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芳纶材料

2018-12-21    发布:

芳纶(全称聚苯二甲酰苯二胺),是一种新型高科技合成纤维,具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能,广泛应用于复合材料、防弹制品、建材、特种防护服装、电子设备等领域。芳纶的发现,被认为是材料界一个非常重要的历史进程。

1 芳纶

国内外芳纶发展

国外发展历程

1967年,美国杜邦公司开发出了首款具有高耐热性的间位芳纶Nomex

1972年,杜邦推出力学性能比Nomex更优越的对位芳纶纤维Kevlar

1978年,帝人公司还研制出了一种聚间苯二甲酰对苯二铵纤维—Technora并于1987年成功量产

2000年左右,俄罗斯的对位芳纶、二元杂环芳纶、三元对位杂环芳纶相继投入市场

20062009年,韩国科隆集团和晓星集团也踏上了芳纶产业的市场,相继投产了对位芳纶HeracronAkex

国内发展历程

19811985年完成对芳纶14和芳纶1414的鉴定工作

2004年,随着烟台泰和新材间位芳纶成功量产,我国芳纶的商业化市场正式拉开帷幕

2011年,泰和新材又将对位芳纶泰推向了市场。伴随着芳纶产业的应用日趋多样化的同时,芳纶市场的需求也在日益增长。至今,泰和新材公司间位芳纶年产能达到7000吨,为全球第二大间位芳纶供应商,对位芳纶年产能1500吨,为全球第四大对位芳纶供应商。

芳纶主要分为间位芳纶和对位芳纶两种。详见表1

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1 间位芳纶和对位芳纶对比

间位芳纶

间位芳纶具有优异的耐高温、阻燃及绝缘性能,同时具有较高的模量以及较好的织物热湿舒适性等特性,因此主要应用于橡胶增强材料、支撑新材、高温防护织物、电气绝缘隔热等领域。详见图2

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2 间位芳纶下游主要应用领域

2017年,国内间位芳纶应用最大的领域是高温过滤材料(63%),其次是安全防护用品(26%);全球应用最大的领域是电气绝缘纸(34%),其次是安全防护织物(29%),国外还应用于电气设备和橡胶增强领域。详见表3

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3间位芳纶国内外下游应用情况

对位芳纶

同间位芳纶相比,由于对位芳纶中酰胺与苯环的共轭作用导致分子链段呈刚性,强度较间位芳纶更进一步。其拉伸强度是钢丝的6倍,拉伸模量是钢丝及玻纤的 2~3 倍,密度仅为钢丝的 1/5。目前国内对位芳纶主要应用于光学纤维保护增强(40%)和安全防护(30%),国外凭借技术及产能优势,对位芳纶还应用在车用摩擦材料、轮胎橡胶增强、轮胎等领域。详见图4

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供给缺口较大,5G建设带来需求想象空间

对位芳纶在光纤、电缆增强材料方面具有显著作用。由于其价格和性价比方面兼具优势,还常被用作支撑光纤、电缆的增强材料,目前室内光缆和电力架空光缆(ADSS)也都是用芳纶纱作加强件,起到对光纤、光缆的保护作用。详见表2

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2 对位芳纶在光缆、绳索、缆绳方面的应用优势

我国对位芳纶消费主要依赖进口,国内供给缺口较大。2016 年我国对位芳纶的消费量约为7300 吨;预计2018年国内需求量为1万吨左右。而2018年国内的有效产能仅大约为2500/年,包括泰和新材1500 /年和蓝星(成都)新材料的 1000 /年。因此,国内芳纶需求绝大部分还依赖进口。

截至目前,全球对位芳纶产能约8万吨/年,消费量约7.3万吨,主要集中在美国、亚洲和欧洲。生产企业也较为集中,主要有美国杜邦、日本帝人、韩国科隆等国际巨头。美国杜邦和日本帝人对位芳纶产能分别为35800/年和26450/年,在全球处于垄断地位。泰和新材对位芳纶年产能为1500 吨,是国内最大的芳纶生产商。20188月,泰和新材子公司宁夏泰和芳纶纤维有限责任公司3000/年高性能对位芳纶项目在宁夏宁东能源化工基地开工,缓解了国内供给不足的情况。详见表3

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3 全球对位芳纶主要生产商产能情况

光纤光缆行业发展迅速,5G建设为芳纶需求带来想象空间。近年来,我国光纤光缆行业发展迅速,已形成了世界上最大的光纤光缆产业,并形成了完整的光棒、光纤、光缆产业链。根据工信部统计数据,2017年我国全国新建光缆线路706.05 万公里,光缆线路总长度达到 3747.40 万公里,同比增长 23.22%

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5 20102017年全球和中国光缆线路长度变化情况

从产量方面来看, 20102017 年全球光纤产量和我国光纤产量的复合增长率分别为 14.42%23.10%,我国光纤产量增速快于全球光纤产量增速。其中,2017 年全球光纤产量为534百万芯公里,我国光纤产量为 347 百万芯公里,分别较2016年同比增长13.38%15.67%。预计到 2020 年,全球光缆市场需求将较2017年增长112百万芯公里,达到646百万芯公里,详见图6。随着光纤、光缆行业的快速发展,给芳纶材料带来了巨大的需求空间。

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6 20102017年全球和我国光纤产量变化情况

结语

1.芳纶被列入国家战略新兴产业。2017年发改委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》(2016 版)中,芳纶再一次列入了高性能纤维及复合材料分支开发的名单中,表明了我国对芳纶发展的重视程度。

2.应用前景广阔、市场需求大。芳纶属于国家战略物资,在航空航天、武器装备、轨道交通、电动汽车、光纤光缆等领域的尖端技术发展中,具有无可替代的地位。然而,目前美、日等国垄断了芳纶纤维的供应,我国每年需要通过各种渠道采购芳纶材料,但都是低标号的民用产品,供需缺口巨大。另外,随着5G时代的到来,芳纶的需求空间又被拓宽。所以,我国亟待加大对芳纶的研发投入,扩大产能,以弥补日益扩大的需求缺口,推动我国新兴战略产业的发展。

 


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