導(dǎo)讀：全球高新技術(shù)纖維主要包括六大類高科技纖維（特種纖維）以及高性能和多功能化的傳統(tǒng)纖維，代表了化纖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。隨著應(yīng)用研究的不斷深入和新市場的開拓，該類纖維將逐漸成為紡織工業(yè)發(fā)展的生力軍及未來的主要收益源。到“十三五”末期，我國可望形成品種較齊全、用途多樣化的高新技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)格局。

全球高新技術(shù)纖維蓬勃發(fā)展

最近一些傳統(tǒng)化纖的工藝技術(shù)出現(xiàn)重大創(chuàng)新，如可樂麗的維綸生產(chǎn)線從原料至成品的生產(chǎn)時(shí)間由原來的 1 天縮短至10 min，生產(chǎn)線長度縮短至1/5，拉伸工程由原30 ～40 s降至幾秒，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、省地和降低成本，而產(chǎn)品均勻性有所提高。

德國PHP纖維公司的新型超扁高強(qiáng)紗的出現(xiàn)，使后道涂覆織物的生產(chǎn)工序至少省去上漿和洗滌，并降低了織物的剛性和可燃性，提高了熱穩(wěn)定性，擴(kuò)大了工業(yè)用途，現(xiàn)已應(yīng)用于聚酰胺、聚酯和聚乳酸扁絲。

Beaulieu纖維國際（BFI）公司新開發(fā)的截面為三角形的超輕、超柔軟和高強(qiáng)PP纖維“HT8”，比普通丙綸輕10% ～15%，柔軟，抱合性、透明性和手感好，可調(diào)節(jié)液體含量，適用于嬰幼兒尿布等衛(wèi)生材料、增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料和土工布。

（一）耐高溫纖維

1、 聚酰亞胺纖維（PIMF）

PIMF高性能纖維太空服

步入規(guī)模化生產(chǎn)PIMF是很老的高性能纖維品種，20世紀(jì)70年代初杜邦公司開發(fā)了首批產(chǎn)品“PRD-14”，隨后上海市合成纖維研究所的小試成功，兩者均采用聚酰胺酸的干紡工藝。美國孟山都公司在同期也實(shí)現(xiàn)了由均苯四甲酸酐與己二胺縮聚并紡絲的纖維“Durette”的商品化。20世紀(jì)70年代末，美國Upjohn公司率先研制成功酮酐類的PIM共聚纖維，1980年北京合成纖維試驗(yàn)廠曾購買少量紡絲液進(jìn)行濕紡。后來日本和奧地利先后購買其生產(chǎn)技術(shù)，形成了目前由Inspec纖維公司生產(chǎn)的P-84纖維。隨后在很長時(shí)間內(nèi)，只有俄羅斯獨(dú)家生產(chǎn)由均苯四甲酸酐和4，4’-二苯醚二胺縮聚并紡出的纖維“Polyimid”，1990年代初研發(fā)成功一系列高強(qiáng)高模的PIM均聚和共聚纖維，綜合性能遠(yuǎn)超過對位芳香族聚酰胺纖維。

直到2010年前后，我國相繼由 3 家單位實(shí)現(xiàn)了PIMF的產(chǎn)業(yè)化，而且工藝技術(shù)各不相同，目前已發(fā)展成為世界領(lǐng)先的耐高溫纖維品種。長春高崎聚酰亞胺材料有限公司選用聚酰胺酸的濕紡和高溫環(huán)化工藝，現(xiàn)產(chǎn)能1 000 t/a，商品名“軼綸”，纖維強(qiáng)度4.0 cN/dtex，延伸率25%，導(dǎo)熱系數(shù)在300 ℃為0.03 W/（m·K），極限氧指數(shù)（LOI）30，熱解溫度570 ℃，已應(yīng)用于我國首條萬噸級水泥生產(chǎn)線的窯尾除塵系統(tǒng)，粉塵排放濃度16 mg/（N·m3）。此外還可用于電廠和鋼廠的高溫粉塵濾袋。為了提高對PM 2.5微粒的捕集效率，在梯度濾料的表層應(yīng)用了超細(xì)PIMF，改善了清灰性能。

