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材料委好文:一文读懂芳纶纤维及其复合材料

芳纶全称为“芳香族聚酰胺纤维”,是一种高性能合成纤维。芳纶主要分为间位芳酰胺纤维(PMIA)、对位芳酰胺纤维(PPTA)和三元共聚杂环芳酰胺纤维三大类,三类芳纶纤维的化学结构有相似之处,但性能差异较大,分别应用于不同的领域。

由于芳纶纤维具有多种独特的优异性能,近年来国内外对芳纶纤维及其复合材料进行了广泛的研究,芳纶纤维制备与应用技术的难题不断被攻克,其复合材料的应用也越来越广泛。芳纶纤维及其复合材料已成为各国国防军工的关键战略物资。近年来,芳纶复合材料的发展越来越趋向于结构功能一体化,即在满足结构承载的同时还需满足诸如阻尼减振、吸/透波、防热、抗弹、隐身等多功能要求。


目前,芳纶纤维增强抗弹复合材料在美国M1系列、俄罗斯T-72、T-80、日本 90式坦克中均被制成重要材料部件。除军事领域的应用外,芳纶纤维及其复合材料在航空航天、通讯、 建筑、汽车、体育用品等国民经济方面的应用市场也已形成规模化,科技的迅猛发展正在为芳纶纤维开辟更多新的民用空间。

杜邦和帝人是全球芳纶纤维市场的两大巨头。杜邦无论是在 PMIA 纤维还是PPTA 纤维领域,都是世界芳纶企业中的佼佼者。日本帝人是紧随杜邦之后的芳纶纤维巨头,荷兰帝人芳纶公司是日本帝人集团的子公司,主要产品包括 PPTA(Twaron®、Technora®)和 PMIA(Teijinconex®)。2017 年 7 月,帝人芳纶宣布扩大其 Twaron 芳纶纤维的产能;10 月,帝人芳纶宣布位于日本松山的一条全新的 Technora 生产线已经建成投产;同时,其位于荷兰埃门的 Twaron 工厂新投资的产能于 2019 年第一季度建成投产;2017 年 12 月 20 日帝人芳纶宣布在未来五年内将 Twaron 芳纶纤维产能提高 25%以上。

与众多国外巨头企业相比,我国芳纶纤维发展起步较晚, 而且多数国家把芳纶纤维作为战略物资在技术等方面进行严格的管制,我国芳纶产业的发展经过了漫长的技术突破期,尤其是PPTA纤维和杂环芳纶。但是在政府政策大力支持和国内企业的共同努力下,我国芳纶纤维产业已取得了快速发展。PPTA纤维在千吨级工程化技术方面获得突破,开启了我国PPTA纤维的规模工业化道路。据中国海关总署数据统计,2014年至2018年,我国进出口芳纶纤维数量差额在2017年达到 9289.82 吨,是近几年来的最大值,2018年芳纶纤维进口数量基本与上年持平,出口数量有所增长。

国内各企业自2000年起陆续开始在芳纶纤维领域开始专利方面的布局,自2010年后逐渐进入密集布局阶段,其中,泰和新材、中蓝晨光和超美斯在这方面起步较早,专利积累较多。

针对市场需求的扩大及结合我国现状,在芳纶纤维的发展上,首先我国应加大在芳纶基础研发领域的投入,逐渐掌握高性能芳纶纤维的生产技术,满足我国在武器装备等领域的应用;在现有基础上,提高产品质量,扩大产能并进一步降低芳纶纤维生产成本,以期早日实现自给自足,提高我国芳纶纤维的国际竞争力。


本文作者:材料委天津院
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