我国高性能纤维产业化研发现状

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碳纤维

简介

碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、抗蠕变、导热等特性，是航天航空、建筑、体育、复合材料等不可缺少的高性能高技术纤维。目前，碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用。用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧，而且消耗动力少，推力大，噪音小；用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的储存量和运算速度；用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节约大量的燃料。1999年发生在南联盟科索沃的战争中，北约使用石墨炸弹破坏了南联盟大部分电力供应，其原理就是产生了覆盖大范围地区的碳纤维云，这些导电性纤维使供电系统短路。目前，人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维，只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成。目前世界上生产销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料除可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料外，还可用作人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。一般来说碳纤维定义为由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90％以上的纤维。

在纺织工业中，碳纤维的重点研发方向包括：各类高质量原丝生产技术：以聚丙烯腈基(PAN)为重点(亚砜法为主)，结合市场适度研发粘胶基、沥青基原丝技术；预氧化丝生产控制技术；民用碳纤维(T-300、T-500为主)大丝束及小丝束产业化研发技术；高性能碳纤维攻关研发技术(T-700、T-1200)；高性能特种预浸布及复合材料生产与应用技术研发。

研发现状：

正在进行研发生产的企业包括：山西恒天、江苏连云港、扬州、山东威海等原丝及碳纤产业化工程项目。此外，中科院、北京化工大学、东华大学、吉研公司、上海合纤所等也在进行高性能纤维的研发攻关项目。目前为加强碳纤维预氧化丝、预浸布、复合材料与制品生产研发和市场开拓工作，特别重视在飞机航天、风力发电、海洋平台、建筑建材等工业新兴领域的应用，同时还要加强碳纤维产品链标准化工作。

芳纶

简介

高强高模芳纶1414是广泛应用于避弹衣盔、防刺服、飞机轮胎、光缆等领域的高性能纤维材料，急需加快发展，是目前产业化攻关的重点项目。重点研发方向包括：高强高模芳纶1414产业链配套攻关研发及产业化技术：高粘度树脂聚合技术、芳纶Ⅱ树脂溶致液晶、原液的工业化配置及干喷湿纺关键技术、高水平溶剂回收技术、应用开拓技术。

耐高温芳纶1313广泛应用于耐高温服、高温滤材、高性能电子隔膜、合成纸等领域。目前用于过滤材料为主体的芳纶1313已在烟台、新会建成5000吨／年产业化生产能力，但用于纺织及合成纸等高端领域的产业链生产研发与市场应用开拓产业化技术尚需进一步攻关研发。

芳香族聚砜酰胺纤维(简称芳砜纶或P5A)是中国自行研制开发，并拥有自主知识产权的有机耐高温纤维，是一种新型的高性能纤维材料，芳砜纶的各项技术指标均达世界先进水平，具有高抗温耐热性、高阻燃性、高电绝缘性、良好的高温尺寸稳定性和化学稳定性的特性，是先进防护制品、高温烟气过滤制品、高档机电产品、军工产品的重要基础原料，可广泛应用于军事、石化、金属冶金等行业，以及高温过滤材料、电绝缘、交通、体育、机械和化工等众多领域。

PBO纤维的综合性能比芳纶1313、芳纶1414更为优异，是国外高技术最新成果，急需加快发展。超高强、高模耐高温的PBO纤维攻关研发产业化技术正在开展。

研发现状

高强高模芳纶1414目前进行的项目包括：四川晨光千吨级产业化重点工程项目、国债项目；新会彩艳、上海、神马、江苏、烟台等产业项目；上海合纤所、东华大学芳纶1414项目包括与仪化等企业的产业化研发工作；多品种、多领域应用合作与联合攻关项目。

耐高温芳纶1313进行的项目包括：在目前基础上进一步进行纺织及合成纸等新型产业化项目；进一步优化工艺方案、提高水平、稳定生产、扩大应用、加强标准化研究及名牌建设。