除此之外，江蘇奧神集團(tuán)開發(fā)了干法紡絲PIMF；而北京化工大學(xué)在常州的生產(chǎn)廠則采用全新的工藝技術(shù)，無需先制成酰胺酸紡絲和后熱處理環(huán)化，可直接進(jìn)行濕法紡絲制備PIMF。

日本愛知產(chǎn)業(yè)科技綜合中心和三河纖維技術(shù)中心合作開發(fā)了采用3，3’，4，4’-聯(lián)苯四羧酸酐（BPDA）、4，4’-二氨基二苯醚（DADE）、4，4’-雙（4-氨基苯氧基）聯(lián)苯（BAPB）和雙（3-氨基-4-苯酚）砜（HOABSO2）的兩段縮聚法，第一段縮聚先加入BPDA和BAPB，再加入內(nèi)酯、吡啶、NMP和甲基進(jìn)行熱攪拌縮聚，冷卻后追加BPDA、DADE、HOABSO2及NMP進(jìn)行第二段熱縮聚，然后濕紡、水洗、干燥，在250 ～ 300 ℃熱板下拉伸 2 ～ 9.8倍而得到新型PIMF。纖維線密度 2 ～ 14 dtex，強(qiáng)度8.0 cN/dtex，斷裂伸長率10% ～ 20%，LOI值39。

2、 聚苯硫醚纖維（PPSF）

PPSF纖維

由于中國的大氣污染及環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格，我國燒煤發(fā)電廠的針刺濾袋已成為PPSF的最大市場。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球PPSF生產(chǎn)商不到10家，其中東麗是最有競爭力的生產(chǎn)商之一，其產(chǎn)能為4 000 t/a，一般產(chǎn)品的線密度為2.2 dtex，1.0 dtex的細(xì)規(guī)格絲和高強(qiáng)絲是其主攻產(chǎn)品。該公司70%的PPSF產(chǎn)品銷售至中國市場，前者集塵效率更高，因此今后這些特殊品級在日本的生產(chǎn)比率將由目前的2% ～ 3%調(diào)高至50%。

我國四川德陽的 1 萬 t/a PPSF因經(jīng)營不善，已于2014年春停產(chǎn)，使全球的PPSF供應(yīng)進(jìn)一步趨緊，目前 3 家日本廠家的產(chǎn)品主要輸入我國。北京服裝學(xué)院通過PPS/PA6（尼龍6）的共混熔紡法制備“海島纖維”，再用甲酸溶解剝離PA6而制得納米PPS纖維，單絲直徑據(jù)稱只有104 ～ 150 nm。

3 、間位芳香族聚酰胺纖維（m-ARF）

繼美國杜邦、日本帝人和我國生產(chǎn)m-ARF后，韓國Huvis（匯維仕）公司最近也投產(chǎn)了用作消防服的m-ARF。該公司是韓國SK化學(xué)和Samyang公司于2000年合資建成的風(fēng)險(xiǎn)合作公司，其對位芳香族聚酰胺纖維仍處于中試階段。 這種新型消防服里層由100% m-ARF織成，外層由約95%m-ARF和5% P-ARF混織而成。帝人在泰國的子公司所生產(chǎn)的新一代“Conex neo”，生產(chǎn)過程與日本本土的Conex纖維大體相同，但紡絲工藝截然不同，溶劑用量少，因此化學(xué)物質(zhì)的排放和能耗少，原料由日本、中國或印度輸入，纖維產(chǎn)能2 200 t/a，預(yù)期到2020年將達(dá)到200億日元的銷售額。這種嶄新的m-ARF擁有全球最高的熱防護(hù)性能和染色穩(wěn)定性，可進(jìn)行后染等，主要用于防護(hù)服，市場除日美歐外，近年來發(fā)展到亞洲特別是中國；此外是渦輪增壓器用的軟管。

