高性能纖維擔起產業用重任

邵蔚

在第20屆中國國際化纖會議（蕭山2014）上，主辦方舉辦了多場專題論壇和技術專場，邀請了相關領域的專家針對行業發展熱點進行了專題演講，“高性能纖維與車用纖維技術論壇”就是其中之一。論壇上，專家們帶來了高性能纖維領域內最前沿的信息，引發了行業內對于高性能纖維的新一輪關注與思考。

被各國列為發展重點

眾所周知，按照合成原料不同，高性能纖維主要分為碳纖維、芳綸纖維、特殊玻璃纖維、超高分子聚乙烯纖維等，其中碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維是當今世界三大高性能纖維。

這樣一種具有優良特性的纖維種類，其發展是一個國家綜合實力的體現，是建設現代化強國的重要物資基礎，也是發展國防軍工、航空航天、新能源及高科技產業的重要基礎原材料，同時在建筑、通信、機械、環保、海洋開發、體育休閑等國民經濟領域具有廣泛的用途。因此，國內外現在都在加快高性能纖維及其復合材料的發展腳步，尤其是一些世界知名高性能纖維公司，紛紛加緊產能擴張，為未來發展布局。

日本方面，東麗、帝人這些耳熟能詳的企業都加大了對高性能纖維的研發力度。三菱麗陽株式會社還成功開發出高性能中間模量碳纖維PYROFIL MR70，其性能大大超過傳統的IM碳纖維，強度超出常規IM纖維MR60H大約20%，模量超出10%左右，這種高性能是通過保持對碳纖維結構的精確控制，并通過改善母體的制造工藝來消除缺陷的，現在這種高性能纖維已經進入生產階段。

美國方面，杜邦公司也是很好的例子，其不斷創新優化高性能纖維產品的用戶體驗，搶占國際市場，現如今，杜邦已經成為一張非常好的纖維名片。除此之外，近些年來，還有一些美國的高性能纖維生產企業擴大了其在國內外的生產廠地產能。

在本屆中國國際化纖會上，歐洲化纖協會理事長Frédéric Van Houte、日本化纖協會理事長上田英志、韓國化纖協會會長樸卓也都表示，高性能纖維的研發和應用領域的拓展將是他們未來的發展重點。

細分領域各有千秋

在國內，高性能纖維在類型上被分為碳纖維、芳綸纖維、特殊玻璃纖維、超高分子聚乙烯纖維等多種，這些高性能纖維也都得到了一定程度的發展，取得了令業界矚目的成果。

中國環保產業協會袋式除塵委員會技術顧問陶暉在本屆中國國際化纖會上介紹了袋式除塵器濾料新技術。

“袋式除塵器已經從之前的冶金、建材、機械、輕工等工業部門進入電站鍋爐、垃圾焚燒爐等新領域。塵氣條件具有高溫、高濃度、高濕、強腐蝕及多變的特點，過濾功能從單純除塵擴展到顆粒物除塵、有害氣體凈化一體化處理，對除塵濾料的功能、品種、質量提出更高的要求，我國除塵濾料也因此在濾料纖維、濾料結構、后處理和生產裝備各方面得到全面提升與進步?！?陶暉說。

據他介紹，PTFE膜是以分散PTFE樹脂為原料，經特殊的雙向拉伸工藝制成，立體網狀結構，具有不粘性、光滑和多微孔及PTFE的一切特性。覆膜濾料有利于阻止塵粒滲入內層，實現表面過濾。覆膜濾料易清灰，具有低而平穩的阻力，尤其適用于超細粘性粉塵。他還表示，梯度結構濾料則是針刺氈制造工藝的一大創新。梯度結構主要體現在纖維細度和纖維層密度沿氣流方向的變化，這種濾料具有清灰性能好、運行阻力低、過濾效率高的特點。最近研發的賽膜高精針刺氈濾料采用0.08旦海島型超細PE纖維做面層，對1.0～2.0um的微塵具有98.6%的過濾效率，對PM2.5粉塵的過濾效率甚至可以達到100%。

芳磊蜂窩復合材料有限公司總經理、中國復合材料學會副秘書長隋廣中在會議上也介紹了芳綸蜂窩復合材料的相關情況。

他表示，芳綸蜂窩復合材料由芳綸紙增強樹脂加工而成，具有重量輕、強度高、阻燃、抗沖擊、耐腐蝕、隔音隔熱、成型方便等優異性能。“這種高性能纖維復合材料的優異性，使得我們公司也在積極地進行相關研發。目前，我們已經自行研發了914mm寬幅整套蜂窩生產設備，我們的AC系列產品還通過了煙、火、毒等項目測試，成果還是比較明顯的。” 隋廣中說。

碳纖維作為高性能纖維的代表，這些年來在我國的發展也是極為迅速的?？偤笄诓寇娦柩b備研究所博士郝新敏就表示，現在國內具有規模的碳纖維生產企業約為40家，國內實際的碳纖維年產量為2000噸，年使用量為1200噸。

“目前國內碳纖維在產品性能方面，T300的力學性能基本達標，工藝性能基本滿足要求，但是穩定性有待繼續提升，與國外產品相比仍有一些差距；而T700，濕法T700G已經實現了中試規模，干濕法T700S還處于工業化試生產階段。在市場能力方面，無論是做特定市場的，還是做工業市場的、休閑市場的，這些碳纖維的性價比都不高?？偟亩?，我國的碳纖維還處于發展的初級階段，差距還是存在的。”郝新敏如是說。

