快速发展的中国高性能纤维行业.docxVIP

1

引言

高性能纤维是新材料产业的重要组成部分，是我国化纤行业重点发展关键材料，其发展水平关系到国民经济发展和国家战略安全。经过几十年的发展，在政府、企业、科研院所、行业协会的共同努力下，我国高性能纤维行业狠抓关键技术攻关，着力拓展下游应用，产业规模、技术进步、体系建设等全面推进，大幅缩短了与发达国家近30年的水平差距，取得突破性进展和明显成就。目前国产碳纤维产能占全球总产能约28％，芳纶约占23％，超高分子量聚乙烯纤维约占66％。整体上看，我国高性能纤维已成为全球产品覆盖面及应用范围最广的国家，碳纤维、芳纶和超高分子量聚乙烯纤维、玄武岩纤维生产规模位居世界前三，主流产品技术水平、产量和质量已居世界先进水平。

国产高性能纤维的快速发展为我国制造业核心竞争力提升注入了新动力，对航空航天、国防军工、风力发电、土木建筑、汽车轻量化、海洋工程等领域高质量发展做出了重大贡献。

2

我国高性能纤维发展现状

01

产业整体规模稳步扩大

2021年我国高性能纤维总产能约19.5万吨，产量约10.2万吨，碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维和连续玄武岩纤维等产量已突破万吨（表1），其中碳纤维产量29000吨，产品可覆盖高强、高强中模、高模、高强高模型碳纤维（主要品种相当于T300级、T700级、T800级、T1000级、M40级、M40J级、M55J级等）。聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维等产品稳步发展，聚醚醚酮纤维、碳化硅纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、全芳香族聚酯纤维等制备关键技术取得新进展。

02

技术装备水平显著提高

高性能纤维产业技术不断提升，纤维质量以及系列化、差别化水平、生产稳定性等有了显著提高（表2）。

1

碳纤维

一是国产碳纤维原丝形成了二甲基亚砜（DMSO）、二甲基乙酰胺（DMAc）、硫氰酸钠（NaSCN）三种生产工艺体系，干喷湿纺和湿法纺丝工艺技术逐渐完善，生产效率进一步提升；二是碳纤维核心技术不断突破，在实现T300级碳纤维产业化的基础上，又相继实现了T700级、T800级，以及24k以上工业用碳纤维产业化生产，同时T1000级、T1100级、M55J级、Ｍ60J级、48k大丝束碳纤维等关键技术均实现了突破。与日本东丽公司相比，我国二甲基亚砜系列产品基本全覆盖日本东丽同系列碳纤维品种。我国碳纤维产业的发展历程见表3。

2

有机高性能纤维

我国对位芳纶突破了千吨级产业化关键技术，高强型、高模型对位芳纶产品实现国产化，高强型对位芳纶在个体防护装备上完成应用验证，开发了原液着色对位芳纶长丝，突破了超高强对位芳纶（相当于Kevlar－KM2级）制备技术，可用于军用防弹头盔等。

超高分子量聚乙烯纤维差别化技术进一步提升，超高强、高模、细旦、耐热、抗蠕变等新产品，以及新一代纤维专用树脂制备技术实现突破。

聚酰亚胺纤维突破了聚合物合成、纤维成形、后处理、生产装备等一系列关键技术，形成了高耐热型、耐热易着色型、高强高模型三大系列，覆盖超细、常规、粗旦等多种规格，并自主研发了聚酰亚胺纤维原液着色技术。聚苯硫醚纤维开发了细旦化产品（1.1旦），可进一步提高高温过滤材料的过滤精度。

目前，我国已突破了阻燃高强液晶聚芳酯纤维关键技术。此外，聚四氟乙烯纤维通过形态结构控制、创新纤维制造技术和成套生产设备，提高了聚四氟乙烯纤维滤料的过滤精度和强度，研发了包含超细、催化、增强等不同纤维的多层次滤料，实现了工业排放烟气的一体化处理。

3

无机高性能纤维

连续玄武岩纤维规模化池窑、一带多漏板（24）技术取得新进展，形成了高强型、高模型、耐碱型三大系列产品。此外，漏板技术实现较大提升，漏板寿命提高到近6个月，整体生产成本消耗不断下降；同时，计算机模拟技术初步应用，实现对窑炉内温度、电流，气体及熔体流速等参数判别，进而优化窑炉结构设计，提升窑炉熔制技术水平，单回路智能表控制技术提高了温度、漏板、拉丝机等控制精度。连续碳化硅纤维突破第二代产业化技术，并完成国家重点型号定型，同时在航空发动机、核电ATF事故容错材料组件等领域开展了复合材料试验。

4

高性能纤维装备

聚酰亚胺纤维批次聚合反应釜、纺丝组件、计量泵、卷绕机、热处理装备等关键零部件均已实现国产化；超高分子量聚乙烯纤维已实现成套装备的国产化，并逐步优化升级，单线产能超过300吨/年，并突破耐热、抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维的成套装备设计制造技术；突破3000吨级碳纤维整线装备和500mm、1000mm宽口高温石墨化炉设计制造技术；间位芳纶和对位芳纶成套装备均已实现国产化；沥青基碳纤维生产设备制备技术取得突破。

03

产品应用能力不断提升

随着国内对高性能纤维认识理解不断深入，国产高性能纤维质量不断提高，应用水平也持续提升。

一是产品应用领域逐步拓展。目前高性能纤维已广泛应用于航空航天、国防军工、风力发电、土木