帝人還開發(fā)了第2系列的電池隔膜“Lielsort”，在韓國Teijin Lielsort Korea公司開始投產(chǎn)。產(chǎn)品分別涂覆有聚乙烯以及對電極粘合性和耐氧化性優(yōu)異的氟化物，預(yù)期到2020年可望達(dá)到200億日元的銷售目標(biāo)。

4、 芳族聚酰胺-酰亞胺纖維（PAIF）

PAIF纖維

PAIF纖維由法國Kermel公司獨(dú)家生產(chǎn)，產(chǎn)能1 200 t/a，以耐高溫和防火性兼有而聞名全球，我國尚無此產(chǎn)品的生產(chǎn)。該纖維的主要用途是消防戰(zhàn)斗服和易燃易爆工廠的工作服，可滿足國際EN ISO 11612和NFPA 2112的要求，并具有穿著舒適性；其次為冶金工業(yè)和鋼廠、水泥廠、柏油瀝青廠、垃圾焚燒爐及其他能源領(lǐng)域的高溫粉塵濾袋，其耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性比m-ARF更優(yōu)，并接近聚酰亞胺纖維的性能；第 3 種用途是軍隊(duì)的作戰(zhàn)服，采用KermelCode C7品種，兼有耐高溫和阻燃性，在操作條件下可長期保持織物強(qiáng)度，壽命長而質(zhì)輕，因此歐盟主要國家的軍服均選用該纖維；第4種用途是警務(wù)人員特種警服，如反恐反爆警服和聯(lián)邦警服等，具有低可燃性和良好的防護(hù)性。

5、 聚苯并咪唑纖維（PBIF）

PBIF纖維

PBIF是1968年由美國Celanese（塞拉尼斯）公司利用marvel教授發(fā)明的專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)中試和產(chǎn)業(yè)化的，現(xiàn)產(chǎn)能500 t/a，我國尚無此產(chǎn)品。其最大特點(diǎn)是具有突出的耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性，吸濕率高達(dá)14%，抗射線能力優(yōu)，因此極適宜作空軍飛行服和坦克兵服裝，這是其他高性能纖維無法替代的。此外可用于極端條件下的過濾材料等。近年來先后開發(fā)了多種形態(tài)和各種用途的PBIF，如Dow Chemical（陶氏化學(xué)）利用其中空纖維制成反滲透（RO）膜，用靜電紡絲法制備納米纖維非織造布作為燃料電池隔膜和過濾材料等。

PBI樹脂可作為高強(qiáng)高模纖維的樹脂基體，用于對耐高溫和抗射線等具有極高要求的航天領(lǐng)域。

6 、聚醚酰亞胺纖維（PEIF）

PEIF的基本品種只有日本可樂麗公司獨(dú)家生產(chǎn)，產(chǎn)能600 t/a，強(qiáng)度2.6 cN/dtex，斷裂伸長率＞0，在180 ℃時(shí)的熱收率＜3%，LOI 31，遇火焰時(shí)煙密度只有0.2，而間位芳香族聚酰胺纖維為8.5，可染性好。該纖維可進(jìn)一步加工成有色絲，或與滌綸的混紡紗、非織造布、特種紙、人造革、復(fù)合材料、UD帶等，可滿足高鐵、飛機(jī)等的抗燃標(biāo)準(zhǔn)。

沙特SABIC公司收購美國GE公司的PEIF中試裝置后遲遲未產(chǎn)業(yè)化，而我國開展了多年研發(fā)，迄今仍未產(chǎn)業(yè)化。

（二）抗燃纖維

1、 密胺纖維（MLAF）

MLAF又稱三聚氰胺-甲醛纖維，具有三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)，目前由美國BASF（巴斯夫）公司獨(dú)家生產(chǎn)，產(chǎn)能1 500 t/a，商品名“Basofil”。它是唯一白色的抗燃纖維，可染成各種所需顏色，具有耐高溫、抗燃、低導(dǎo)熱、耐磨、耐候和吸濕性好等特點(diǎn)。制法包括用離心紡絲法制各種長短和纖度不一的短纖維或非織造布，也可選用干法紡絲制備均勻長絲；用途包括交通運(yùn)輸工具的抗燃內(nèi)飾材料、易燃易爆工廠工作服、消防服、室內(nèi)裝飾材料和特種軍服等。我國已有多年的研發(fā)歷史，主要開展干紡長絲的研究，但迄今未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