亟須研發低成本生產技術

在過去的一段時間里，我國高性能纖維年增長率達到30%以上，超過化纖增長率約10倍，可以說是取得了不錯的成績。但是，這種代表著化纖行業未來的纖維種類，其在發展的過程中也存在著諸多問題。

在去年的中國國際化纖會上，中國化學纖維工業協會會長端小平指出，高性能纖維面臨一定挑戰和風險。首先是高性能纖維不直接用于服裝、家紡領域，短期內，市場總量、規模不會擴展太快。其次，技術進步也是風險，過于集中資源投入某項技術也面臨風險，技術尚未產生市場價值，就可能被淘汰。再者，高性能纖維培育期一般為5～10年的，企業要能熬，常規化纖就像國內A股主板，高性能纖維就像創業板。最后，高性能纖維一定要做好回收工作。由于高性能纖維擁有耐酸、耐堿、耐高溫等特性，回收面臨更多環保問題。而在今年的中國國際化纖會上，端小平更是根據高性能纖維的現實情況提出，在這個行業競爭異常激烈的時代，我國高性能纖維及其復合材料產業的發展，必須實現低成本的高性能纖維及其復合材料的制備和應用技術，從而拓展整體產業上下游產業鏈的寬度和深度。

郝新敏表示，現在碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維、芳綸1414等高強高模纖維、耐高溫阻燃纖維、活性炭等吸附纖維、導電纖維、抗菌纖維及功能性生物基纖維等高性能纖維材料，現在在國內都有了不俗的成果，這些纖維材料及其制品在防彈、防火阻燃、防生化、防靜電等安全防護服裝和安全防護產品應用方面也呈現出了快速增長的勢頭。

“但是，僅僅有這些也是不夠的。從長遠來看，我們國內的高性能纖維生產企業在關注自身技術和產品研發的同時，還應該在應用方面繼續拓展，突出產品的應用特點和重點，多向國外學習，聯合下游應用企業，共同打造可持續發展的產業鏈條。”郝新敏強調。

TREND I 趨勢前瞻

車用纖維大有作為

隨著國民經濟的發展以及人民生活水平的提高，人們的出行意識和安全防護意識等都在提高，加上生產安全和反恐防恐的需要，這些來自于產業用方面的需求，也就為高性能纖維在產業用方面的發展帶來了無限的發展機遇。

中國新材料技術協會會長羅益鋒介紹了高性能纖維用于電動車和新型電池方面的最新進展。

“目前，汽車的輕量化、節能化、電動化和環?；谴髣菟?，因此，各國政府投巨資積極支持企業和科研院所研發新型動力電池，以促進電動汽車的產業化和逐步普及。然而由于現有動力電池的安全性、高成本、體積大、質量重、充電時間長、續駛距離有限和廢棄物難以處置等問題而發展緩慢。有需求，才能引導發展。近期，一種最先進的概念車采用CFRP結構材料、先進電池、塑料光導纖維的光顯示系統、對位芳酰胺纖維的子午胎、同步帶和高壓軟管、碳纖維等耐熱部件和剎車片，碳纖維或聚丙烯氈等的消音器，而內裝飾材料選用可生物降解的聚乳酸纖維等綠色產品?！绷_益鋒說道。

除此之外，汽車輕量化的要求，還推動了天然纖維增強塑料、碳纖維和超高相對分子質量PE纖維混雜復合材料部件、對位芳酰胺纖維子午胎、膠帶、膠管、剎車片（含碳纖維制品）及塑料光纖（POF）的全方位應用。三菱麗陽的車載光顯示和光通信用POF正向全球普及，現已應用于奔馳、寶馬、奧迪、達州、福特等高檔車，并占世界市場的60%～70%，2013年需求量5萬～6萬Km，而聚苯乙烯為芯材，PMMA為鞘材的廉價POF已部分應用于中國汽車，用作LED照明與光顯示系統。寧波大成新材料股份有限公司與奇瑞汽車合作，開發了PAN-CF與UHMWPE纖維織布增強環氧樹脂引擎蓋和電池外殼箱等試制品，不僅更輕量化，還提高了抗沖擊性。

纖維復合材料對于汽車輕量化設計的重要性得到了東華大學紡織學院副教授陽玉球的認同，她表示，纖維熱固定樹脂近兩年來，在汽車用能量吸收型復合材料中的應用面在逐步擴大，未來還有發展的空間。

日本歧阜大學工程學院教授、日本汽車用復合材料協會主席仲井朝美也在會議上指出，近年來，連續纖維增強熱塑性復合材料受到了不同領域的青睞，尤其是在汽車和航空領域方面，顯著提高了汽車和飛機的燃油效率?！案咚俪尚偷臒崴苄詮秃喜牧吓c熱固性復合材料相比，可以實現二次加工和回收利用。但是，連續纖維與熱塑性樹脂在結合的時候也有一定的劣勢，在今后拓展應用的過程中，這些也需要工程人員去注意并想辦法解決。

日本福井纖維技術株式會社社長福井英輔也介紹了他們所生產的革新纖維在汽車用品領域內的應用情況?！捌胀ǖ能囉媚_墊長期使用會變得光滑，容易引發交通事故。我們利用經編技術，研制出了一種新型結構的具有優異性能的材料，這種材料質量輕、透氣性好而且超薄。目前，它已經成功地應用在汽車防滑墊上，相信將來，這種革新纖維也可以用在汽車座椅上?！?福井英輔說。