高性能纤维担起产业用重任

高性能纤维担起产业用重任

作者：邵蔚

来源：《纺织服装周刊》2014年第35期

在第20届中国国际化纤会议（萧山2014）上，主办方举办了多场专题论坛和技术专场，邀请了相关领域的专家针对行业发展热点进行了专题演讲，“高性能纤维与车用纤维技术论坛”就是其中之一。论坛上，专家们带来了高性能纤维领域内最前沿的信息，引发了行业内对于高性能纤维的新一轮关注与思考。 被各国列为发展重点

众所周知，按照合成原料不同，高性能纤维主要分为碳纤维、芳纶纤维、特殊玻璃纤维、超高分子聚乙烯纤维等，其中碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维是当今世界三大高性能纤维。

这样一种具有优良特性的纤维种类，其发展是一个国家综合实力的体现，是建设现代化强国的重要物资基础，也是发展国防军工、航空航天、新能源及高科技产业的重要基础原材料，同时在建筑、通信、机械、环保、海洋开发、体育休闲等国民经济领域具有广泛的用途。因此，国内外现在都在加快高性能纤维及其复合材料的发展脚步，尤其是一些世界知名高性能纤维公司，纷纷加紧产能扩张，为未来发展布局。

日本方面，东丽、帝人这些耳熟能详的企业都加大了对高性能纤维的研发力度。三菱丽阳株式会社还成功开发出高性能中间模量碳纤维PYROFIL MR70，其性能大大超过传统的IM碳纤维，强度超出常规IM纤维MR60H大约20%，模量超出10%左右，这种高性能是通过保持对碳纤维结构的精确控制，并通过改善母体的制造工艺来消除缺陷的，现在这种高性能纤维已经进入生产阶段。

美国方面，杜邦公司也是很好的例子，其不断创新优化高性能纤维产品的用户体验，抢占国际市场，现如今，杜邦已经成为一张非常好的纤维名片。除此之外，近些年来，还有一些美国的高性能纤维生产企业扩大了其在国内外的生产厂地产能。

在本届中国国际化纤会上，欧洲化纤协会理事长Frédéric Van Houte、日本化纤协会理事长上田英志、韩国化纤协会会长朴卓也都表示，高性能纤维的研发和应用领域的拓展将是他们未来的发展重点。 细分领域各有千秋

在国内，高性能纤维在类型上被分为碳纤维、芳纶纤维、特殊玻璃纤维、超高分子聚乙烯纤维等多种，这些高性能纤维也都得到了一定程度的发展，取得了令业界瞩目的成果。

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中国环保产业协会袋式除尘委员会技术顾问陶晖在本届中国国际化纤会上介绍了袋式除尘器滤料新技术。

“袋式除尘器已经从之前的冶金、建材、机械、轻工等工业部门进入电站锅炉、垃圾焚烧炉等新领域。尘气条件具有高温、高浓度、高湿、强腐蚀及多变的特点，过滤功能从单纯除尘扩展到颗粒物除尘、有害气体净化一体化处理，对除尘滤料的功能、品种、质量提出更高的要求，我国除尘滤料也因此在滤料纤维、滤料结构、后处理和生产装备各方面得到全面提升与进步。” 陶晖说。

据他介绍，PTFE膜是以分散PTFE树脂为原料，经特殊的双向拉伸工艺制成，立体网状结构，具有不粘性、光滑和多微孔及PTFE的一切特性。覆膜滤料有利于阻止尘粒渗入内层，实现表面过滤。覆膜滤料易清灰，具有低而平稳的阻力，尤其适用于超细粘性粉尘。他还表示，梯度结构滤料则是针刺毡制造工艺的一大创新。梯度结构主要体现在纤维细度和纤维层密度沿气流方向的变化，这种滤料具有清灰性能好、运行阻力低、过滤效率高的特点。最近研发的赛膜高精针刺毡滤料采用0.08旦海岛型超细PE纤维做面层，对1.0～2.0um的微尘具有98.6%的过滤效率，对PM2.5粉尘的过滤效率甚至可以达到100%。

芳磊蜂窝复合材料有限公司总经理、中国复合材料学会副秘书长隋广中在会议上也介绍了芳纶蜂窝复合材料的相关情况。

他表示，芳纶蜂窝复合材料由芳纶纸增强树脂加工而成，具有重量轻、强度高、阻燃、抗冲击、耐腐蚀、隔音隔热、成型方便等优异性能。“这种高性能纤维复合材料的优异性，使得我们公司也在积极地进行相关研发。目前，我们已经自行研发了914mm宽幅整套蜂窝生产设备，我们的AC系列产品还通过了烟、火、毒等项目测试，成果还是比较明显的。” 隋广中说。

碳纤维作为高性能纤维的代表，这些年来在我国的发展也是极为迅速的。总后勤部军需装备研究所博士郝新敏就表示，现在国内具有规模的碳纤维生产企业约为40家，国内实际的碳纤维年产量为2000吨，年使用量为1200吨。

“目前国内碳纤维在产品性能方面，T300的力学性能基本达标，工艺性能基本满足要求，但是稳定性有待继续提升，与国外产品相比仍有一些差距；而T700，湿法T700G已经实现了中试规模，干湿法T700S还处于工业化试生产阶段。在市场能力方面，无论是做特定市场的，还是做工业市场的、休闲市场的，这些碳纤维的性价比都不高。总的而言，我国的碳纤维还处于发展的初级阶段，差距还是存在的。”郝新敏如是说。 亟须研发低成本生产技术

