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需求旺盛引發(fā)擴產(chǎn)擴能，國產(chǎn)“硬核”纖維茁壯成長(cháng)的同時(shí)還須哪些技術(shù)突破？
碳纖維、芳綸、高強高模聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、玄武巖纖維……他們有一個(gè)共同的名字：高性能纖維。在纖維的“大家族”中，高性能纖維是當之無(wú)愧的“硬核”纖維。過(guò)去幾十年來(lái)，以碳纖維為代表的高性能纖維是世界各國武器裝備研發(fā)生產(chǎn)不可或缺的戰略物資，該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平也是國家實(shí)力的象征之一，更是未來(lái)低碳及*制造業(yè)輕量化、抗腐蝕等科技進(jìn)步的共性核心技術(shù)，是國家制造業(yè)和低碳經(jīng)濟的核心競爭力之一。
2018年，我國高性能纖維的研究技術(shù)水平取得了很大進(jìn)展，與發(fā)達國家*水平的差距大幅縮小。
來(lái)自中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì )的數據顯示，2018年，我國高性能纖維初步估算總產(chǎn)能約為13萬(wàn)噸，產(chǎn)量約為6萬(wàn)噸。其中，T300、T700、T800碳纖維已全部實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，T1000級、M40、M40J、M55J等高強高模碳纖維已具備了小批量制備能力，已經(jīng)涵蓋高強、高強中模、高模、高強高模4個(gè)系列碳纖維。間位芳綸、聚苯硫醚纖維和連續玄武巖纖維等實(shí)現快速發(fā)展，產(chǎn)能突破萬(wàn)噸，技術(shù)水平達到*。對位芳綸、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維等實(shí)現千噸級產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，，打破國外壟斷。
發(fā)展呈現良好態(tài)勢
細分市場(chǎng)增長(cháng)明顯
2018年，基于產(chǎn)業(yè)政策支持不斷加大、研究技術(shù)水平不斷提高，我國高性能纖維的發(fā)展呈現良好態(tài)勢，各細分市場(chǎng)增長(cháng)明顯。
據中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì )的統計數據顯示，在PAN基碳纖維領(lǐng)域，2018年，國內PAN基碳纖維產(chǎn)量約為8000噸，較2017年增長(cháng)約1400噸，生產(chǎn)實(shí)現大幅增長(cháng)，產(chǎn)品價(jià)格平均上漲15%左右。國內市場(chǎng)對碳纖維需求快速增長(cháng)，總消費量超過(guò)22000噸，建筑補強領(lǐng)域用量基本穩定，壓力容器、風(fēng)力發(fā)電用量增長(cháng)較快，特別是大絲束碳纖維用量增長(cháng)快。此外，汽車(chē)零部件、大飛機和*領(lǐng)域用量也有一定增長(cháng)。
在間位芳綸領(lǐng)域，2018年，國內間位芳綸產(chǎn)量實(shí)現小幅增長(cháng)，約為9000噸，產(chǎn)品應用以過(guò)濾材料和防護材料為主。在對位芳綸領(lǐng)域，2018年，國內對位芳綸行業(yè)產(chǎn)量實(shí)現小幅增長(cháng)，超過(guò)2000噸。國內市場(chǎng)呈供不應求態(tài)勢，國內對位芳綸需求已超過(guò)10000噸，但80%仍需依賴(lài)進(jìn)口。光纜通信、防彈材料、汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域需求增長(cháng)較快，其中光纖領(lǐng)域用量約占60%左右，汽車(chē)領(lǐng)域(膠管、剎車(chē)片等)用量約占20%。
在超高分子量聚乙烯纖維領(lǐng)域，2018年，超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)量為15000~20000噸，全年市場(chǎng)需求旺盛且保持持續增長(cháng)。其中，繩纜領(lǐng)域用量較為穩定，產(chǎn)品主要是海洋用繩纜，纖維價(jià)格偏低；手套領(lǐng)域用量略有增長(cháng)，目前用量約占總量的50%，制品以出口為主，國外特別是歐盟的訂單持續增加且穩定；防彈領(lǐng)域市場(chǎng)需求旺盛，特別是產(chǎn)品供不應求。
