■步入创新与竞争时代的高性能纤维及其复合材料产业④
聚芳酯纤维
1.国外情况介绍
（1）可乐丽为主要企业
聚芳酯纤维（LCPF）最早由美国塞拉尼斯公司实现产业化，随后技术转让给日本可乐丽独家生产。所以可乐丽是日本最早生产LCPF的企业，随后多家日本公司相继进入该领域。目前可乐丽的年产能为2000吨，计划到2025年扩大20%，包括生产有色丝。其中，粗纱主要用于制造缆绳和吊带，细纱则用于制造复合材料。可乐丽还与石墨设计公司合作，开发了高尔夫球杆等新产品。
在欧洲，LCPF被用于海上风电装置的吊带，具有防水、耐腐蚀和耐紫外线的特性，其力学性能优于对位芳纶纤维（p-ARF）。
KBSelen公司专门生产超高强度细规格丝，其强度高达30cN/dtex，线膨胀系数小，适用于防弹材料、渔网、绳缆、复合材料及体育用品，年产能为100吨。
东丽公司近年来才实现商品化，商品名为“西贝拉斯”，其纤维强度为24cN/dtex，模量为690cN/dtex，断裂伸长率为2.8%，年产能为100吨。其复合材料广泛应用于电子设备等领域。
日本斋藤撚丝公司开始销售单丝直径为20μm的工程塑料纤维，纤度为2.5~3.0dtex，湿强度高，强力为50~100gf，其网格结构适用于电池材料、电子设备等领域。
（2）工艺技术主要创新点
LCPF近年最重要的技术突破是大幅缩短了热处理时间，从最初的20小时减少到4~5小时，这使其具备了性价比竞争力，并为大规模产业化创造了条件。可乐丽还开发了多种有色丝，进一步拓展了其应用领域。
（3）新市场开发
利用LCPF吸湿性低、耐腐蚀性强、尺寸稳定性好、耐磨、耐高温、蠕变小等特性，可乐丽将其应用于漂浮式海上风电平台的固定绳缆。此外，可乐丽还将LCPF应用于渔网、体育用品、绳索、吊带、光缆补强件、细纱织物等领域。
（4）今后发展方向
未来，凭借优质的耐高低温性及热膨胀系数小等特性，LCPF有望应用于临近空间的飞艇类材料。
2.国内情况介绍
（1）国内企业奋起追赶，实现初期小规模产业化
早期，东华大学率先通过LCPF的实验室小试技术鉴定，但直到近几年通过技术转让才实现小规模产业化。宁波海格拉斯和海宁海得利的年产能均为500吨，前者的商品名为“Yokolar”，其纤维强度为24.5cN/dtex，模量为800cN/dtex，断裂伸长率为2.9%，性能优于Vectran纤维。广东星聚的年产能为600吨。
（2）主要创新点
天津工业大学与中航航宇救生装备有限公司合作，研发了高熔融指数的聚芳酯（LCP）熔喷法工艺，并通过添加2-羟基-6-萘二酸（NHA）控制降解，制得超细非织造布，随后通过热处理提高其强力。东华大学通过工艺改进，已将热处理时间缩短至7小时，这是一项重要的技术进步。
（3）国内外主要差距
目前国内尚无一家LCPF生产企业达到经济规模，共聚成分是影响产品性价比的重要因素之一。早期，日本住友化学采用四元共聚LCP，制得的LCPF强度高达27cN/dtex，但因成本过高而放弃。目前，国内尚无一家企业的产品在力学性能上达到日本Selen公司的水平。我国生产的LCP综合质量仍不及日本住友化学的进口产品，因此部分国内厂家依赖进口LCP进行熔纺和后加工生产。热处理是提高纤维力学性能（特别是模量）的有效手段，但当前的热处理时间较长，仍有改进空间。Selen公司的最高强度产品达到30cN/dtex，国内企业仍需努力追赶。
（4）发展方向
①系统研究共聚单体对LCPF缩聚和纺丝工艺条件及力学性能的影响，进一步探索最佳性价比。
②继续开展LCP初生丝热处理方式和温度对纤维分子形态，以及结构影响的基础研究，在确保纤维基本力学性能的前提下，进一步缩短热处理时间，降低生产成本。
玄武岩纤维
1.国外情况介绍
（1）生产企业正由欧亚向北美和非洲等拓展
玄武岩纤维（BSF）是目前全球仅次于碳纤维（CF）和对位芳纶纤p-ARF的第四大高性能纤维品种。其早期起源于前苏联，即现在的俄罗斯和乌克兰，两地各有千吨级生产线。目前，BSF的生产企业已分布在德国、比利时、美国、加拿大、印度、巴基斯坦、伊拉克、土耳其、阿尔及利亚及中亚国家等地。
