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加强创新研究 合理产业布局 氨纶产业有望新突破
2010年36期 发行日期:2010-09-14
作者:黄茂松 贾润萍 张英强
加强创新研究 合理产业布局  氨纶产业有望新突破
□   上海市聚氨酯产业发展促进中心 黄茂松  上海应用技术学院材料科学与工程学院  贾润萍  张英强
全 球
  截至2009年底,全球氨纶产能已达54万t/a,其中干法纺氨纶占整个氨纶生产的85%左右,熔纺氨纶工艺约
占15%。熔纺氨纶具有工艺流程简单、设备投资低、生产效率高、生产成本低、生产过程无需溶剂、产品中不含有
毒溶剂等优点,是一种最为经济、对环境友好的氨纶生产技术。目前生产熔纺氨纶设备的国外主要厂商有:日本钟
纺株式会社、日清纺株式会社、德国伊文达-费休公司和福耐公司等,国内主要有上海经纬化纤制造公司。
    1.干法氨纶技术趋向
    生产工艺趋向连续化  连续法工艺具有纺丝速度快、产量大、产品质量稳定性高、能耗相对低等优点,是未来
干法工艺的发展方向。目前,全球氨纶龙头生产商美国英威达(原杜邦)、韩国晓星和日本旭化成均采用连续法工
艺。
  原料技术与性能体现核心竞争力  聚四氢呋喃(PTMG)、纯MDI、胺类扩链剂作为氨纶的三大关键原料,对氨
纶的品质影响很大。目前,杜邦公司采用具有位阻效应的改性MDI和2, 4-MDI部分取代4, 4-MDI,改善了氨纶的
耐热性和热定型性;采用2-甲基-1, 5-戊二胺作为混合扩链剂,可明显改善氨纶的工艺和热定型性能。
  重视聚氨酯结构技术研究,不断开发新品种  氨纶技术的改性基本上有两条途径:一是从氨纶纤维的聚氨酯结
构出发,即通过调整聚氨酯软段、硬段结构、聚集态结构改进氨纶纤维的性能;另一条即通过与其它纤维材料包纱
混纺或共纺,以获得氨纶复合纱的优良性能,其中前者是提高氨纶纤维差别化率和功能化技术水平的根本途径。日
本旭化成公司已成功开发出高吸放湿功能的氨纶纤维,其特点是吸湿量大,且放湿速度也快,能迅速地把蒸汽和汗
液向外释放,保持舒适感,被称为“能呼吸的纤维”。
  2.熔纺氨纶技术趋向
  日本封锁熔纺氨纶技术  熔纺氨纶技术首先由日本日清纺等公司突破,并于上世纪90年代投入市场,实现商
业化。目前,日本熔纺氨纶产能约5600t/a,其中日清纺“Mobilon”产能为2200t/a、可乐丽2400t/a、钟纺1000t/a,
熔纺氨纶占整个日本氨纶市场的20%左右。日本对熔纺氨纶技术包括熔纺氨纶切片(TPU切片)技术对外实行封锁。
  TPU切片技术是熔纺氨纶产业化的关键  纤维级TPU要求具有弹性和模量合理、耐高温、耐水解、抗酸碱、抗
老化、抗氯、分子质量及其分布合理等特点,此外其还具有良好的聚集态结构(结晶、氢键和微相分离),以及良
好的纺丝性能,以上这些性能对熔纺氨纶丝以及复合纱质量均会产生明显影响。TPU切片技术目前主要由德国巴斯
夫以及美国诺誉(为路博润公司收购)掌握,德国巴斯夫是目前能提供TPU切片的主要供应商;美国路博润(原诺
誉)公司目前生产一些特殊用途的TPU切片。
  交联剂技术 交联剂是一种端异氰酸酯预聚体,其结构组分与TPU切片组分相似。日本钟纺公司首先发明了在
TPU切片熔体过程中加入交联剂的方法,达到了提高熔纺氨纶丝弹性回弹率、断裂强度和耐温性能的效果,目前国
内外熔纺氨纶纺丝工艺均采用此技术。
  直纺技术 日本正在开发熔纺氨纶直纺技术,其特点是不经TPU切片工艺,直接由TPU熔体与交联剂混合后完
成纺丝工序。该工艺特点是成本低廉,但对工艺和性能稳定性要求很高,目前尚处于试验阶段。
  3.消费领域将不断扩大
  目前全球氨纶三大制造巨头:美国英威达、韩国晓星和日本旭化成均已将氨纶生产基地移至中国,消费区域也
由欧美市场向以中国为主的亚洲市场转移。
  随着氨纶纺织品及其服装成本不断下降,其普及率将逐渐提高,由以往难消费得起的“贵族纤维”,逐渐向“平
民纤维”转变。目前,全球50%以上纺织品和服装含有氨纶成分,我国出口纺织品及其服装中大约60%的品种含有
氨纶成分,“无氨不成布”将成为未来中高档纺织品和服装的发展方向。此外,氨纶消费结构也将由内衣向外衣、
女性服饰向男性服饰扩展,并逐渐向工业(汽车、飞机安全带)、医疗(绷带、创口贴、护膝等)等领域渗透。