在聚苯硫醚纖維領(lǐng)域，2018年，國內聚苯硫醚纖維產(chǎn)量略有增加，約為5500噸，主要原因是受環(huán)保因素影響，下游濾料行業(yè)需求增長(cháng)，但市場(chǎng)價(jià)格表現平穩，并未出現大起大落。值得一提的是，各生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品規格仍集中在1.2D~2D，應用領(lǐng)域集中在耐高溫過(guò)濾材料。
在連續玄武巖纖維領(lǐng)域，2018年，我國連續玄武巖纖維產(chǎn)量為20000~25000噸， 主要應用領(lǐng)域集中在短切紗、土工格柵、復合管道、汽車(chē)輕量化相關(guān)部件等。其中，絕大多數用在高速公路、市政道路等領(lǐng)域，在汽車(chē)輕量化及復合材料領(lǐng)域的應用也在逐漸加大。
基于這些細分市場(chǎng)領(lǐng)域需求不同程度的增長(cháng)，東華大學(xué)纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗室副主任余木火認為，中國制造業(yè)有巨大潛在市場(chǎng)，有望高性能纖維、尤其是輕量化復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“我國各行業(yè)都開(kāi)始嘗試使用復合材料，風(fēng)電、大型客機、高鐵、汽車(chē)、建筑、海洋、化工等行業(yè)已走在應用前列。”他說(shuō)道。
紛紛擴產(chǎn)
競爭實(shí)力穩步提升
正是基于這種良好的市場(chǎng)態(tài)勢，近兩年來(lái)，各相關(guān)企業(yè)紛紛鉚足了勁，在擴產(chǎn)、擴能上下功夫，以不斷提升市場(chǎng)競爭力。
今年3月，光威復材發(fā)布公告稱(chēng)，擬在包頭和墨西哥設立子公司。其中，包頭子公司擬建設面向民品市場(chǎng)、以大絲束碳纖維為主要產(chǎn)品的碳纖維生產(chǎn)項目，助力公司民品業(yè)務(wù)發(fā)展，完善公司在碳纖維行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈布局；墨西哥子公司擬建設碳梁項目，以滿(mǎn)足客戶(hù)風(fēng)電業(yè)務(wù)布局對公司碳梁供應的時(shí)效性和服務(wù)需求。
中復神鷹在青海西寧投資了年產(chǎn)2萬(wàn)噸高性能碳纖維及配套原絲項目。該項目投資額為50 億元，總體規劃分兩期進(jìn)行建設。中復神鷹表示，這是公司產(chǎn)業(yè)戰略布局的一項重要舉措，在開(kāi)拓新市場(chǎng)及延伸企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的同時(shí)，計劃將此項目作為上下游產(chǎn)業(yè)結構及產(chǎn)品聯(lián)動(dòng)的重要支撐平臺，實(shí)現上下游產(chǎn)品導向性開(kāi)發(fā)，助力國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)做優(yōu)做強。
據了解，5月，該項目一期年產(chǎn)1萬(wàn)噸高性能碳纖維及配套原絲項目已正式動(dòng)工，根據規劃將于2020下半年投產(chǎn)，2021年將形成年產(chǎn)6000噸高性能碳纖維規模，2022年將形成年產(chǎn)4000噸高性能碳纖維規模，屆時(shí)將*提高國產(chǎn)高性能碳纖維的自主保障能力。
泰和新材也在寧夏和煙臺兩地進(jìn)行布局。其中，在寧夏建設的 3000 噸/年對位芳綸項目現已動(dòng)工，預計今年年底或 2020 年初完工投產(chǎn)；煙臺產(chǎn)業(yè)園 12000 噸/年間位芳綸、12000 噸/年對位芳綸項目也計劃今年動(dòng)工，2022年底將完成二期項目。
中化也積極布局全產(chǎn)業(yè)鏈，致力于成為梯隊的芳綸供應商。其位于江蘇儀征的年產(chǎn)500噸的紡絲工廠(chǎng)已順利投產(chǎn)，產(chǎn)品銷(xiāo)售穩定，目前正積極推進(jìn)在*防護、電子通信、汽車(chē)輕量化、運動(dòng)器材領(lǐng)域的下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和應用測試，在防彈頭盔、汽車(chē)膠管、通信光纜等產(chǎn)品領(lǐng)域已通過(guò)機構的檢測認證。而年產(chǎn)5000噸對位芳綸項目預計將在2020年形成產(chǎn)能，投產(chǎn)后中化將成為該領(lǐng)域第三的供應商。據悉，該項目的相關(guān)核心技術(shù)已形成完整的和專(zhuān)有技術(shù)體系，將打破國外*壟斷。
