邵蔚

在第20屆中國(guó)國(guó)際化纖會(huì)議（蕭山2014）上，主辦方舉辦了多場(chǎng)專題論壇和技術(shù)專場(chǎng)，邀請(qǐng)了相關(guān)領(lǐng)域的專家針對(duì)行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)進(jìn)行了專題演講，“高性能纖維與車用纖維技術(shù)論壇”就是其中之一。論壇上，專家們帶來(lái)了高性能纖維領(lǐng)域內(nèi)最前沿的信息，引發(fā)了行業(yè)內(nèi)對(duì)于高性能纖維的新一輪關(guān)注與思考。

被各國(guó)列為發(fā)展重點(diǎn)

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(dāng)今世界三大高性能纖維。

這樣一種具有優(yōu)良特性的纖維種類，其發(fā)展是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn)，是建設(shè)現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的重要物資基礎(chǔ)，也是發(fā)展國(guó)防軍工、航空航天、新能源及高科技產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)原材料，同時(shí)在建筑、通信、機(jī)械、環(huán)保、海洋開發(fā)、體育休閑等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域具有廣泛的用途。因此，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在都在加快高性能纖維及其復(fù)合材料的發(fā)展腳步，尤其是一些世界知名高性能纖維公司，紛紛加緊產(chǎn)能擴(kuò)張，為未來(lái)發(fā)展布局。

日本方面，東麗、帝人這些耳熟能詳?shù)钠髽I(yè)都加大了對(duì)高性能纖維的研發(fā)力度。三菱麗陽(yáng)株式會(huì)社還成功開發(fā)出高性能中間模量碳纖維PYROFIL MR70，其性能大大超過(guò)傳統(tǒng)的IM碳纖維，強(qiáng)度超出常規(guī)IM纖維MR60H大約20%，模量超出10%左右，這種高性能是通過(guò)保持對(duì)碳纖維結(jié)構(gòu)的精確控制，并通過(guò)改善母體的制造工藝來(lái)消除缺陷的，現(xiàn)在這種高性能纖維已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)階段。

美國(guó)方面，杜邦公司也是很好的例子，其不斷創(chuàng)新優(yōu)化高性能纖維產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)，搶占國(guó)際市場(chǎng)，現(xiàn)如今，杜邦已經(jīng)成為一張非常好的纖維名片。除此之外，近些年來(lái)，還有一些美國(guó)的高性能纖維生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大了其在國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)廠地產(chǎn)能。

在本屆中國(guó)國(guó)際化纖會(huì)上，歐洲化纖協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)Frédéric Van Houte、日本化纖協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)上田英志、韓國(guó)化纖協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)樸卓也都表示，高性能纖維的研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展將是他們未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)。

細(xì)分領(lǐng)域各有千秋

在國(guó)內(nèi)，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(fā)展，取得了令業(yè)界矚目的成果。

中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)袋式除塵委員會(huì)技術(shù)顧問(wèn)陶暉在本屆中國(guó)國(guó)際化纖會(huì)上介紹了袋式除塵器濾料新技術(shù)。

“袋式除塵器已經(jīng)從之前的冶金、建材、機(jī)械、輕工等工業(yè)部門進(jìn)入電站鍋爐、垃圾焚燒爐等新領(lǐng)域。塵氣條件具有高溫、高濃度、高濕、強(qiáng)腐蝕及多變的特點(diǎn)，過(guò)濾功能從單純除塵擴(kuò)展到顆粒物除塵、有害氣體凈化一體化處理，對(duì)除塵濾料的功能、品種、質(zhì)量提出更高的要求，我國(guó)除塵濾料也因此在濾料纖維、濾料結(jié)構(gòu)、后處理和生產(chǎn)裝備各方面得到全面提升與進(jìn)步。” 陶暉說(shuō)。

據(jù)他介紹，PTFE膜是以分散PTFE樹脂為原料，經(jīng)特殊的雙向拉伸工藝制成，立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(nèi)層，實(shí)現(xiàn)表面過(guò)濾。覆膜濾料易清灰，具有低而平穩(wěn)的阻力，尤其適用于超細(xì)粘性粉塵。他還表示，梯度結(jié)構(gòu)濾料則是針刺氈制造工藝的一大創(chuàng)新。梯度結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在纖維細(xì)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(yùn)行阻力低、過(guò)濾效率高的特點(diǎn)。最近研發(fā)的賽膜高精針刺氈濾料采用0.08旦海島型超細(xì)PE纖維做面層，對(duì)1.0～2.0um的微塵具有98.6%的過(guò)濾效率，對(duì)PM2.5粉塵的過(guò)濾效率甚至可以達(dá)到100%。