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在过去的一段时间里，我国高性能纤维年增长率达到30%以上，超过化纤增长率约10倍，可以说是取得了不错的成绩。但是，这种代表着化纤行业未来的纤维种类，其在发展的过程中也存在着诸多问题。

在去年的中国国际化纤会上，中国化学纤维工业协会会长端小平指出，高性能纤维面临一定挑战和风险。首先是高性能纤维不直接用于服装、家纺领域，短期内，市场总量、规模不会扩展太快。其次，技术进步也是风险，过于集中资源投入某项技术也面临风险，技术尚未产生市场价值，就可能被淘汰。再者，高性能纤维培育期一般为5～10年的，企业要能熬，常规化纤就像国内A股主板，高性能纤维就像创业板。最后，高性能纤维一定要做好回收工作。由于高性能纤维拥有耐酸、耐碱、耐高温等特性，回收面临更多环保问题。而在今年的中国国际化纤会上，端小平更是根据高性能纤维的现实情况提出，在这个行业竞争异常激烈的时代，我国高性能纤维及其复合材料产业的发展，必须实现低成本的高性能纤维及其复合材料的制备和应用技术，从而拓展整体产业上下游产业链的宽度和深度。

郝新敏表示，现在碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶1414等高强高模纤维、耐高温阻燃纤维、活性炭等吸附纤维、导电纤维、抗菌纤维及功能性生物基纤维等高性能纤维材料，现在在国内都有了不俗的成果，这些纤维材料及其制品在防弹、防火阻燃、防生化、防静电等安全防护服装和安全防护产品应用方面也呈现出了快速增长的势头。

“但是，仅仅有这些也是不够的。从长远来看，我们国内的高性能纤维生产企业在关注自身技术和产品研发的同时，还应该在应用方面继续拓展，突出产品的应用特点和重点，多向国外学习，联合下游应用企业，共同打造可持续发展的产业链条。”郝新敏强调。 TREND I 趋势前瞻 车用纤维大有作为

随着国民经济的发展以及人民生活水平的提高，人们的出行意识和安全防护意识等都在提高，加上生产安全和反恐防恐的需要，这些来自于产业用方面的需求，也就为高性能纤维在产业用方面的发展带来了无限的发展机遇。

中国新材料技术协会会长罗益锋介绍了高性能纤维用于电动车和新型电池方面的最新进展。

“目前，汽车的轻量化、节能化、电动化和环保化是大势所趋，因此，各国政府投巨资积极支持企业和科研院所研发新型动力电池，以促进电动汽车的产业化和逐步普及。然而由于现有动力电池的安全性、高成本、体积大、质量重、充电时间长、续驶距离有限和废弃物难以处置等问题而发展缓慢。有需求，才能引导发展。近期，一种最先进的概念车采用CFRP结构材料、先进电池、塑料光导纤维的光显示系统、对位芳酰胺纤维的子午胎、同步带和高压软管、

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碳纤维等耐热部件和刹车片，碳纤维或聚丙烯毡等的消音器，而内装饰材料选用可生物降解的聚乳酸纤维等绿色产品。”罗益锋说道。

除此之外，汽车轻量化的要求，还推动了天然纤维增强塑料、碳纤维和超高相对分子质量PE纤维混杂复合材料部件、对位芳酰胺纤维子午胎、胶带、胶管、刹车片（含碳纤维制品）及塑料光纤（POF）的全方位应用。三菱丽阳的车载光显示和光通信用POF正向全球普及，现已应用于奔驰、宝马、奥迪、达州、福特等高档车，并占世界市场的60%～70%，2013年需求量5万～6万Km，而聚苯乙烯为芯材，PMMA为鞘材的廉价POF已部分应用于中国汽车，用作LED照明与光显示系统。宁波大成新材料股份有限公司与奇瑞汽车合作，开发了PAN-CF与UHMWPE纤维织布增强环氧树脂引擎盖和电池外壳箱等试制品，不仅更轻量化，还提高了抗冲击性。

纤维复合材料对于汽车轻量化设计的重要性得到了东华大学纺织学院副教授阳玉球的认同，她表示，纤维热固定树脂近两年来，在汽车用能量吸收型复合材料中的应用面在逐步扩大，未来还有发展的空间。

日本歧阜大学工程学院教授、日本汽车用复合材料协会主席仲井朝美也在会议上指出，近年来，连续纤维增强热塑性复合材料受到了不同领域的青睐，尤其是在汽车和航空领域方面，显著提高了汽车和飞机的燃油效率。“高速成型的热塑性复合材料与热固性复合材料相比，可以实现二次加工和回收利用。但是，连续纤维与热塑性树脂在结合的时候也有一定的劣势，在今后拓展应用的过程中，这些也需要工程人员去注意并想办法解决。

日本福井纤维技术株式会社社长福井英辅也介绍了他们所生产的革新纤维在汽车用品领域内的应用情况。“普通的车用脚垫长期使用会变得光滑，容易引发交通事故。我们利用经编技术，研制出了一种新型结构的具有优异性能的材料，这种材料质量轻、透气性好而且超薄。目前，它已经成功地应用在汽车防滑垫上，相信将来，这种革新纤维也可以用在汽车座椅上。” 福井英辅说。