■ 步入创新与竞争时代的高性能纤维及其复合材料产业系列报道②
国外相关情况介绍
1. 国际紧张局势为对位芳酰胺纤维（p-ARF）的发展带来扩产机遇
当前p-ARF市场需求增长最快的是汽车刹车片、离合器、轮胎帘子布及各种耐冲击复合材料，目前国外已形成3家万吨级集团、1家千吨级公司和1家百吨级生产线。其中，日本首次超过美国居于榜首，日本帝人在荷兰的产能达到3.7万吨/年，另有1条3000吨/年 Technora共聚纤维生产线。杜邦位居第二，总产能约3.5万吨/年。韩国晓星和可隆各拥有1.4万吨/年和4000吨/年生产线，而俄罗斯只有年产约百吨的p-ARF共聚纤维中试线，其重点发展各种世界领先的各种芳杂环类纤维千吨级生产线，包括Terlon、SVM、Armos、Rusar等。
2. 主要创新技术
① 浮体式洋上风电系留绳用高模量p-ARF绳缆
帝人的高模级Twaron以前主要用于商标为“TENDON”的绳缆，在大型吊车脊梁骨的吊环取得了丰富的应用业绩，且取得专利。一般的绳索呈扁平状，而TENDON是将单向拉挤的200m长纤维，用大型设备卷成200m的长度，因此端部无需将纤维切断，从而最大限度发挥纤维所持有的强度和模量优势，可耐用35年以上。
Twaron的特点是抗蠕变特性优异，长时间在负荷作用下也下不会伸长、生锈，因此与其他超纤维和钢丝相比无需维护。目前正计划在美国加州深度1000m的海上作实际验证。
据悉，日本政府提出要大幅度扩大洋上风电的方针，到2025年以后系留绳的需求有望高速增长。最近该缆绳取得了日本海事协会的AiP（基本设计）认证，这是日本首次在合纤制浮体系留绳取得认证，预计除荷兰目前正在生产的两家工厂外，日本也将新建高模量p-ARF绳缆生产基地。
② p-ARF/特殊PPS母粒
帝人于2013年收购韩国SK化学公司及其独特的PPS制造技术。该技术采用不含氯和钠的原料进行缩聚，避免了PPS材料中含有残氯，而且复材成型时不释放腐蚀性气体，也不污染模具，减少了模具的维护频度，使产品不匀率下降。
目前该产品有普通级的“Ecotran”和配有p-ARF或CF短切纤维的“Solfiga”两个牌号，由日本三原、韩国唐津和越南胡志明市郊3处工厂生产。其中p-ARP/特殊PPS材料，除具有强度和滑动性外，还开拓了取代金属轴承的市场。CF/特殊PPS则应用于车载部件、电子、电气、精密部件、休闲用品、部分半导体领域和天线等领域；而镀Ni-CF/特殊PPS芳纶用于电磁波屏蔽材料。
国内相关情况介绍
1. 新一轮新建和扩建潮席卷全国，市场竞争激化
烟台泰和新材股份有限公司芳纶总产能达1.65万吨/年，居全国领先地位，其中宁夏泰和芳纶的产能为4500吨/年。
目前在建的有上海吴江盛虹的5000吨/年新厂，阿拉善盟的浙江润土控股公司1万吨/年 p-ARF及其原料与助剂配套项目，吐鲁番市晶芳新材料有限公司正建3000吨/年生产线。
2.主要市场及技术创新情况
我国的主要市场：光缆补强材料领域占整个国内消费的50%，汽车胶管约20%，摩擦与密封材料等约10%。
① 中国军事科学院和中国矿业大学合作研究纳米SiO2增强剪切增稠凝胶与Kevlar复合的柔性复材，抗冲击性能优良。
② 天津工业大学和南京玻纤研究设计院利用硅烷偶联剂和六水合CaCl2进行表面改性，再将ZnO纳米微粒接枝至p-ARF表面上，改进了其耐紫外线性能。并且在一定强度光照下，其拉伸强度、弯曲强度和压缩强度保持率各达到98.1%、91.5%和89.6%。
③ 天津工业大学和烟台民士达特种纸公司共同研制具有高介电常数、力学性能和热性能的纳米复合膜，是通过硅烷三醇改性纳米BN片材与p-ARF短切纤维进行复合与高温压制而得，其撕裂强度高达238MPa、介电常数为156kV/mm、体积电阻6.95x1016 Ω·cm。
④ 上海工程科技大学、东华大学与AccPath医兹公司共同研究超临界CO2改性AR纸浆，使其乙丙橡胶复材的拉伸强度和撕裂强度分别各提高至8.98MPa和42.06MPa。
3.国内外主要差距
① p-ARF是四大高性能纤维国内外差距最大的品种
目前全国6家公司的p-ARF总产能尚不及杜邦或帝人一家总产能，产品系统化、适应不同用途的表面处理剂品种及最高力学性能及其稳定性等方面皆有差距。
② 生产布局及工艺技术差别化、合理化不及国外
帝人和杜邦根据当地实情，皆釆取缩聚厂与纺丝厂相分离的方式生产p-ARF，原因是连续缩聚产能大，适合于集中大规模生产。杜邦在北爱尔兰厂的p-ARＦ聚合物也由美国生产转运。
纺丝工艺实现差别化。帝人选用p-ARＦ粉状树脂与片状固态浓硫酸在双螺杆挤出机混合、溶解和脱泡，这样高相对分子质量的聚合物在浓硫酸中接触时间短、分子量降解少，纺出的纤维质量高。
杜邦靠缩短纺丝原液的输送时间，并在干喷湿纺装置上釆用稀碱液中和与水洗双环形喷凝专利技术，提高初生丝的喷头拉伸效果，实现800m/min的超高速卷绕速度。帝人的纺速只有600m/min，而我国最高只有400m/min左右，多数企业的工艺仍处于杜邦20世纪90年代的水平。
③ 生产过程的数字化水平低
早在20世纪末，国外两家公司都实现了生产过程数字化，像当时荷兰AKZO Nobel（后被帝人收购）的5000吨/年纺丝车间，只有一位工人负责换筒和更换喷丝板；水洗槽长达几十米由高向低逆流，水位很浅，最终经冷却流入凝固浴中。因此，可减少高强高模纤维因反复通过五辊牵伸机使力学性能受损，并降低生产成本。
④ 应用领域或市场开发滯后
我国企业尚未做到根据不同用户的需求设计并提供“个性化”的产品解决方案，因此影响市场需求，不少下游用户依然依赖进口。
⑤ 企业集中度不够，很难做大做强
我国的市场需求不及美国，截至目前美国只有一家生产企业，而我国有6家公司，很难实现规模化生产。
4.发展建议
① 随着我国多数企业向万吨厂发展和工艺技术大数据的积累，逐步实现数字化转型。
② 开发和完善“量身定制”系列产品，是提高国际竞争力和扩大市场的最迫切需求。
③ 开发生物质的聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA），逐步实现绿色转型，这是另一个长远发展方向。