司凡是聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成， 且其中至少8 5 % 的酰胺基直接键合在芳香环上， 每个重复单元的酰胺基中的氮原子和羰基均直接与芳香环中的碳原子相连接并置换其中的一个氢原子的聚合物称为芳香族聚酰胺纤维， 我国将其定名为芳纶。 芳纶具有超高强度、 高模量、 耐高温、 耐酸耐碱、 质量轻等优良性能， 其强度是钢丝的5 6 倍、 模量为钢丝或玻璃纤维的2 3 倍、 韧性是钢丝的2倍、 而质量仅为钢丝的1 / 5 左右。 包括全芳族聚酰胺纤维和杂环芳族聚酰胺纤维2

2、 大类， 全芳族聚酰胺纤维主要包括对位的聚对苯二甲酰对苯二胺和聚对苯甲酰胺纤维、 间位的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚间苯甲酰胺纤维、 共聚芳酰胺纤维以及如引入折叠基、 巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维； 杂环芳族聚酰胺纤维是指含有氮、 氧、 硫等杂质原子的二胺和二酰氯缩聚而成的芳纶， 如有序结构的杂环聚酰胺纤维等。芳纶可用作先进复合材料， 用于航空航天领域、 舰船、 汽车工业中； 用作防弹制品， 可以用来制作硬质防弹装甲板、 软质防弹背心； 可以用于基础设施和建材、 芳纶增强混凝土、 芳纶增强木材、 传送带、 缆绳、 特种防护服装、 体育运动器材、 电子设备等方面。据统计， 目前芳纶产品用于防弹衣、

3、头盔等约占7 % 8 % ， 航空航天材料、 体育用材料约占4 0 % ， 轮胎骨架材料、 传送带材料等约占2 0 % ， 高强绳索等约占1 3 % 。 而作为增强材料， 芳纶有其不可替代的作用。 世界主要汽车轮胎生产商都在关注芳纶在汽车轮胎中的应用， 特别是采用芳纶帘线作为骨架材料生产超轻、 超薄和低滚动阻力子午胎。一、 推广应用不断加快芳纶最具实用价值的品种有3个： 芳纶1 3 1 3 是开发最早、 产量最大、应用最广， 也是最有发展前途的有机耐高温纤维， 到目前为止， 全球年生产能力已达3 . 1 万t 左右； 芳纶1 4 1 4 具有高强度、 高模量的特点， 素有高分子材料中的 “百变

4、金刚” 之誉， 是当今世界高性能纤维材料的代表； 日本帝人公司和俄罗斯开发出的 “共聚芳纶” 具有更高的力学性能， 已用于俄罗斯战略战术武器， 但目前产量较小， 约为3 0 0 0 4 0 0 0 t / a 。 高性能芳纶由于具有良好的应用性能， 目前已进入快速发 展 期 ， 其 中 最 主 要 品 种 为芳纶1 4 1 4 ， 化学名称为聚对苯二甲酰对苯二胺 （P P T A ） ， 也称对位芳纶。 因具有超高的强度、 模量和耐高温性能， 以及良好的绝缘性和抗腐蚀性， 对位芳纶在高性能纤维中占据了核心地位， 并被人们称为 “王牌纤维” 。起初， 对位芳纶只应用在国防军工等尖端领域。 防弹衣

5、等防护装备一直都是芳纶应用的重要领域， 对位芳纶也因此得到 “防弹纤维” 的称号， 用其制作的芳纶防弹衣和芳纶头盔的防护效果十分显著， 许多国家军警的防弹衣、 防弹头盔、 防刺防割服、 排爆服、 高强度降落伞、 防弹车体、 装甲板等均大量采用对位芳纶。 随着技术的成熟， 美国杜邦公司、 日本帝人公司的不断扩产， 对位芳纶作为高技术含量的纤维材料， 逐渐应用于航天航空、 机电、 汽车等领域。自重是航空器设计师除安全性之外最关心的技术指标， 有人称航空器的质量减少1 g 就相当于节约1 g 黄金，4 1Advanced Materials Industry因而密度很小的芳纶树脂基增强复合材料被用作

6、了宇航、 火箭和飞机的结构材料， 用来减轻自重、 增加有效负荷、 节省大量动力燃料。 波音飞机的壳体、 内部装饰件和座椅等也使用了对位芳纶。 近年来， 以芳纶帘线代替尼龙帘线， 实现航空胎轻量化开始成为航空胎生产企业的竞争重点。 2 0 0 8 年，我国航空子午轮胎终于实现了 “零” 的突破， 并同步实现了骨架材料芳纶化。在汽车轮胎领域， 世界主要轮胎生产企业都在关注芳纶在轮胎中的应用， 特别是用芳纶帘线生产超轻、 超薄和低滚动阻力子午胎。 使用对位芳纶的轮胎寿命长、 舒适性和转向性好、 节油效果明显， 米其林、 固特异、 倍耐力、 固铂等公司近年来纷纷推出了使用对位芳纶的新型轮胎。 我国华南