2、 酚醛纖維（PNF）

PNF目前主要由日本Kynol公司（群榮化工的子公司）生產(chǎn)，產(chǎn)能600 t/a，產(chǎn)品有11種牌號，全是短纖維或非織造布，纖度1.67 ～ 3.3 dtex，長度38 ～ 100 mm，拉伸強(qiáng)度1.5 ～ 1.8cN/dtex，伸度約40%。具有高度防火性并呈金黃色，LOI>30，在火焰中不燃燒，僅碳化而發(fā)煙少，耐熱溫度150 ℃，瞬間（數(shù)秒）可耐2 450 ℃，在高溫下不熔融、不收縮，在極低溫度下不發(fā)脆，與樹脂的粘合性好。主要用途有防火片材、隔熱片材、耐高溫片材、保冷材料、焊接防護(hù)片材、活性炭纖維原料（收率高）、低模量碳纖維原料等，用于飛機(jī)、鐵路座椅用MBL。

我國山東萊蕪潤達(dá)新材料有限公司是山東省酚醛樹脂工程技術(shù)研究中心，酚醛樹脂產(chǎn)能 6萬t/a，近年來開發(fā)了PNF，產(chǎn)能100 t/a。中科院山西煤化所等單位處于研發(fā)階段。

PNF在我國的主要用途包括混紡阻燃衣料，與滌綸或羊毛混紡制成毛料和床上用品，室內(nèi)或艙內(nèi)裝飾織物或片材、窗簾、地毯，以及消防服、絕熱服、耐酸服、防寒服、特種軍服、電焊罩布、防火罩布、隔熱氈、耐酸濾材、液化天然氣等儲罐的隔熱材料、盤根、復(fù)合材料等。

3、 聚丙烯腈預(yù)氧化纖維（OPF）

聚丙烯腈預(yù)氧化纖維

美國ZOLTEK和德國SGL公司生產(chǎn)的是大絲束相對廉價(jià)的POF，用于C/C復(fù)合材料制品、防火氈、隔熱氈、石棉代用品，也可與芳香族聚酰胺纖維、阻燃羊毛等混織加工防火織物、消防服和高溫爐前工作服等。

Tenax（東邦）是全球唯一生產(chǎn)小絲束OPF的廠家，以美國生產(chǎn)基地為主體和日本岐阜縣揖斐川事業(yè)所兩處生產(chǎn)該纖維，總產(chǎn)能2 000 t/a，商品名“Pyrromex”，具有良好的紡織加工性、懸垂性和柔軟的手感。主要用途為鈉硫（NaS）電池電極、飛機(jī)輪胎剎車片、防焊接和火花飛濺片材、爐前工作服、各種防災(zāi)片材、隔熱材料、大尺寸密封填料等。由于飛機(jī)業(yè)的市場需求旺盛，剎車盤的需求增大，因此東邦決定投資數(shù)億日元將停產(chǎn)的PAN-CF生產(chǎn)線加以改造再運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)OPF。

