【一張圖】看懂8種高性能纖維的發展現狀及趨勢

【一張圖】看懂8種高性能纖維的發展現狀及趨勢

發表時間：2015/7/24

7月15日~16日，在杭州蕭山召開的「高性能纖維與複合材料工程前沿技術研究高層論壇」暨「2015年（蕭山）中國紡織工程學會化纖專業委員會學術年會」上，中國化學纖維工業協會會長端小平作了「高性能纖維發展現狀及建議」的報告，他指出，中國用不到10年的時間縮短了與國外30年的差距，所有高性能纖維品種齊步發展也是任何一個國家無法企及的。並重點講述8種高性能纖維的發展現狀及趨勢，請跟隨小編一起去學習一下吧！

1、聚丙烯腈（PAN）碳纖維

領先企業：全球排名排三的碳纖維生產商：東麗、東邦和三菱。

主要用途：碳纖維複合材料廣泛應用於國防型號、大型客機及風電葉片等高端工業領域，佔比達80%。

產量預測：2014年全球產能已達12.3萬噸，預計到2020年全球碳纖維需求將達到14萬噸。汽車將成為碳纖維應用新的領域，2020年汽車用需求將達到約1.69萬噸，應用規模將與飛機相當。

2、芳香族聚醯胺纖維

領先企業：世界對位芳綸領域形成了以美國杜邦和日本帝人為核心的產業格局，兩家企業的產能佔全世界產能的85%左右，高等級的對位芳綸產品幾乎全部由這兩家企業生產。

產量：2014年全球芳綸產能共計12.02萬噸，其中對位芳綸產能7.68萬噸，間位芳綸產能4.34萬噸，預計到2020年世界芳綸纖維需求將達到22萬噸。消費區域主要集中在北美、歐洲、日本和中國。

國際需求：主要分布在車用摩擦材料、防彈材料和光學材料，分別佔到30%、30%和15%。從國際消費結構看，汽車相關對位芳綸需求量佔比達到45%。

應用領域：國產間位芳綸已實現規模化生產，目前應用仍以過濾材料為主，比例可達到60%以上；在安全防護領域的用量逐年增加。

國產通用型對位芳綸應用領域主要集中在室內光纜、摩擦密封和橡膠領域，比例可達到90%；高端防護和複合材料領域比例約為10%。

高強型對位芳綸已小批量生產，並通過軍隊搜/排爆服等裝備應用的定型；高模型對位芳綸已突破關鍵技術。

 

3、聚醯亞胺（PI）纖維

領先企業：20世紀60-70年代，美國的杜邦公司和前蘇聯的科研機構先後開展了聚醯亞胺纖維的研究。

性能：聚醯亞胺纖維與高強高模聚乙烯、聚苯硫醚等高性能纖維相比，具有更廣的耐溫性（-267-550℃）；與芳綸相比，耐熱等級更高，阻燃更好，耐候性更佳。同時還具有獨特的紡織加工和人體親和性等綜合特性。

最新發展：奧地利Evonik公司商品名P84，產能為1000噸/年。

國內長春高崎和江蘇奧神建成兩條千噸級生產線，形成溼法和幹法兩種工藝路線。

浙江先諾新材料建成30噸/年生產線。

中科院長春應化所和東華大學正在研發高強高模型聚醯亞胺纖維，強度和模量可達到對位芳綸水平。

4、聚苯硫醚（PPS）纖維

各國研發現狀：歐美、日本等發達國家和地區燃煤電力、燃煤鍋爐行業對聚苯硫醚纖維的需求量一直保持25％左右的年增長率。

印度、巴西等國也開始大量採用袋式除塵技術，加大了全球對聚苯硫醚纖維的市場需求。

日本仍佔據著全球聚酯硫醚纖維的主要份額，其中東麗產能為3000噸/年，東洋紡產能為4000噸/年。70%的產品出口到中國生產耐高溫過濾材料。

韓國政府相關政策支持，聚苯硫醚纖維出口日益增多。

國外新產品研發：

荷蘭：超高強度和超韌性纖復絲；

日本：細纖度和圓與異形斷面絲；

德國：PPS與PET的皮芯型複合纖維。

技術進步：

成功開發出具有良好耐高溫、耐腐蝕性能的納米複合聚苯硫醚短纖維，氧化誘導溫度較純PPS纖維大大提高，在230℃下，纖維強度保持率依然大於90%，較好的解決了純聚苯硫醚纖維在高溫、高腐蝕工況下極易氧化的難題。

 

5、聚對苯撐苯並雙噁唑（PBO）纖維

主要品種：有低模量（AS）和高模量（HM）兩種，超高模量（HM+）纖維尚處於實驗階段，日本是目前世界上唯一能進行PBO纖維工業化生產的國家。

主要產能：目前東洋紡PBO的產能據稱在千噸能，實際產量每年400噸左右；纖維強度達到5.8GPa，模量180-270GPa，力學性能佳，但耐光性能較差，影響儲存穩定性。

缺點：由於性價比不佳的原因，該纖維的應用受到較大限制，目前主要用於耐高溫消防戰鬥服等。

 

6、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維

領先企業：荷蘭帝斯曼（DSM）、美國霍尼韋爾（HONEYWELL）和日本東洋紡（TOYOBO）等3家，佔全球總產能的50%左右。

新技術：幹法紡絲技術的優化，大幅提高生產效率，降低了生產成本，更加環保節能。

新產品：通過在纖維中摻入矽鋁鈣鎂氧化物，提高纖維的耐切割性；將纖維與聚四氟乙烯纖維相結合，並包覆有交聯功能的有機矽聚合物以減少內外摩擦損傷，可提高纜繩的抗彎壽命，適用於深水吊裝；美國Honeywell公司開發新品種，防彈性能比以往產品提高25%，而質量輕30%。與對位芳綸或玻纖相組合的防切割手套系列產品，大幅提高耐切割性。

新興應用領域：醫療產品、車用混雜複合材料結構件等。

關鍵技術：

突破著色技術且保證強力無損，目前已實現量產，拓展了應用領域；

細旦化技術穩定，短纖紡紗技術已在研發，為未來民品應用奠定了技術基礎；

市場應用：

依然是防彈無緯布、防切割手套和繩纜三分天下，但繩纜市場比例有所擴大；

防割手套和養殖圍網等民用應用領域獲得下遊用戶肯定；

近年來暴力恐怖事件、地區衝突有所加劇，防彈產品需求持續增長。

7、陶瓷纖維

各國發展現狀：

日本、美國和歐洲等先進發達國家在碳化矽、氮化硼、氧化鋁等新型陶瓷纖維領域也取得了巨大突破。

日本碳公司研發出Nicalon系列的三代產品，成為碳化矽纖維質量的代表。

中國已突破碳化矽纖維技術。

應用領域：高性能陶瓷纖維的實際應用仍以軍工行業為主。

8、連續玄武巖纖維

技術進步：已突破1200孔漏板和「一帶六」組合爐技術，可進一步擴大生產規模和降低生產成本，也為今後池窯化的大規模生產奠定了基礎；

應用領域：玄武巖纖維已成功應用汽車消音器、增強瀝青路面、外牆建築節能保溫和體育休閒用品等方面，在汽車板簧、管材、阻燃織物等方面已取得實質性進展。