7、橡胶轮胎也已应用芳纶材料研制并生产出高性能轿车子午胎。由于芳纶材料价格昂贵且加工困难， 其产业化应用进程一直比较慢， 随着芳纶的推广应用， 尤其是在民用品领域的推广， 近两年来， 加工企业尤其是橡胶加工企业对芳纶应用的热情开始高涨。 从产品性能来看， 通过与尼龙或涤纶复合， 芳纶的变形量、 断裂伸长率等有了较大提高， 变形量已经达到航空胎3 0 %下沉量的要求。 对位芳纶的加工性能获得较大改善后， 应用领域变得更加宽广。 随着芳纶耐疲劳性能的改善以及芳纶裁断问题的逐步解决， 凭借其高强、 高模、 低缩、 低密度的优点， 芳纶已经可以在乘用子午胎、赛车胎、 卡车胎、 工程胎、 航空子午胎、 摩托

8、车子午胎以及自行车胎上广泛应用， 此外还可应用于胶管、 胶带、输送带和空气弹簧等方面。随着汽车、 冶金、 煤炭等相关行业的发展， 橡胶制品已进入全面更新换代时期， 一些传统骨架材料已无法满足用户的使用要求， 芳纶长丝、 芳纶浆粕和芳纶浆粕母炼胶成为极具潜力的替代材料。在芳纶材料应用开发方面， 国内除了华南轮胎开发的高性能子午胎、曙光橡胶院和北京橡胶院联合开发的航空子午胎外， 国内大型工程胎生产企业、 阻燃输送带和耐高温输送带生产企业、 汽车配件生产企业都对芳纶材料表示出较大的兴趣。 由于中国企业应用芳纶新材料的积极性比较高，配套的橡机企业设备开发能力强， 在芳纶应用上， 中国可能会走在世界前面

9、。太空不仅是人类梦想中的第二家园， 也是人类高新技术的大实验室。 在神舟七号载人航天飞行中， 中国宇航员首次出舱活动成为人们关注的焦点。 宇航员跨出舱门后， 在太阳照射到的地方， 要体验1 0 0 以上的高温 “烧烤” ， 在这样的环境中， 航天员要完成维修、 装卸、 更换或回收航天器及航天器外部设备的工作。 出舱服除了为宇航员出舱进入宇宙空间活动提供保障和支持系统外， 还必须满足宇航员在舱外工作的需要； 宇航员的手套要求能抓握1 3 0 1 3 0 的物体， 抓握停留时间至少4 0 s ， 为此， 要满足相对灵活操作要求的手套还必须能经受极端高低温的考验。 耐高温的重任落在了新型材料芳纶1

10、3 1 3 的身上， 芳纶1 3 1 3的最大特性是热稳定性好， 可耐受2 0 0 3 0 0 的高温， 不会在空气中燃烧、 无滴熔、 不发烟， 具有自熄性； 在突遇9 0 0 1 5 0 0 的高温时， 芳纶还会芳纶 1313的热稳定性、永久阻燃的特性使它成为宇航员出舱工作的好帮手。4 2 新材料产业 N O . 1 2 0 0 9ns i ght 透 视I迅速碳化并增厚， 形成特有的绝热屏障； 同时， 刚性分子结构也使芳纶1 3 1 3 纤维具有永久阻燃的特性， 使它成为宇航员出舱工作的好帮手。 由于太空中空气极其稀薄， 热传递主要靠辐射， 厚度只有零点几毫米的镀铝聚酯膜能把热量反射回去，

11、 从而起到热防护的作用， 镀铝聚酯膜因此成为了芳纶1 3 1 3 的 “好搭档” 。二、 国外发展现状世界芳纶需求量已由2 0 0 1 年3 . 6万t 增加到2 0 0 5 年5 . 2 万t 、 2 0 0 6 年5 . 8万t 和2 0 0 7 年6 . 4 万t ， 全球对芳纶的需求呈不断增长的态势， 芳纶己进入快速发展期。在芳论纤维生产领域， 对位芳纶发展最快， 产能主要集中在日本、 美国和欧洲。 如美国杜邦公司的Ke v l a r（凯芙拉） 纤维， 荷兰阿克苏诺贝尔公司的T wa r o n 纤维， 日本帝人公司的T e c h n o r a 纤维和俄罗斯的T e r l o