中 国
    1.干法氨纶呈现跳跃式发展
    长三角地区产生集聚效应  2001年,我国氨纶产能仅2.51万t/a,至2009年底干法氨纶产能已增至33.6万
t/a,年均增长率达38.3%,实际产量为22万t。近10年来我国干法氨纶产能、产量和市场需求均呈现跳跃式增长。
目前我国氨纶产能已占全球产能的近60%,而长三角地区在我国氨纶产业链中又居于核心。2009年浙江省氨纶产能
为17.25万t,占我国总产能的50%以上,而江苏和浙江两省的氨纶纱产业则占全国产能的70%。
   干法氨纶连续工艺获突破  郑州中远氨纶工程技术公司已突破了连续法生产工艺,技术上与国际先进干法氨纶
连续化工艺水平相当,在国内已有多家氨纶厂采用此技术,总产能已达到5万t/a。
   聚氨酯产业快速发展  目前我国PTMG产能为23.5万t/a,MDI产能为114万t/a(其中纯MDI约占1/3),PTMG
和MDI这两种干法氨纶的关键原材料国产化比例和质量已逐年提高。其中山西三维和中化太仓化工园国产化PTMG
以及烟台万华生产的纯MDI,经国内几家氨纶厂家使用,其产品性能和质量稳定性均已接近或达到国际同类产品先
进水平。
   产品同质化严重  目前我国干法氨纶产能已达到33.6万t/a,而市场需求量仅21万t,产能的过快增长已造
成市场供应过剩。此外,我国氨纶生产以中低档产品居多,具有国际竞争优势的高端产品和知名品牌产品少,同质
化现象较为普遍,易造成众多同质化产品之间的价格竞争,压低企业利润。

  未来干法氨纶研究工作应主要集中在:①PTMG质量指标及其控制技术与氨纶性能相关规律研究;②PTMG改性
技术研究;③纯MDI质量指标及其结构与氨纶性能相关规律研究;④新型胺类扩链剂品种开发研究;⑤开发耐老化、
耐氯、抗辐射、导电、智能化、含纳米和生物降解等差别化、功能化氨纶相关聚氨酯基础技术研究工作;⑥低成本
干法氨纶技术研究;⑦氨纶聚氨酯网络结构和聚集态结构与氨纶性能关系研究。
  
    2.熔纺氨纶关键技术有待突破
  产能扩张归于理性  我国熔纺氨纶始于本世纪初,产能一度达到2万t/a,生产企业30多家。2005年后由于
干法氨纶产能发展过快,产品售价急剧下跌,而熔纺氨纶由于TPU切片在国内长期保持高价销售,致使熔纺氨纶难
以与干法氨纶竞争,企业纷纷倒闭停产。近年来我国熔纺氨纶产能始终徘徊在1万t/a左右,生产企业已缩小至十
几家。目前我国熔纺氨纶产品品种以15D、20D和30D细旦丝为主。
  TPU切片产业化关键技术尚未突破  目前,国内熔纺氨纶丝厂大部分采购德国巴斯夫TPU切片,也有少量采购
香港新高TPU切片。国内开展过TPU切片研制和试生产单位的主要有吉林赛诺斯化工公司、沈阳鸿祥以及南通华盛
高聚物公司,但前两者都因切片质量和技术问题停产,而南通华盛中试产品性能已达到国外同类产品先进水平,目
前正在着手提高产品稳定性,可望于今年完成连续批量稳定产业化生产。
  我国TPU切片产业化目前面临的问题主要在于:①尚未完全了解和掌握TPU切片哪些是关键技术指标及其与下
游纺丝、纺纱工艺和使用性能间的关系,尚未完全掌握TPU切片配方设计和工艺与氨纶丝和氨纶纱性能之间的变化
规律;②TPU切片生产稳定性技术尚未完全解决;③TPU切片与交联剂纺丝工艺技术尚未完全掌握,如何控制熔纺
纺丝过程中交联剂配方、工艺与后固化对熔纺氨纶丝质量的影响,尚需不断完善。
  TPU切片制造设备已实现国产化  国产TPU切片制造设备包括双螺杆反应挤出机、水下切粒系统、过滤系统、
干燥系统(要求TPU切片水份≤50ppm)等,已基本上可以满足TPU切片的质量技术要求。
  产业链配套技术不甚成熟  熔纺氨纶产业链包括下游纺丝、纺纱、针织、机织、染整等工序,这些下游工序的
工艺条件与干法氨纶不完全相似,不能套用干法工序。形成技术成熟的配套工序尚需时间。
  应用范围不及干法氨纶  熔纺氨纶比干法氨纶的回弹性低2%~3%,耐热性差5℃左右。这是由于干法采用胺类
扩链剂、而熔纺技术采用醇类扩链剂,影响硬段的聚集态结构所致。因此,目前熔纺的应用范围没有干法氨纶广泛。

