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摘要:芳綸纖維是一種市場需求較大的高性能纖維材料,國家十分重視并將其列入戰略新興產業,本文介紹了對位芳綸和間位芳綸的性能、市場需求和相關政策,重點分析了對位芳綸的市場現狀和發展趨勢。
芳綸纖維是一種人工合成的高性能纖維,全稱為芳香族聚酰胺,美國聯邦貿易委員會將其定義為至少有85%的酰胺鍵直接與兩個苯環相連而成的聚酰胺。相比于其他普通纖維,芳綸纖維具有質量輕、高強度、高模量、耐酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣性好等優點(見表1)。
表1 芳綸與其他幾種工業絲的性能對比
(資料來源:中國知網)
對位芳綸和間位芳綸各有所長
芳綸纖維分為全芳香族聚酰胺纖維以及雜環芳族聚酰胺纖維兩大類,目前只有全芳香族聚酰胺纖維中的對位芳綸纖維和間位芳綸纖維實現了產業化。
1. 對位芳綸
對位芳綸全稱為“聚對苯二甲酰對苯二胺”(PPTA)纖維,國內一般稱為芳綸1414(分子結構式見圖1),由美國杜邦公司在1971年研制成功。對位芳綸和碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維并稱世界三大高性能纖維,其最突出的性能是高強度和高模量,拉伸強度是鋼絲的6倍,拉伸模量是鋼絲的2-3倍,密度只有鋼絲的1/5,主要應用領域包括航空航天、防護服裝(主要是防彈裝備)、光纜增強、汽車工業等。
2. 間位芳綸
間位芳綸全稱為“聚間苯二甲酰間苯二胺”(PMIA)纖維,國內稱之為1313芳綸(分子結構式見圖1),由美國杜邦公司在1967年率先開始工業化生產,具有優異的耐高溫、阻燃和絕緣性能,主要應用于電氣絕緣紙、防護裝備(主要是阻燃設備)和高溫濾料。
圖1 芳綸分子結構式
(資料來源:中國知網)
我國間位芳綸產業發展相對成熟
國內間位芳綸的消費結構與國外有很大不同,全球的間位芳綸需求主要集中于電氣絕緣紙、防護衣和高溫濾料,而我國生產的間位芳綸產品主要集中于低端的高溫濾料領域。但相比對位芳綸,我國間位芳綸的發展較為成熟一些。國內的間位芳綸供應質量已接近國際產品,具有一定競爭力,泰和新材生產的“泰美達”間位芳綸可與杜邦公司生產的Nomex間位芳綸抗衡。
2017年國內間位芳綸產量約8500噸,凈進口量約1100噸,表觀消費量超過9600噸,自給率較高。在軍用防護衣和產業工人的防護服上的應用能夠極大地拉動間位芳綸的市場需求,預計到2020年,我國間位芳綸的消費量將超過1.6萬噸。間位芳綸發展較快,但是高端領域的應用仍然有待拓展。
各領域需求增長,對位芳綸市場前景好
我國當前的對位芳綸的消費結構與國外有一定差異,國內應用領域以增強材料和安全防護為主,國外憑借技術及產能優勢還將對位芳綸應用在了汽車摩擦材料、輪胎橡膠增強、輪胎等領域(見圖2)。
圖2 全球與國內對位芳綸消費結構比較
(資料來源:公開資料整理)
防護服裝:近幾十年來,軍事防護裝備傾向選擇輕質高強、防火能力強的制造材料,對位芳綸纖維因其優越的性能而受到防彈裝備制造商的青睞,當前大部分國家防彈衣裝備處于起步階段。我國的防彈衣、防彈頭盔僅用于特警、特戰部隊、高級作戰部隊,還未普及到所有士兵的日常訓練,但近年來防彈衣裝備普及率日漸提高,我國防彈衣對對位芳綸纖維的需求將穩定增長。
光纜增強:隨著對信息傳播介質容量的要求逐漸增大,光纜漸漸替代了傳統的金屬線,成為主要的信息傳播介質。對位芳綸的高模量特性使其可以用作光纜的張力構件,使光纖在收到拉力時得到保護,從而避免光的傳輸性能受到損害。2011年以來,我國光纜長度保持每年20%左右的增速,2017年末達到3903公里(見圖3),按照每6公里光纜使用1kg對位芳綸計算,2017年我國新增706萬公里光纜需使用對位芳綸1177噸。
圖3 2011-2018年我國光纜長度變化
(資料來源:公開資料整理)
隨著我國對位芳綸在航空航天、汽車工業領域的應用增加,以及軍用防彈裝備、光纜等行業的快速發展,尤其是5G光纜的搭建,對位芳綸的需求勢必大幅增加,2017年,我國對位芳綸表觀消費量約1萬噸,按照25%的年均增長率,預計2020年消費量可大1.95萬噸。
對位芳綸國產化有待加強
由于長期以來發達國家對我國實行技術封鎖,我國芳綸產業發展較為落后,進入21世紀我國對位芳綸產業開始有所發展,但由于關鍵的工程化技術尚未突破,對位芳綸國產化進程緩慢,產品質量及穩定性有待提升,產能供應不足。2017年,我國對位芳綸表觀消費量1萬噸,凈進口量8200噸(見圖4),自給率為18%,嚴重依賴進口,對位芳綸的國產化進程需要加強推進。
圖4 2017年我國芳綸市場情況
(資料來源:國海證券研究所)
國家也十分重視對位芳綸產業,多次出臺政策(見表2),支持芳綸纖維尤其是對位芳綸的產業發展。
表2 芳綸纖維多次被列入國家新興戰略產業
(資料來源:觀研天下)
結語
芳綸纖維是一種人工合成的高性能纖維,目前僅有對位芳綸和間位芳綸實現了工業化生產;我國芳綸市場潛力大,間位芳綸發展相對成熟,但對位芳綸產能低,嚴重依賴進口,國產化進程需要加快推進;國家出臺多項政策,支持芳綸尤其是對位芳綸的產業化發展。
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