芳砜纶项目目前正在上海进行二期特种耐高温芳砜纶短纤及沉析纤维项目。

该项目是依据耐高温的分子机构原理，以对苯二甲酰氯、4’，4’一二氨基二苯砜及3’，3’-二 氨基二苯砜为原料，创造性地在大分子结构中引入对苯环和砜基结构，使其在抗热氧老化的性能超过了国际上最具代表性的同类有机耐高温纤维产品――聚间苯二甲酰苯二胺纤维材料，获得了核心发明专利。上海纺织(集团)公司已应用此技术建设20001屯的芳砜纶短纤维生产线，项目一期工程1000吨／年已于2007年12月建成投产，预计产值可达1.2亿。

PBO纤维项目已列入国家“863”专项的实施进程；东华大学等正在积极攻关PBO专题研发；国内外企事业单位交流合作及应用开发技术正在展开。

聚苯硫醚(PPS)

简介

聚苯硫醚(PPS)纤维又名聚对苯硫醚纤维、聚苯撑硫醚纤维。是既难燃耐高温、有耐强腐蚀的高性能高技术新型特种纤维材料。其由荷兰首次研制成功，商品名赖通(Ryton)，直至1983年才批量投入生产。其化学结构式为硫原子和对位被取代的苯环交替排列组成，是阻燃性纤维品种之一。聚苯硫醚纤维是以硫化钠和二氯苯为单体，在N－甲基吡咯烷酮或含碱金属羧酸盐(如醋酸钠等)的有机性溶剂中缩聚而得的。聚苯硫醚纤维具有优良的纺织加工性能，目前可纺制成线密度为38.89～44.44teX的单丝。它在极其恶劣的条件下仍能保持其原有的性能，具有突出的化学稳定性，仅次于聚四氟乙烯纤维。在高温下，放置在不同的无机试剂中一周后能保持原有的抗拉强度。只有强氧化剂(如浓硝酸、浓硫酸和铬酸)才能使纤维发生剧烈的降解。它同时具有出色的耐高温性。由于聚苯硫醚纤维加工成的制品很难燃烧，把它置于火焰中时虽会发生燃烧，但一旦移去火焰，燃烧会立即停止，燃烧时呈黄橙色火焰，并生成微量的黑烟灰，燃烧物不脱落，形成残留焦炭，表现出较低的延燃性和烟密度。聚苯硫醚纤维的主要用途是做工业上燃煤锅炉袋滤室的过滤织物。聚苯硫醚纤维织物可长期地暴露在酸性环境之中，可在

高温环境中使用，是能耐磨损的少数几种纤维之一，过滤效率较高，用于工业燃煤锅炉织物的聚苯硫醚过滤织物，在湿态酸性环境中，在接触温度为232气和温度190℃以下，其使用寿命可达3年左右。用该纤维制成针刺毡带用于造纸工业的烘干上，是较为理想的耐热和耐腐蚀材料。同时也可用于制作电子工业的特种用纸。这种纤维的针刺非织造布或机织物可用于热的腐蚀性试剂的过滤，其单丝或复丝织物还可用作除雾材料。另外，还可用作干燥机用帆布、缝纫线、各种防护布、耐热衣料、电绝缘材料、电解隔膜、摩擦片(刹车用)、复合材料，也可与碳纤维交织来增强PPs树脂，可保持其单向强度。聚苯硫醚广泛用于航空航天、军工、汽车、计算机、电子电器、家电、电力、机械、化工、轻工等各领域。

在国外，聚苯硫醚产业已经过30多年的快速发展，至今因受高新技术产业的拉动，其市场仍呈现较快增长的态势；相关技术已臻成熟，正向纵深发展。我国的聚苯硫醚产业历尽艰辛曲折，终于在世纪之初呱呱坠地，并显示出质优价廉和地利等方面的优势；目前我国聚苯硫醚的市场发展正处于高速增长期，聚苯硫醚产业发展进入了一个黄金时期。其重点研发方向包括：纤维级优质聚苯硫醚切片产业化生产及质量控制技术；聚苯硫醚纤维生产研发、质量控制等成套生产技术研发；聚苯硫醚在袋式除尘等后加工技术研究；聚苯硫醚纤维多品种、多领域市场应用开发技术。