  未来熔纺氨纶的研究工作将主要集中在:
    ①TPU切片质量指标与熔纺氨纶丝及其复合纱性能关系研究;②TPU切片产业化生产稳定性研究;③交联剂性
能与熔纺氨纶丝及其复合纱性能关系研究;④高回弹率和高耐热性TPU切片研究;⑤耐氯、耐酸碱、耐水解、耐霉
菌、阻燃等TPU切片品种研究;⑥TPU切片软段和硬段不同结构品种与其性能关系研究;⑦TPU切片网络结构和聚
集态结构(结晶、氢键和微相分离)与其性能关系研究,低成本TPU切片技术研究。
  
    3.纺织业拉动氨纶消费 新兴国际市场有待开拓
  纺织业为氨纶发展提供重要动力  包括氨纶丝、氨纶纱、氨纶面料、氨纶纺织品和含氨纶服装等在内的氨纶产
业链与纺织业有着极为密切的关系。我国政府在纺织工业调整和振兴规划中已明确将纺织工业定位为“国民经济传
统支柱产业、重要民生产业和国际竞争优势明显的重要出口创汇产业”。同时,在扩大内需将成为我国国民经济的
新引擎的大背景下,中、高档服饰的需求将随之不断增长。我国纺织工业未来的持续快速发展,必将成为拉动氨纶
产业发展的重要动力源泉。
  开拓中国-东盟自由贸易区等新兴国际市场 长期以来我国氨纶及其纺织品服装国际市场以欧、美、日为主。受
全球金融危机影响,传统氨纶市场明显缩小,为此必须不断开拓新兴国际市场,其中中国-东盟自由贸易区将是氨
纶的重要潜在市场。此外,俄罗斯、南美洲、非洲等国家和地区也是未来亟待开拓的新市场。
  加强创新研究、结构调整和产业升级  加强氨纶创新研究,不断开发高技术、高附加值氨纶品种,在提高产品
差别化和功能化水平的同时降低产品生产成本,将成为我国氨纶未来结构调整和产业升级的重要发展方向。这些与
我国聚氨酯工业的发展有着极为密切的关系,尤其是聚氨酯关键原料MDI和PTMG的质量不断提高,将为我国未来
氨纶产业平稳发展产业升级创造必要条件。

建 议
    1.合理规划国内干法氨纶区域布局
  (1)大力扶植葫芦岛市氨纶产业发展,使其发展成为国内外具有较大影响力的氨纶产业基地。葫芦岛市是我
国北方重要的聚氨酯生产基地,也是亚洲第二大氨纶泳衣生产基地。目前在东北三省,氨纶产业尚为空白,具有巨
大的市场空间。
  (2)积极扶植四川省和重庆市,使之成为西南地区氨纶产业基地。
  (3)积极支持福建与台湾地区合作,建立我国海西地区氨纶产业基地。
   2.“十二五期间”,大力培植国内3~4家具有国际竞争能力的干法氨纶龙头企业,大力培植1~2家技术创新
性强、资金实力雄厚、国际竞争能力强的PTMG龙头企业。
    3.“十二五期间”,大力培植2~3家技术力量强、资金雄厚的TPU切片和交联剂以及熔纺氨纶丝生产企业,
使之产能达到万吨级规模。
   4.充分发挥氨纶行业协会作用,并加强与聚氨酯行业协会之间的联系。
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