我國蘭州郝氏碳纖維有限公司等生產(chǎn)小絲束的OPF及腈綸氈預(yù)氧化制成的OPF氈，用于C/C復(fù)合材料、電極材料、隔熱保溫材料等。

（三）耐強(qiáng)腐蝕性纖維

1、 聚四氟乙烯纖維（PTFEF）

PTFEF纖維

PTFEF是耐腐蝕性纖維之王，在高溫下可保持強(qiáng)度，使用溫度－200 ～ 260 ℃，具有非粘性，摩擦系數(shù)小，可消毒，電損耗小，耐光、耐氣候性佳，具有生物親和性和自熄性，LOI達(dá)95。主要用途有化工管道復(fù)合材料、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)密封填料、電磁波屏蔽材料、戶外建筑用紡織品、安全防護(hù)紡織品。一般以采用PTFE乳液的載體紡絲法和薄膜切割法為主要加工方法。最近，瑞士聯(lián)邦工業(yè)研究所將改性PTFE（mPTFE）通過溶紡制得了長絲紗，商品名為“Moldflon”，其優(yōu)點(diǎn)是改進(jìn)了纖維的抗蠕變性，生產(chǎn)效率高，紡絲速度為600 m/min，但纖維最高強(qiáng)度為10 cN/tex，單絲為12 cN/tex。若mPTFE與PEEK制成雙組分纖維，強(qiáng)度可提高至31 cN/tex，而東麗發(fā)表的高強(qiáng)PTFEF專利，最高強(qiáng)度可達(dá)70 cN/tex。

最近東麗為應(yīng)對歐洲焚燒爐用高溫粉塵濾袋市場的低迷，加快了利用低摩擦系數(shù)的無油軸承和支架等的開發(fā)，可實(shí)現(xiàn)長壽命和免維修。此外是熔礦爐的高溫爐前工作服，可使鋼花等滑落，而新日鐵住金工程公司將其用于金屬材料的免震裝置中。另外，東麗還開發(fā)了一種具有高耐久性的滑動(dòng)紡織品，是將其PTFEF“Toyoflon”與高剛性纖維組合成雙重復(fù)合結(jié)構(gòu)，當(dāng)與滑動(dòng)部位反復(fù)接觸時(shí)，飛散的PTFEF粉塵可積蓄于紡織品中，形成潤滑層，其耐磨性比僅用PTFEF高100倍以上。今后可期待的應(yīng)用領(lǐng)域有重型機(jī)械、飛機(jī)、水力和風(fēng)力發(fā)電機(jī)用軸承、復(fù)印機(jī)滑動(dòng)材料、汽車同步帶和防震橡膠、風(fēng)力穩(wěn)壓器等。

我國約有10家生產(chǎn)廠，大都采用PTFE薄膜切割工藝制造切割纖維，少數(shù)生產(chǎn)載體紡絲法長絲，主要用途為高溫粉塵濾袋、耐腐蝕性液體濾材、滑動(dòng)材料和密封填料等。

（四）高強(qiáng)高模纖維

1、 聚丙烯腈基碳纖維（PAN-CF）及其復(fù)合材料

1.1 PAN-CF的最新發(fā)展

三菱麗陽統(tǒng)計(jì)的全球PAN-CF廠家目前的實(shí)際產(chǎn)能為10.5萬t/a，各大公司所占的比例中，東麗與ZOLTEK的總產(chǎn)能占35%（圖 5）。全球PAN-CF的需求量呈現(xiàn)兩位數(shù)（約15%）增長，各大公司紛紛擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)期2016年后會出現(xiàn)緊俏，現(xiàn)售價(jià)已上漲10%左右。其中三菱麗陽將投資400億日元在歐洲或美國興建4 000 t/a的生產(chǎn)廠，原絲也將相應(yīng)分散至世界各地生產(chǎn)；德國SGL制訂了新的經(jīng)營計(jì)劃，以使其特殊碳纖維制品及碳纖維的銷售額到2020年比2014年增長約50%；ZOLTEK擬將其在墨西哥的PAN-CF產(chǎn)能增至5 000 t/a，并于2016年投產(chǎn)，到2020年將其大絲束PAN-CF總產(chǎn)能由目前的1.3萬t/a增至2.6萬t/a。

三菱麗陽統(tǒng)計(jì)的全球PAN-CF產(chǎn)能

俄羅斯HCC公司正將其PAN-CF的產(chǎn)能由1 700 t/a優(yōu)化至2 000 t/a，并計(jì)劃興建2 000 t/a的新廠，使最終產(chǎn)能達(dá)到 1 萬t/a。2015年底可提供12 K和24 K的AF42碳纖維；俄羅斯Affiliate Composite Volokno公司生產(chǎn)PAN原絲，產(chǎn)能800 t/a，供應(yīng)給Argon公司，其PAN-CF產(chǎn)能為500 t/a。