目前国外最大的BSF生产厂家是俄罗斯的KamennyVek先进玄武岩纤维公司，产能约2000吨/年，采用“一带十”火焰组合炉；其次是乌克兰的Technobasalt-lnvest公司，产能约1000吨/年；还有比利时Basalttex、美国Mafic等公司，产能大都在数百至1000吨/年。
（2）创新生产线
俄罗斯ABV公司与德国Lipex公司合作，开发了能稳定产品质量的数字化BSF5000吨/年自动化样板生产线，及其下游10万吨/年复材生产线，包括BFRTP汽车部件生产线。此前，俄罗斯已研发成功全BFRP汽车，并开始小批量试生产。
（3）主要新市场
①比利时Basaltex公司开发高温短时间BSF增强热固性树脂部件，应用于高铁结构件、蜂窝结构材料、各种面板、地板、隔板、桌子等。
②美国mafic与TMG材料集团合作开发各种混杂复材、汽车结构件等，其性价比高于玻璃钢（GFRP）制品。
③德国Geogrid公司开发土工材料，如道路补强材料等。
（4）未来研发方向
①开发各种混杂复材，以弥补BSF密度大的不足，提高综合性能。
②通过与天然纤维混杂、或选用生物质树脂制成可降解的绿色复材产品，提高复材韧性和抗冲击性等。
2.国内情况介绍
（1）四方开花，竞争激化
①总产能和产量世界第一
目前达到万吨BSF产能的企业约有5家，最大为四川谦宜复材、贵州六盘水和吉林通鑫玄武岩股份有限公司，产能均为1.2万吨/年；其次是四川玻纤和山东聚源玄武岩纤维有限公司，产能各1万吨/年。
此外，老牌的知名企业还有航天拓鑫玄武岩实业(3000吨/年)、浙江石金玄武岩纤维、扬州天龙、郑州登电、四川炬原（3000吨/年，达州）、吉林玖鑫、山西晋投、山西巴塞特、新疆拓新等。
②生产厂家分布趋于合理
目前我国的BSF生产企业主要分布在四川、山东、吉林、河北、浙江、江苏、辽宁、贵州、云南、内蒙、新疆、黑龙江、河南、山西等。
（2）生产工艺趋于多样化
目前我国的BSF生产企业大都采用原矿纺丝路线，少数公司通过调整矿石成分至最佳比例，生产出稳定而又高质量的产品。
关键的熔融设备有电加热炉、天然气燃烧炉和大型窑炉，漏板有400~2400孔，材质以贵金属为主。上海交大试制了低成本陶瓷漏板，但尚未产业化。
因纺丝工艺条件及纺丝速度也各异，造成BSF产品力学性能也有差别。
（3）市场应用迅速拓宽
我国BSF及其复材的应用领域广泛，目前已迅速扩大至道路补强、新型建材、复合筋、汽车部件、火车机站机房、消防服、防护服、高温粉尘滤袋、液体滤材、化粪池、水净化设备、海洋工程、水利工程、无人机、航空航天、防火材料、隔热材料等。
（4）国内外主要差距
①我国的BSF最高力学性能不及国外先进企业，国外最高拉伸强度达到4.8GPa，而国内研制的产品最高强度在4.5~4.6GPa。
②多数企业数字化水平不高，产品合格率不及国外，稳定性相对较差。
③产业集中度差，不利于集中优势做大做强。
（5）今后发展方向
①代表性大企业应逐步向3万~5万吨/年的经济规模发展。
②逐步实现生产过程数字化管理。
③研发超高强（拉伸强度4.9G~5.0GPa）高模BSF及超细（<5μm）BSF，应用于航空航天和高温粉尘等高段领域。
④BSF/PA66热塑性复材的研发和产业化是今后的重要方向，它具有良好的热稳定性、抗形变能力、抗弯强度和冲击能耗散能力，且可回收再生。
⑤在BSRP树脂中添加中空微纳米陶瓷粉体，提高其拉伸模量、弯曲模量、抗燃性、耐高温性、耐磨性、隔音性、耐腐蚀性。
聚酰亚胺及共聚纤维
1.国外情况介绍
（1）美苏首先开发，但经历了断崖式消失，国外近年来才复苏
杜邦于1970年代初率先开发了PRD-14聚酰亚胺纤维（PIMF），但数年后放弃了该产品。随后，前苏联开发了“Arimid”耐热纤维。1989—1990年间，前苏联秘密开发了超高强度、超高模量的PIMF及其共聚纤维，两者的强度均高达30cN/dtex以上，但由于综合性能及性价比不及Armos、SVM和后来的Rusar系列芳杂环类纤维产品，最终被放弃。目前，仅保留了百吨级的通用PIMF生产。