研发现状

目前四川华通与纺科院协作正在进行的年产3000吨纤维级树脂及纤维的产业化工程项目实施，四川华拓、四川大学、四川纺研所等联合正在进行产业化攻关项目。正在进行的研究包括：加强PPS纤维级带式除尘制品在电厂除尘新技术的一条龙应用研发，支持建立1000吨／年PPS短纤生产线；以点带面、开拓PPS多领域应用；聚苯硫醚产品链标准化工作研究。

玄武岩纤维及其复合材料

简介

连续玄武岩纤维(CBF)是以火山岩为原料，高温熔融纺丝而成，被誉为21世纪纯天然高技术纤维，具有耐高温、耐腐蚀、强度高、模量较高、不燃烧、耐辐射、性能优异且价格低廉(仅相当于碳纤维的1/10)，广泛应用于土工建筑材料、耐高温隔热保温材料、复合增强纤维材料、高性能摩擦和过滤材料等领域。国外连续玄武岩纤维(CBF)研发经历了几十年的艰辛创业，近十年才真正取得玄武岩纤维技术的实质性进展。迄今为止，全世界能生产这种纤维材料的仅有乌克兰、俄罗斯、美国、加拿大、中国等少数几个国家约数十家企业。2005年全球规模较大的，现年产300～1500T级连续玄武岩纤维生产线在乌克兰有4家、俄罗斯4家、美国Z家、格鲁吉亚、加拿大及德国各1家。其中在乌克兰基辅的乌日(FOYOTA)合资企业2005年约年产6300TCBF，产品全部返销日本，并在离乌克兰基辅350公里地方筹建万吨级连续玄武岩纤维新工厂。俄罗斯也在美国俄亥俄州建立了SUDAGLASS玄武岩纤维工厂并于2006年正式投产。我国预计2010年生产玄武岩连续纤维1万吨，2020年为7～10万吨。目前亟待加快产业化研发的内容包括：高性能CBF纤维产业链配套攻关研发产业化生产技术；系列品种多领域制品应用研发技术；纤维用各类各地区火山岩(玄武岩等)原料成分优选技术研究；产品链标准化工作研发。

研发现状

上海俄金玄武岩纤维有限公司在浙江横店建设了2000吨／年产业化大生产项目，并将滚动生产，形成基地。目前上海、江苏、东南大学等产学研建立生产及应用研发中心，面对国内外两个市场需求，不断完善有中国特色的CBF自主创新体系。玄武岩项目同时也进入了国家“863”支持项目，将采用各种技术手段加强各地、各类原料成分优选和调研，扬长避短加强复合材料等多领域应用研究和产品链标准化工作。

超高强高模聚乙烯纤维(UHMWPE)

简介

超高强高模聚乙烯纤维(UHMWPE)是我国自主研发最为成功的高技术纤维，强度高、比重轻，具有超高强度，强度是优质钢材的10倍；卓越的耐磨性能；高模量：仅次于最好的碳纤维；密度低，密度小于水，可以在水面漂浮；极强的生化惰性、耐腐蚀性能，可以耐强酸、强碱，不与大部分生化试剂发生反应：抗紫外线；经久耐用，在盐水中不会溶解衰变。王作温度-150℃到110℃之间，熔点在144℃及152℃之间。超高强高模聚乙烯纤维研发重点包括：推进以十氢萘为溶剂的干法生产等新一代高强高模聚乙烯纤维产业化研发；加强湿法改性新技术研发，进一步提高质量，解决好蠕变性能；进一步提高在避弹衣盔、防护领域及海上绳缆等技术性能的提升及多月途制品应用开发；提升超高强高模纤维的检测技术；产品链标准化体系建设。

研发现状

我国自主开发的最为成功的高技术纤维产业化的项目，目前产能已达3000吨以上，可以生产各类防弹衣、盔，已远销20多个国家和地区，当前要推动产业化水平的提升。仪化、纺科院研发成功的新一代千法生产的产业化项目得到重点支持。

在避免低水平追风过快发展同时，将进一步加强湿法改性新技术研发和产学研合作，提高单线规模效能和性能质量水平，以适应高端市场需求。此外，系列化应用领域的一体化研发，国际合作和标准工作，十氢萘等新型溶剂、助剂、苯取剂等产业化研发在进行当中。