東邦新開發(fā)的高強(qiáng)高模PAN-CF“XMS32”，其強(qiáng)度與模量均比“IMS65”高10%，2015年中期已生產(chǎn)出了預(yù)浸料，并通過開發(fā)納米水平控制的表面改性技術(shù)，使它與樹脂的粘合性產(chǎn)生飛躍式提高。

德國碳纖維發(fā)展聯(lián)盟MAI（由寶馬、奧迪、空客、西門子、SGL、慕尼黑理工大學(xué)和德國聯(lián)邦政府組成）投資800萬歐元，計(jì)劃到2017年將碳纖維生產(chǎn)成本降低90%，由慕尼黑大學(xué)牽頭，現(xiàn)已完成50%的研發(fā)工作。

美國能源部的先進(jìn)制造辦公室（AMO）正執(zhí)行一項(xiàng)計(jì)劃，由田納西大學(xué)牽頭與生物能技術(shù)辦公室一起選擇兩項(xiàng)課題，以可再生的非食品原料制備具有成本競爭優(yōu)勢的高性能碳纖維，開發(fā)的生物基丙烯腈的轉(zhuǎn)化技術(shù)，可使丙烯腈的生產(chǎn)成本低于 1 美元/磅（約2.2美元/kg）。

比利時(shí)Procotex兩年前收購了法國Apply Carbon公司，這是一家專業(yè)從事碳纖維和芳香族聚酰胺纖維研磨和精確切割的廠家，為應(yīng)對CFRP廢料日益增長的形勢，2015年1月興建了“量身定制”的碳纖維上漿劑及短切纖維生產(chǎn)線，生產(chǎn)再生碳纖維非織造布。

我國PAN-CF生產(chǎn)廠家因規(guī)模小且多而散，產(chǎn)品的性價(jià)比又比不過國外產(chǎn)品，先后已有 8 家企業(yè)半途而廢或處于停產(chǎn)狀態(tài)，其中 1 家被其他公司兼并。但尚有 3 ～ 4 家正在興建或籌建新生產(chǎn)廠，如廊坊中安信科技有限公司的1 500t/a PAN-CF與5 000 t/a PAN原絲生產(chǎn)廠將于2015年底完成生產(chǎn)線組裝；四川禾邦集團(tuán)與德國工程公司簽訂了合作協(xié)議，將建設(shè)1 500 t/a T800 PAN-CF及3 200 t/a PAN原絲生產(chǎn)線，包括提供全套工藝技術(shù)軟件，進(jìn)行交鑰匙工程承包；上海石化研究院引進(jìn)了西安康本新材料有限公司的PAN原絲及PAN-CF的全套技術(shù)軟件，而上海申達(dá)公司據(jù)稱擬引進(jìn)國外碳纖維生產(chǎn)線等。還能維持生產(chǎn)的PAN-CF虧損企業(yè)，正開展國內(nèi)外的市場調(diào)研或委托國外公司進(jìn)行國產(chǎn)PAN原絲碳化工藝的探索，以求改進(jìn)。在這種情況下，國家應(yīng)重點(diǎn)支持低成本（降低60%）大絲束PAN原絲及碳纖維，以及采用全新技術(shù)且具有低成本優(yōu)勢的超高性能PAN原絲及碳纖維項(xiàng)目的建設(shè)。

1.2 CFRP的應(yīng)用發(fā)展

下 圖所示為日本CMC公司預(yù)測的全球碳纖維需求量，到2020年約為14萬t，其中一般產(chǎn)業(yè)用途在2015年后將有爆發(fā)性增長，主因是汽車的輕量化和CFRP化