12、n 纤维等。 间位芳纶的品种有No me x 、C o n e x 、 F e n e l o n 纤维等。凯芙拉芳纶与等质量的钢制材料相比强度要高4 倍， 不仅可用于用军事、 治安等防护用品制造， 还可广泛用于运动器材如网球拍、 防护工业及休闲服装等的生产。 由于市场对凯芙拉芳纶需求增长迅速， 杜邦公司正努力扩大产能满足需求， 杜邦公司2 0 0 7 年9 月中旬宣布将投资5 亿美元， 到2 0 1 0年使其Ke v l a r 纤维扩能超过2 5 % 。 据杜邦公司报道， 由于世界范围内安全防护市场需求激增， 导致杜邦此种纤维供应紧张， 为此该公司投资7 0 0 0 万美元将全球范围内凯芙

13、拉芳纶生产能力增加1 0 % 以上， 扩能项目在2 0 0 5 年底和2 0 0 6 年上半年分批投产； 目前，杜邦凯芙拉芳纶生产能力分布在北爱尔兰、 日本和美国。 近期， 杜邦公司还投资1亿多美元扩增其在全球的No me x 品牌Ar a mi d 纤维能力， 作为扩能的一部分， 杜邦公司在西班牙As t u r i a s 建设新装置， 生产A r a mi d 纤维的关键组分间苯二酰氯化物。 杜邦先进纤维系统公司 （AF S ） 与韩国S K化学公司也于2 0 0 7 年1 月中旬组建Ke v l a r 纤维联盟， 联合开发和生产杜邦公司Ke v l a r 纤维； 杜邦公司将提供其材

14、料技术， 而S K化学公司向该联盟提供其制造能力和技术诀窍， 重点是开发用于改进抗震、 防洪和防台风保护的材料。帝人T wa r o n（荷兰） 公司于2 0 0 6年1 2 月中旬宣布， 投资约1 . 4 亿欧元（1 . 8 0 6 亿美元） 扩增该公司在荷兰的T wa r o n 对位芳纶 （p a r a - a r a mi d ） 及其前身物对苯基二胺和对苯二甲酰氯能力。 这是帝人T wa r o n（荷兰） 公司在近年的第4次扩能， 这使该公司T wa r o n 对位芳纶能力提高到2 . 6 4 5万t / a 。 A k e r Kv a e r n e r 公司承揽此项扩能工

15、程。三、 中国发展现状2 1 世纪是新技术、 新材料的时代，发展高性能纤维材料对提升国家综合实力意义重大。 芳纶是当今世界耐高温纤维中发展最快、 综合性能优良的高科技特种纤维， 这种纤维柔软轻便，具有良好的绝缘性、 耐酸耐碱和耐高温性能。 作为航空航天、 国防、 电子通讯等高科技领域不可缺少的基础材料， 从某种意义上说， 芳纶展现了一个国家的科技力量。 此前， 世界上仅美国、 日本和俄罗斯等少数国家掌握其产业化技术， 而我国芳纶需求则完全依赖进口， 随着国民经济的发展， 国内对芳纶及其制品的需求量以每年3 0 的速度骤增。 近年， 我国芳纶的国产化加快进程。对位芳纶于1 9 7 2 年由杜邦公

16、司实现商业化， 因具备卓越的弹性和刚性功能， 对位芳纶的发现被认为是材料界发展的重要里程碑。 据了解， 目前全球能进行芳纶大规模产业化生产的仅有美国杜邦和日本帝人 （阿克苏 诺贝尔的芳纶业务已全盘出售给帝人） 2家公司。 他们将芳纶制造工艺技术视为绝密， 严格封锁合成技术。我国从 “六五” 期间就展开了对位芳纶合成的攻关， 但对位芳纶合成及三废处理难度很大、 投资金额巨大，长期停留在研究、 小试阶段， 产业化关键技术始终未能获得突破。 经过几代人的不懈努力， 国内芳纶合成终于在近期取得突破。 2 0 0 7 年， 上海艾麦达化纤科技有限公司和上海东华大学1 0 0 t 规模对位芳纶中试研究项目， 通过了中国纺织工业协会组织的鉴定。他们成功解决了对位芳纶聚合的关键技术， 实现了连续、 多位、 高速纺制对位芳纶， 纤维强度接近杜邦产品水平。2 0 0 8 年， 河南神马集团对位芳纶赛尔项目通过河南省科技厅的鉴定， 关键指标树脂黏度和纤维强度与杜邦公司产品水平相当， 其对位芳纶设计产能5 0 0 t / a ， 纺丝设计产能1 0 0 t / a