最近日本I.S.I公司自主开发了“IMIDITECH”PIMF，东丽也开发了100吨/年PIMF，耐热温度﹥250℃，拉伸强度为2.7G~3.0GPa。
（2）新企业面临巨大挑战
在当下动荡的国际环境下诞生的日本PIMF企业，虽然有航空航天等领域的需求，但由于2025—2026年我国一家大型民营企，将分阶段建成数千万吨级PIMF生产厂，国外百吨级小企业将面临被淘汰的风险。
（3）酮酐类PIMF(P84)因独特的性能，将保持现状
该纤维最早于1970年代后期由美国Upjohn公研发，取名PlM2080。1980年北京合成纤维实验厂研究所曾购买其纺丝原液进行湿纺试验，但因当时无市场需求而终止。
随后，美国公司将该产品转给奥地利兰精公司生产，取名P84，产能约为1000吨/年。到本世纪，又被Evonic公司收购，产品输出我国作为高温粉尘滤料，因其具有优良的耐高温腐蚀性和过滤精度。直至我国出现PIMF生产企业，这些进口产品逐渐被取代。
2.国内情况介绍
（1）三大企业将迈入竞争时代，两家小企业开发特色产品
目前江苏奥神和长春高琦是我国两大产能1000吨/年的PIMF生产厂家，工艺技术分别选用干纺和湿纺法，基本性能相仿，商品名分别为“甲纶”和“轶纶”，主要用于航空航天、高温粉尘滤袋、耐热耐腐蚀性液体滤材等。
常州先诺新材正扩建PIMF新生产线，建成后总产能将达到700吨/年；另有一条30吨/年高强高模共聚PIMF生产线，拉伸强度高达3.5GPa，吸水率1%，耐热性、耐紫外线、耐辐射性等优于p-ARF，并取得了美国发明专利。
2024年7月，海亿科技产业集团开始在淮安筹建2万吨/年PIMF生产线，其湿纺工艺系自主研发的成果，取得了发明专利。
江西先材聚酰亚胺科技有限公司则生产静电纺超细PIMF非织造布，单丝直径为100~1400nm。可用作N95防毒口罩、保温材料、高温滤料覆膜等。
（2）主要创新点
北京化工大学在PlM纺丝原液中添加了CNTs及纳米Fe２O３，湿纺后制得多孔结构PI/CNTs/纳米Fe２O３复合纤维，具有衰减电磁波作用，最低反射损耗（RL）为-54.61dB。
（3）今后发展方向
①实现高强高模PIMF及其共聚纤维的规模化生产，并进一步提高力学性能。
②开发酮酐类PIMF及芳族PAm-lm共聚纤维。
③有条件的企业可考虑研发芳族聚酰胺酰亚胺纤维，相当于法国的Kermel。
间位芳酰胺纤维
1.国外情况介绍
（1）杜邦一家独秀
杜邦自1963年开始进行间位芳酰胺纤维（m-ARF）的中试，并于1967年正式投产。至今，杜邦一直保持全球领先地位，其在美国和西班牙的产能分别为1.8万吨/年和4000吨/年，合计2.2万吨/年。日本帝人的Conex在本国和泰国的产能各为2300吨/年和2000吨/年。俄罗斯的Fenelen也属千吨级规模。
（2）主要市场
m-ARF主要应用于电机绝缘材料、防护服、消防服、高温粉尘滤袋、蜂窝结构材料、耐热防腐液体滤材、混纺织物、阻燃非织造布、复合材料等。
（3）主要创新点
①东丽在韩国的子公司TAK通过原液染色新工艺，取得了m-ARF有色丝专利技术。
②杜邦开发过强度高达7cN/dtex的高强m-AR长丝。
③研制间、对位共聚纤维。
（4）今后发展方向
发展超细纤维、各种复合纤维、纳米纤维及其非织造布等。
2.国内情况介绍
（1）出现多家竞争格局，且向规模化发展
泰和新材的m-ARF产能达1.4万吨/年；超美斯产能为1200吨/年，正扩大至3000吨/年，并在包头成立子公司沣晟泰新材料公司，计划产能6000吨/年，投产后将成为全球第3大企业。
浙江仙鹤艾迈德新材料有限公司是2022年新成立的企业，现有8条聚合生产线、4条纺丝生产线、2条沉析纤维生产线、2条m-ARF新材料生产线和2套溶剂回收装置，m-ARF产能为6000吨/年。
内蒙古芳辰新材料公司在阿拉善盟建有4000吨/年m-ARF生产厂，其中1000吨/年是长丝；中芳特纤在东营建有2000吨/年m-ARF和2000吨/年芳砜纶生产线，是我国唯一拥有3种ARF产品的企业。
（2）主要市场
与国外相仿，我国m-ARF主要市场依然是电机绝缘材料、各种防护服、消防服、各种气液体液体滤材、蜂窝结构材料等。
