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打破国际垄断的高性能纤维,有何过人之处?

一根仅有头发丝十分之一粗细的高性能碳纤维,拉伸强度是钢的7至9倍,而比重仅有钢的四分之一;在几千度的高温下,别的纤维早已化为灰烬,它却纹丝不动,这种神奇的纤维,已成为当今航空航天、国防军用、建筑、交通、体育休闲等领域的“香饽饽”。

全球高性能纤维领域三足鼎立

当今世界高性能纤维与复合材料产业仍处于持续高速发展期,需求量以两位数增长。无机高性能纤维向超高性能、高附加值和较低性能而低成本的方向发展。有机高性能纤维向多品种、系列化和高效、规模化生产发展,应用领域不断拓展。

根据前瞻产业研究院发布的《2017-2022年中国高性能纤维行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》统计,2016年全球碳纤维产能为17.8万吨;芳纶产能为20.7万吨,是三种主要高性能纤维产能最高的一类;超高分子聚乙烯产能相对较低,为4.4万吨。

随着下游应用领域的不断扩展及高性能纤维产品性能与稳定性的不断改善,全球高性能纤维市场需求规模近几年呈加速扩张趋势。据统计,2011年全球高性能纤维产品的市场规模为52.4亿美元,2016年达到117.5亿美元的市场规模,复合增长率达到17.5%。

目前,世界高性能纤维领域已经形成了日、美、欧盟三足鼎立的格局,其中美日及欧盟在高性能纤维市场已经具有较为稳定的产品及市场占有率。

产业的国家竞争格局主要是由一国企业的竞争能力决定的。美国在芳纶领域的竞争地位是因为有杜邦的支撑,日本在碳纤维领域的竞争优势是因为有东丽、东邦及三菱丽阳,欧盟在超高分子量聚乙烯领域的优势地位是由荷兰帝斯曼来奠定的。

近年来中国加大对高性能纤维行业的支持力度,高性能纤维产业整体上从无到有的建立起来了,但是由于高性能纤维产业属于技术密集型的,而且发达国家对我国严格技术保密,因此我国高性能纤维产业整体上处于竞争弱势地位。从竞争生态位上来说,我国属于行业的新进入者,战略位置处在挑战者的位置,虽然高性能纤维产品的产能已出具规模,但是产品的稳定性及核心技术的拥有上尚处于追赶的地位。

高性能纤维是什么

高性能纤维是指对来自外部的力、热、光、电等物理作用和酸、碱、氧化剂等化学作用具有特殊能力的一种材料,包括:高强度、高模量、耐高温、阻燃、抗y紫外线、抗电子束辐射、抗射线辐射、耐酸、耐碱、耐腐蚀等纤维。其品种很多,如芳纶(包括对位芳纶p-AF与间位芳纶m-AF两种)、高强高模聚乙烯纤维( UHMWPE)、碳纤维(CF以及聚酰亚胺纤维(P)等都属于高性能纤维的范畴。这类纤维具有比通纤维更高的机械强度和弹性模量,更好的热稳定性、耐酸耐碱性及耐候性。

高性能纤维实际上是一种技术密集、投资巨大的产品。目前,高性能纤维正进入蓬勃发展的新阶段,其生产国已由原来仅限于少数发达国家扩展到10多个国家和地区。其中耐高温纤维的需求量以5%左右的速度増长,而高强高模纤维以10%~16%的高速度増长。各品种性能、规格的不断完善和系列化以及新品种的陆续出现,使高性能纤维迈入了“量体裁衣”的时代。随着航空航天新能源、海洋、生物医学、通讯信息、军工等高科技产业的迅速发展,对纤维材料性能的要求越来越高,也促进了对新型纤维的研究与开发。受世界金融危机的影响,全球化纤的生产量目1982以来首次出现了负增长,但我们要看到,世界主要高性能纤维生产厂家却靠技术创新提高生产效率、降低成本和开发新品种,为化纤业的发展芾来了勃勃生机。

高性能纤维实现国产化

“经过为期4年半的航空航天用户严苛考核评价,中简科技ZT7系列碳纤维,率先实现在该领域的全面稳定批量应用,率先应用于国内最新型国防装备。抢占了国产高性能碳纤维制高点。”近日,中简科技股份有限公司总经理杨永岗接受记者采访时十分自豪地说。

碳纤维材料的性能特殊,是国民经济、国防建设不可缺少的战略新型材料,被誉为“黑色黄金”。其生产流程复杂,纺丝设备、氧化炉、碳化炉、石墨化炉等关键设备技术门槛高,设计制造难度大。我国碳纤维产业起步晚,核心技术、关键设备长期被日本、美国和西欧国家垄断,高性能碳纤维国内尚无自主生产线,严重挤压国内企业利润空间,制约了国内碳纤维产业发展。

新材料情报NMT  | 打破国际垄断的高性能纤维,有何过人之处?

2008年4月,中国科学院山西煤化所原碳纤维课题组组长杨永岗博士带领技术团队和T700级碳纤维制备技术落户常州高新区,创办了中简科技公司。该公司承担着科技部国家高技术研究发展计划(863计划)高性能碳纤维重点项目,经过上千次的反复试验,掌握了生产核心设备的关键技术,工程化生产设备98%以上为自主研发设计和国内制造,关键设备全部实现国产化。

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