芳磊蜂窩復(fù)合材料有限公司總經(jīng)理、中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)隋廣中在會(huì)議上也介紹了芳綸蜂窩復(fù)合材料的相關(guān)情況。

他表示，芳綸蜂窩復(fù)合材料由芳綸紙?jiān)鰪?qiáng)樹脂加工而成，具有重量輕、強(qiáng)度高、阻燃、抗沖擊、耐腐蝕、隔音隔熱、成型方便等優(yōu)異性能?！斑@種高性能纖維復(fù)合材料的優(yōu)異性，使得我們公司也在積極地進(jìn)行相關(guān)研發(fā)。目前，我們已經(jīng)自行研發(fā)了914mm寬幅整套蜂窩生產(chǎn)設(shè)備，我們的AC系列產(chǎn)品還通過(guò)了煙、火、毒等項(xiàng)目測(cè)試，成果還是比較明顯的?！?隋廣中說(shuō)。

碳纖維作為高性能纖維的代表，這些年來(lái)在我國(guó)的發(fā)展也是極為迅速的。總后勤部軍需裝備研究所博士郝新敏就表示，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)具有規(guī)模的碳纖維生產(chǎn)企業(yè)約為40家，國(guó)內(nèi)實(shí)際的碳纖維年產(chǎn)量為2000噸，年使用量為1200噸。

“目前國(guó)內(nèi)碳纖維在產(chǎn)品性能方面，T300的力學(xué)性能基本達(dá)標(biāo)，工藝性能基本滿足要求，但是穩(wěn)定性有待繼續(xù)提升，與國(guó)外產(chǎn)品相比仍有一些差距；而T700，濕法T700G已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了中試規(guī)模，干濕法T700S還處于工業(yè)化試生產(chǎn)階段。在市場(chǎng)能力方面，無(wú)論是做特定市場(chǎng)的，還是做工業(yè)市場(chǎng)的、休閑市場(chǎng)的，這些碳纖維的性價(jià)比都不高?？偟亩裕覈?guó)的碳纖維還處于發(fā)展的初級(jí)階段，差距還是存在的?！焙滦旅羧缡钦f(shuō)。

亟須研發(fā)低成本生產(chǎn)技術(shù)

在過(guò)去的一段時(shí)間里，我國(guó)高性能纖維年增長(zhǎng)率達(dá)到30%以上，超過(guò)化纖增長(zhǎng)率約10倍，可以說(shuō)是取得了不錯(cuò)的成績(jī)。但是，這種代表著化纖行業(yè)未來(lái)的纖維種類，其在發(fā)展的過(guò)程中也存在著諸多問(wèn)題。

在去年的中國(guó)國(guó)際化纖會(huì)上，中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)端小平指出，高性能纖維面臨一定挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)。首先是高性能纖維不直接用于服裝、家紡領(lǐng)域，短期內(nèi)，市場(chǎng)總量、規(guī)模不會(huì)擴(kuò)展太快。其次，技術(shù)進(jìn)步也是風(fēng)險(xiǎn)，過(guò)于集中資源投入某項(xiàng)技術(shù)也面臨風(fēng)險(xiǎn)，技術(shù)尚未產(chǎn)生市場(chǎng)價(jià)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(yè)要能熬，常規(guī)化纖就像國(guó)內(nèi)A股主板，高性能纖維就像創(chuàng)業(yè)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(huán)保問(wèn)題。而在今年的中國(guó)國(guó)際化纖會(huì)上，端小平更是根據(jù)高性能纖維的現(xiàn)實(shí)情況提出，在這個(gè)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的時(shí)代，我國(guó)高性能纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須實(shí)現(xiàn)低成本的高性能纖維及其復(fù)合材料的制備和應(yīng)用技術(shù)，從而拓展整體產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的寬度和深度。

郝新敏表示，現(xiàn)在碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維、芳綸1414等高強(qiáng)高模纖維、耐高溫阻燃纖維、活性炭等吸附纖維、導(dǎo)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(xiàn)在在國(guó)內(nèi)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(hù)服裝和安全防護(hù)產(chǎn)品應(yīng)用方面也呈現(xiàn)出了快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。