整合產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢資源
上下游須聯(lián)合攻關(guān)
隨著(zhù)制造業(yè)智能化的深入發(fā)展，必然對材料提出新要求。那么，在此背景下，高性能纖維亟待突破的技術(shù)有哪些？其接下來(lái)的研發(fā)方向是什么？
在吉林化纖集團董事長(cháng)宋德武看來(lái)，未來(lái)，企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈上的分工會(huì )更加細致。對于碳纖維而言，大絲束碳纖維會(huì )越來(lái)越受歡迎，細旦化、差別化將是未來(lái)研發(fā)方向，原絲生產(chǎn)將越來(lái)越受重視。
復材本身具有各項異性力學(xué)性能，給設計分析工作帶來(lái)一定困難。中國商飛北京民用飛機技術(shù)研究中心副總設計師徐吉峰表示，相比傳統金屬結構，復合材料在飛機上的應用提出了新的技術(shù)挑戰，帶來(lái)了一系列待突破的關(guān)鍵技術(shù)，如連接分析、穩定性、損傷容限、適墜性、大開(kāi)口、閃電防護、防火耐燃、防除冰、層間分析等。
中車(chē)青島四方機車(chē)車(chē)輛股份有限公司副總工程師丁叁叁認為，軌道車(chē)輛未來(lái)的發(fā)展趨勢是追求高速、、綠色、智能，這些都需要更輕、更強的材料。因此，以輕量化為核心的綜合解決方案是未來(lái)技術(shù)的基礎，應重點(diǎn)解決強度、剛度、疲勞、腐蝕、噪聲及防火等各性能矛盾間的平衡及一體化。同時(shí)，還要提高產(chǎn)品的效能，以應對傳統結構與材料日益突顯的瓶頸，材料須輕量化、減沖擊、提載重、高耐候、高可靠、高可用、高壽命、少維護。
在新能源汽車(chē)輕量化技術(shù)的研發(fā)上，汽車(chē)輕量化綠色科技聯(lián)盟執行會(huì )長(cháng)陳平生認為，需要更安全、更節能、更環(huán)保，且利于智能制造模塊化集成，通過(guò)零部件結構設計優(yōu)化與CAE模擬分析、高強輕量化材料及*制造技術(shù)的量化應用，實(shí)現量產(chǎn)車(chē)型的輕量化。
中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)呂佳濱指出，要在加工體系智能化上發(fā)力，發(fā)展生產(chǎn)流程的信息化、智能化及產(chǎn)品的可追溯性，推廣智能工廠(chǎng)、智能車(chē)間示范應用，提高高性能纖維生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，擴大市場(chǎng)應用。同時(shí)，還要加快實(shí)現原料體系專(zhuān)業(yè)化配套定制。碳纖維、高強高模聚乙烯、聚酰亞胺纖維等生產(chǎn)的單體、溶劑、上漿劑等實(shí)現專(zhuān)業(yè)化標準化定制。開(kāi)發(fā)與高性能纖維相匹配的紡絲油劑、上漿劑和纖維評價(jià)表征技術(shù)，提升產(chǎn)品適用性，實(shí)現規?；a(chǎn)。
“近幾年，通過(guò)系列產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃，我國進(jìn)一步明確了關(guān)鍵基礎材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標和任務(wù)，為持續推動(dòng)化纖行業(yè)產(chǎn)品結構升級、產(chǎn)業(yè)結構升級、技術(shù)結構升級，實(shí)現化纖行業(yè)科學(xué)發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展提供方向。在高性能纖維接下來(lái)的發(fā)展上，須整合新材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢資源，鼓勵上下游企業(yè)和產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，集中力量重點(diǎn)突破核心技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應用。”*院士蔣士成說(shuō)道。
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