世界碳纖維市場預(yù)測

1.2.1 一般產(chǎn)業(yè)用途

CFRP的一般用途主要有X-光設(shè)備、土木工程和建筑（修復(fù)和增強(qiáng)、建材及橋梁等）、能源相關(guān)領(lǐng)域（風(fēng)電葉片、鈾純化高速離心分離器、深海油田平臺、高壓輸電線電纜芯材、燃料電池電極）、壓力容器（空氣和氧氣瓶、壓縮天然氣瓶、燃料電池用高壓氫氣瓶、輸送油頁巖氣瓶）、汽車部件（汽車外殼、底盤、其他車身結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)軸）等。

其中汽車領(lǐng)域要想大規(guī)模應(yīng)用，涉及：廉價(jià)的大絲束碳纖維的開發(fā)；高速綜合模壓技術(shù)的開發(fā)，包括快速固化樹脂體系、多軸及各種織物的研發(fā)和高壓RTM模壓技術(shù)的開發(fā)；采用熱塑性樹脂的CFRP開發(fā)；二次加工技術(shù)的開發(fā)，包括采用粘合劑的粘接技術(shù)及新的加工方法。

據(jù)日本金沢工業(yè)大學(xué)預(yù)測，2025年全球汽車產(chǎn)量將達(dá)到1.5億輛，相當(dāng)于目前的 3 倍，若其中10%為環(huán)境友好車，且每輛使用50 kg CF，年需求量就高達(dá)75萬t。對此，首先要開發(fā)高性能的碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂（CFRTP）基材及最新的復(fù)合成型系統(tǒng)，以提高熱塑性樹脂的浸漬性和實(shí)現(xiàn)低成本的快速成型，如日本制鋼所等開發(fā)的セミプレグ制法是先將樹脂基體粉末進(jìn)行高壓帶電，利用靜電附著在碳纖維等基材上加熱熔粘而得（如下圖 ）。

セミプレグ制法工藝

最近巴斯夫和SGL已合作完成研發(fā)課題，適用于RTM和注射成型工藝，并實(shí)現(xiàn)快速成型。

SGL、BMW和Augsburg大學(xué)投資了290萬歐元共同開發(fā)適用于汽車部件的CFRTP，為此SGL將變更PAN-CF生產(chǎn)過程各個(gè)階段的工藝參數(shù)，以取得最優(yōu)化的工藝條件。寶馬7系新車將成為汽車工業(yè)第二大CFRP生產(chǎn)項(xiàng)目，主要用于汽車底盤，可減重130 kg，比寶馬i3和i8多。韓國現(xiàn)代汽車在英國的Axon Automotive公司也開始生產(chǎn)CFRP底盤?？梢?，這是大勢所趨。

三菱麗陽擴(kuò)充面向汽車領(lǐng)域的碳纖維基材生產(chǎn)基地，其在德國的子公司TK工業(yè)公司的RTM中間基材多軸織物的產(chǎn)能提高了 1 倍，以適應(yīng)汽車輕量化的需求。2015年三菱麗陽的CFRP銷售額約為600億日元，到2020年可望達(dá)到1 000億日元，其中約400億日元為汽車部件。另外該公司還擴(kuò)大了在泰國的CFRP產(chǎn)業(yè)，主要面向CFRP制的壓縮天然氣（CNG）瓶。

東麗塑料精工公司正擴(kuò)大CFRTP擠出成型、注射成型和模塑件的產(chǎn)能，以倍增其中期目標(biāo)的海外銷售額。目前這3 種的產(chǎn)品構(gòu)成為40%、30%和30%。

在船舶市場方面，Gold Coast Yachts公司與多軸碳纖維增強(qiáng)材料供應(yīng)商Formax共同研制了長53英尺（約1 615 cm）的雙體船。

我國勝利油田勝利工程院的CFRP連續(xù)抽油桿研究也取得突破，已在東辛、勝采、純梁、臨盤等 4 個(gè)采油廠進(jìn)行了16次現(xiàn)場試驗(yàn)，累計(jì)應(yīng)用碳桿23 372 m，最深1 960 m，成功率100%。

