打破國際壟斷的高性能纖維,有何過人之處?

一根僅有頭發絲十分之一粗細的高性能碳纖維,拉伸強度是鋼的79倍,而比重僅有鋼的四分之一;在幾千度的高溫下,別的纖維早已化為灰燼,它卻紋絲不動,這種神奇的纖維,已成為當今航空航天、國防軍用、建筑、交通、體育休閑等領域的“香餑餑”。

全球高性能纖維領域三足鼎立

當今世界高性能纖維與復合材料產業仍處于持續高速發展期,需求量以兩位數增長。無機高性能纖維向超高性能、高附加值和較低性能而低成本的方向發展。有機高性能纖維向多品種、系列化和高效、規?;a發展,應用領域不斷拓展。

根據前瞻產業研究院發布的《20172022年中國高性能纖維行業市場前景預測與投資戰略規劃分析報告》統計,2016年全球碳纖維產能為178萬噸;芳綸產能為207萬噸,是三種主要高性能纖維產能最高的一類;超高分子聚乙烯產能相對較低,為44萬噸。

隨著下游應用領域的不斷擴展及高性能纖維產品性能與穩定性的不斷改善,全球高性能纖維市場需求規模近幾年呈加速擴張趨勢。據統計,2011年全球高性能纖維產品的市場規模為524億美元,2016年達到1175億美元的市場規模,復合增長率達到175%。

目前,世界高性能纖維領域已經形成了日、美、歐盟三足鼎立的格局,其中美日及歐盟在高性能纖維市場已經具有較為穩定的產品及市場占有率。

產業的國家競爭格局主要是由一國企業的競爭能力決定的。美國在芳綸領域的競爭地位是因為有杜邦的支撐,日本在碳纖維領域的競爭優勢是因為有東麗、東邦及三菱麗陽,歐盟在超高分子量聚乙烯領域的優勢地位是由荷蘭帝斯曼來奠定的。

近年來中國加大對高性能纖維行業的支持力度,高性能纖維產業整體上從無到有的建立起來了,但是由于高性能纖維產業屬于技術密集型的,而且發達國家對我國嚴格技術保密,因此我國高性能纖維產業整體上處于競爭弱勢地位。從競爭生態位上來說,我國屬于行業的新進入者,戰略位置處在挑戰者的位置,雖然高性能纖維產品的產能已出具規模,但是產品的穩定性及核心技術的擁有上尚處于追趕的地位。

高性能纖維是什么

高性能纖維是指對來自外部的力、熱、光、電等物理作用和酸、堿、氧化劑等化學作用具有特殊能力的一種材料,包括:高強度、高模量、耐高溫、阻燃、抗y紫外線、抗電子束輻射、抗射線輻射、耐酸、耐堿、耐腐蝕等纖維。其品種很多,如芳綸(包括對位芳綸pAF與間位芳綸mAF兩種)、高強高模聚乙烯纖維( UHMWPE)、碳纖維(CF以及聚酰亞胺纖維(P)等都屬于高性能纖維的范疇。這類纖維具有比通纖維更高的機械強度和彈性模量,更好的熱穩定性、耐酸耐堿性及耐候性。

高性能纖維實際上是一種技術密集、投資巨大的產品。目前,高性能纖維正進入蓬勃發展的新階段,其生產國已由原來僅限于少數發達國家擴展到10多個國家和地區。其中耐高溫纖維的需求量以5%左右的速度増長,而高強高模纖維以10%~16%的高速度増長。各品種性能、規格的不斷完善和系列化以及新品種的陸續出現,使高性能纖維邁入了“量體裁衣”的時代。隨著航空航天新能源、海洋、生物醫學、通訊信息、軍工等高科技產業的迅速發展,對纖維材料性能的要求越來越高,也促進了對新型纖維的研究與開發。受世界金融危機的影響,全球化纖的生產量目1982以來首次出現了負增長,但我們要看到,世界主要高性能纖維生產廠家卻靠技術創新提高生產效率、降低成本和開發新品種,為化纖業的發展芾來了勃勃生機。

高性能纖維實現國產化

“經過為期4年半的航空航天用戶嚴苛考核評價,中簡科技ZT7系列碳纖維,率先實現在該領域的全面穩定批量應用,率先應用于國內最新型國防裝備。搶占了國產高性能碳纖維制高點。”近日,中簡科技股份有限公司總經理楊永崗接受記者采訪時十分自豪地說。

碳纖維材料的性能特殊,是國民經濟、國防建設不可缺少的戰略新型材料,被譽為“黑色黃金”。其生產流程復雜,紡絲設備、氧化爐、碳化爐、石墨化爐等關鍵設備技術門檻高,設計制造難度大。我國碳纖維產業起步晚,核心技術、關鍵設備長期被日本、美國和西歐國家壟斷,高性能碳纖維國內尚無自主生產線,嚴重擠壓國內企業利潤空間,制約了國內碳纖維產業發展。

 

20084月,中國科學院山西煤化所原碳纖維課題組組長楊永崗博士帶領技術團隊和T700級碳纖維制備技術落戶常州高新區,創辦了中簡科技公司。該公司承擔著科技部國家高技術研究發展計劃(863計劃)高性能碳纖維重點項目,經過上千次的反復試驗,掌握了生產核心設備的關鍵技術,工程化生產設備98%以上為自主研發設計和國內制造,關鍵設備全部實現國產化。


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