“但是，僅僅有這些也是不夠的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們國(guó)內(nèi)的高性能纖維生產(chǎn)企業(yè)在關(guān)注自身技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)的同時(shí)，還應(yīng)該在應(yīng)用方面繼續(xù)拓展，突出產(chǎn)品的應(yīng)用特點(diǎn)和重點(diǎn)，多向國(guó)外學(xué)習(xí)，聯(lián)合下游應(yīng)用企業(yè)，共同打造可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈條。”郝新敏強(qiáng)調(diào)。

TREND I 趨勢(shì)前瞻

車用纖維大有作為

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們的出行意識(shí)和安全防護(hù)意識(shí)等都在提高，加上生產(chǎn)安全和反恐防恐的需要，這些來(lái)自于產(chǎn)業(yè)用方面的需求，也就為高性能纖維在產(chǎn)業(yè)用方面的發(fā)展帶來(lái)了無(wú)限的發(fā)展機(jī)遇。

中國(guó)新材料技術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)羅益鋒介紹了高性能纖維用于電動(dòng)車和新型電池方面的最新進(jìn)展。

“目前，汽車的輕量化、節(jié)能化、電動(dòng)化和環(huán)保化是大勢(shì)所趨，因此，各國(guó)政府投巨資積極支持企業(yè)和科研院所研發(fā)新型動(dòng)力電池，以促進(jìn)電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化和逐步普及。然而由于現(xiàn)有動(dòng)力電池的安全性、高成本、體積大、質(zhì)量重、充電時(shí)間長(zhǎng)、續(xù)駛距離有限和廢棄物難以處置等問(wèn)題而發(fā)展緩慢。有需求，才能引導(dǎo)發(fā)展。近期，一種最先進(jìn)的概念車采用CFRP結(jié)構(gòu)材料、先進(jìn)電池、塑料光導(dǎo)纖維的光顯示系統(tǒng)、對(duì)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(nèi)裝飾材料選用可生物降解的聚乳酸纖維等綠色產(chǎn)品?！绷_益鋒說(shuō)道。

除此之外，汽車輕量化的要求，還推動(dòng)了天然纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維和超高相對(duì)分子質(zhì)量PE纖維混雜復(fù)合材料部件、對(duì)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(yīng)用。三菱麗陽(yáng)的車載光顯示和光通信用POF正向全球普及，現(xiàn)已應(yīng)用于奔馳、寶馬、奧迪、達(dá)州、福特等高檔車，并占世界市場(chǎng)的60%～70%，2013年需求量5萬(wàn)～6萬(wàn)Km，而聚苯乙烯為芯材，PMMA為鞘材的廉價(jià)POF已部分應(yīng)用于中國(guó)汽車，用作LED照明與光顯示系統(tǒng)。寧波大成新材料股份有限公司與奇瑞汽車合作，開發(fā)了PAN-CF與UHMWPE纖維織布增強(qiáng)環(huán)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(fù)合材料對(duì)于汽車輕量化設(shè)計(jì)的重要性得到了東華大學(xué)紡織學(xué)院副教授陽(yáng)玉球的認(rèn)同，她表示，纖維熱固定樹脂近兩年來(lái)，在汽車用能量吸收型復(fù)合材料中的應(yīng)用面在逐步擴(kuò)大，未來(lái)還有發(fā)展的空間。

日本歧阜大學(xué)工程學(xué)院教授、日本汽車用復(fù)合材料協(xié)會(huì)主席仲井朝美也在會(huì)議上指出，近年來(lái)，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料受到了不同領(lǐng)域的青睞，尤其是在汽車和航空領(lǐng)域方面，顯著提高了汽車和飛機(jī)的燃油效率?！案咚俪尚偷臒崴苄詮?fù)合材料與熱固性復(fù)合材料相比，可以實(shí)現(xiàn)二次加工和回收利用。但是，連續(xù)纖維與熱塑性樹脂在結(jié)合的時(shí)候也有一定的劣勢(shì)，在今后拓展應(yīng)用的過(guò)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(shù)株式會(huì)社社長(zhǎng)福井英輔也介紹了他們所生產(chǎn)的革新纖維在汽車用品領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用情況。“普通的車用腳墊長(zhǎng)期使用會(huì)變得光滑，容易引發(fā)交通事故。我們利用經(jīng)編技術(shù)，研制出了一種新型結(jié)構(gòu)的具有優(yōu)異性能的材料，這種材料質(zhì)量輕、透氣性好而且超薄。目前，它已經(jīng)成功地應(yīng)用在汽車防滑墊上，相信將來(lái)，這種革新纖維也可以用在汽車座椅上?！?福井英輔說(shuō)。