【科普知识】围绕三个方向加快高性能纤维发展

来源：中国复合材料学会

高性能纤维由于具有高强、高模、质轻、耐高温、耐腐蚀特性，是全球材料领域竞相发展的重点。其中，高性能碳纤维、对位芳纶、超高分子量聚乙烯纤维是最重要的三大高性能纤维，广泛应用于航空航天、国防军工尖端领域，在能源、交通、土木建筑、海洋工程等重要工业领域，也是不可或缺的国家战略物资，是国家实力的象征。

我国“十三五”国家战略新兴产业发展规划、工业强基工程实施指南、重点新材料首批次应用示范指导目录、新材料标准领航行动计划等国家政策文件，均对研发应用上述高性能纤维进行部署。

对位芳纶

对位芳纶方面，全球2018年的产能为9.2万吨，其中美国占46%、日本占38%、韩国占7%、中国占6%、俄罗斯占3%，同期的产量为8.2万吨。从国内年产能来看，同期国内市场消费需求为8500吨，缺口较大。国内对位芳纶的应用集中在光缆增强、缆绳织带、摩擦密封和安全防护、复合材料等方面，预计2020年需求达到1.2万吨，2025年可达两万吨，有很大的增长空间。

碳纤维

碳纤维方面，全球产能在2018年达到9.26万吨，但需求仍有很大增长空间，预测每年以10%的速度增长。中国近年的碳纤维市场更是实现超高速增长，2018年消费需求达3.1万吨，年增速为32%。2018年，我国碳纤维产能达2.68万吨。目前国内碳纤维有效供应量仅9000吨。

近年来，我国碳纤维进步很快，T300、T700、T800已全部实现产业化，T1000级、M40、M40J、M55J等高强高模碳纤维已可批量制备，涵盖了高强、高强中模、高模、高强高模等四个系列，初步满足了国防军工需求，在风电、压力容器、复合材料、运动器材应用领域增长很快，产量快速增加，预计2020年国内需求达到5万吨。

超高分子量聚乙烯纤维

超高分子量聚乙烯纤维方面，2018年的全球产能为4.22万吨，其中国外产能1.22万吨，主要有荷兰6000吨、美国3000吨、日本3200吨，当年产量约1.1万吨。目前，全球碳纤维的年需求量在3万吨左右，随着军用、民用领域的进一步开拓，未来5年仍将快速增长。

从我国情况来看，超高分子量聚乙烯纤维年产能约2.5万吨，产品质量和技术具备较强市场竞争力。产品主要用于防割手套、绳缆、安防产品等。

值得注意的是，国内超高强度超高分子量聚乙烯纤维高端品种，如强度大于42CN/dtex（里牛/分特）尚未突破。同时，材料的抗蠕变性及耐热性也有待提高。总的来看，我国的高性能纤维与先进国家相比仍有不小的差距。从工艺技术、产品质量、市场开发、生产成本等4个方面分析，总体上基础研究薄弱、自主创新设计能力不足、国产装备水平较低；在稳定化、清洁化、自动化、机械化、智能化等方面有待加强；企业规模偏小，比较分散；关键的树脂、上浆剂依赖进口；产品质量稳定性不高，缺乏系列化；品种规格少，缺乏复合材料设计生产能力；生产成本较高；与下游用户脱节，市场进度缓慢。

发展建议

中国石化应加大、加快在高性能纤维生产研发上的投入，抢占先机，为中国高性能纤维产业发展做出新贡献。建议今后的技术发展可围绕以下3个方向：

一是产品高性能化、专业化、结构功能一体化。围绕汽车轻量化、高铁、大飞机、风电、海洋工程、环保等重大应用领域需求，设计研发高强、高模、耐高温、使用寿命长和可靠性强的新型专业化、系列化高性能纤维品种，实现从过去的跟跑，到并跑，再到领跑。

二是加工技术高效化、稳定化、节能化和低成本化是发展趋势。应关注单体的高效提纯技术、高转化率聚合及稳定化控制技术、高浓度纺丝原液及高效连续制备与低降解技术，加快工程设计技术规模化创新发展，形成自主知识产权的先进技术和装备。

三是生产加工体系自动化、机械化、智能化。加快与信息化及网络化的融合，提高高性能纤维生产效率与质量，降低成本，扩大市场应用范围。

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