（3）主要创新点
烟台民士达特种纸业有限公司发明了m-AR超细纤维及其复合纸新专利。武汉纺织大学、蓝星晨光化工研究院和北京建材科学研究院，共同研制出高强PPS超细纤维增强m-ARF复合纸，其断裂强度比杜邦的NomexT410高2.7倍，达到46.46kV/mm，热稳定性和力学性能均优良。
（4）国内外主要差距
目前我国单公司产能虽与杜邦有差距，但有望在“十五五”规划期间超过杜邦，但产能利用率仍不及国外。
此外，产品系列化程度、稳定性及其下游制品的品质等，尚存在差距。
（5）今后发展方向
①加大生产线的数字化改造，进一步向经济规模迈进。
②与其他高性能纤维混合使用，取长补短，是扩大市场的重要发展方向之一。
③开发超细和复合纺新产品，依然是扩大品种和提升应用附加值的一大举措。
氧化铝纤维
1.国外情况介绍
氧化铝纤维（Al2O3F）主要分为三种类型：长丝、短纤维和纳米纤维。从结晶形态来看，有γ相和α相，前者为隔热型，后者为耐热型。从纤维类别来看，可分为普通型（包括非织造布）、高强高模型（长丝）和改进型（包括功能纤维）。
目前日、美产品占主导地位，日本Maftec集团(2022年3月由三菱化学独立出来)是全球最大的Al2O3F生产厂家，产能为6500吨/年，商品名Maftec，已有40年的销售业绩。
Al2O3F的耐热性和化学稳定性优，即使在1600℃高温下也能发挥稳定的功能，在1300℃仍能保持实用的弹性。
此外，该公司采用独创的针刺技术制成的毡，作为汽车排气净化的催化剂载体，在市场上占据压倒性的份额，还可用于工业隔热材料。
住友化学釆用前驱体湿纺路线生产高强高模长丝，产能为1000吨/年，主要用于耐热复材和天线罩吸波材料等；电气化学工业公司生产短纤维，商品名Denkalsan，产能900吨/年，主要用于耐火隔热材料等；美国3M生产各种l2O3F，产能1000吨/年；美国Almax和Fineflex公司生产短纤维Nichias，主要用作隔热毛毯、热屏蔽材料等；澳大利亚昆士兰大学研发了Boehnite纳米纤维。
德国DITF公司开发了新型氧化铝-钢玉纤维（ALCRF），商品名OxCeFi，是由Al2O3F和钢玉（金刚砂）为原料制成的，在高温下性能稳定，具有拉伸强度高、蠕变小的优点。其陶/陶复材可在高温下长期使用，具有良好的损伤容限和抗高温冲击性。
2.国内情况介绍
（1）尚处于产业化初期阶段
我国Al2O3F产能最大的是上海格融新材料科技有限公司，曾与天津大学、江南大学、天津科技大学共同完成100吨/年长丝、1000吨/年溶胶-凝胶法高速喷吹超细纤维非织造布或毡及热处理多晶纤维，其导热系数在600℃、1000℃和1500℃时分别为0.064、0.169和0.45W/m·K，2023年通过了中国纺织工业协会组织的专家鉴定。
2023年9月8日，广西百色市政府与该公司签署“百色市氧化铝纤维制品项目”协议，共投资约107亿元兴建万吨/年榕融新材料先进制造基地，其中包括Al2O3F，产品将用于航空航天、船舶、热电、石化、半导体、汽车、高温炉膛等领域。
国装新材料技术（江苏）有限公司和国装新材料技术（苏州）公司的Al2O3F长丝产能各为100和20吨/年，选用湿纺生产无定形纤维，控制热处理不同温度后，可生产α相结晶的耐热型纤维和γ相结晶的隔热型纤维。
（2）国内外主要差距
目前国内外Al2O3F的产业化规模差距较大，我国处于小而散的阶段。国内近年来才开始发展，在燃油车尾气处理的催化剂载体等方面也尚未实现国产化。
（3）今后发展方向
①加强应用研究和市场开发，特别是在汽车尾气处理、保温隔热材料、耐高温防火材料、复合材料及其表面处理剂等领域。在此基础上，扩大单套设备产能，实现规模化生产。
②研发高强高模型长丝及其改性品种。
系列结语：高性能纤维品种繁多，新纤维中具有发展前景的还有纤维素钠米纤维、各种静电纺高性能纳米纤维、石墨烯纤维、碳纳米管及其纤维、以CO2为原料制成的高性能纤维，包括新型高强CF、聚酮纤维等。今后大品种高性能纤维的生产线，将进一步实现数字化改造，而从长远可持续发展的角度看，还会逐步向绿色的生物质原料转型。