1.2.2 航空航天

據(jù)報(bào)道，空客新型飛機(jī)A320 neo的新型發(fā)動(dòng)機(jī)“PW1100J-JM”的葉片結(jié)構(gòu)部件決定選用三菱麗陽的PAN基中模量碳纖維，這是由美國プレート&ホイットニー、德國MTU Aero Engine公司與日本飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)會（JAEC）共同開發(fā)的，具有低燃油消耗、低公害和低噪音的特點(diǎn)，可耐鳥類沖擊，實(shí)現(xiàn)大口徑化和輕量化。

三菱飛機(jī)和三菱重工研制的MRJ飛機(jī)開始進(jìn)行低速飛行試驗(yàn)，機(jī)上某些部件采用了東麗和三菱麗陽的PANCF。

日機(jī)裝最近在東村山制作所導(dǎo)入了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)用CFRP部件的生產(chǎn)設(shè)備，項(xiàng)目投資20億日元，建設(shè)了從CFRP片材積層到燒成的全套生產(chǎn)線。產(chǎn)品將用于空客320 neo的PW1100G-JM發(fā)動(dòng)機(jī)圓形部件，直徑 2 m，月產(chǎn)能為20 ～ 25個(gè)。

東麗向巴西提供了PAN-CF預(yù)浸料，用作新型區(qū)間飛機(jī)“E175-E2”的部件，預(yù)定于2020年投入使用。東麗還將PAN-CF中間基材長期供給美國最大的民用直升飛機(jī)生產(chǎn)廠家Belhelicopter公司，按雙方合同將連續(xù)10年供應(yīng)PANCF預(yù)浸料。其中可乘18人的中型直升機(jī)重10 t，全長20 m，每架飛機(jī)約用 1 t CF預(yù)浸帶，用于機(jī)身和機(jī)架。

三井化學(xué)的金屬樹脂一體化技術(shù)已應(yīng)用于自律型無人飛機(jī)（UAV）的骨架部件，即CFRP與鋁合金的接頭一體化部件。

在航天部件方面，美國NASA正執(zhí)行新的ISAAC計(jì)劃，將多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室研究成果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，其中包括自動(dòng)鋪絲機(jī)（AFP）終端試驗(yàn)機(jī)的機(jī)器人操作，ISAAC機(jī)器人高21英尺（640 cm），其軌道長40英尺（1 219 cm）。

德國MT Aerospace公司為法國Ariane6運(yùn)載火箭生產(chǎn)新一代高效固體推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)的CFRP殼體，如下圖所示。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體及其尺寸

該公司還生產(chǎn)新一代飛機(jī)空客A320用的輕便水箱，采用碳纖維纏繞的高壓容器。

新型飛機(jī)用CFRP水箱

俄羅斯Rostec RT-Chemcomposite公司生產(chǎn)火箭鼻錐和整流罩殼體，如下圖所示，由鋁蜂窩芯和CFRP外殼組成三明治結(jié)構(gòu)。

火箭鼻錐縱切面構(gòu)造

韓國DACC Carbon公司開發(fā)的C/C和C/SiC復(fù)合材料航空航天部件耐高溫?zé)崽幚韸A具、太陽能電池固定物、耐高溫坩堝及電梯剎車片，具有優(yōu)良的熱機(jī)械性能、高導(dǎo)熱性和耐腐蝕性。如下圖所示為部分產(chǎn)品。

C/C和C/SiC部分復(fù)合材料部件

2、 中間相瀝青基碳纖維（MP-CF）

MP-CF纖維

目前MP-CF只有兩大生產(chǎn)廠，其中三菱樹脂公司產(chǎn)能1 500 t/a，商品名“DIALEAD”，具有高純（碳含量99%）、高強(qiáng)、超高模量、高導(dǎo)熱性（導(dǎo)熱系數(shù)約800 W/（m·K））以及優(yōu)良的操作性，并被證實(shí)具有成本優(yōu)勢，目前共有15種產(chǎn)品牌號，其中 2 K和 6 K有 5 種，12 K和16 K有 4 種，短切纖維 4 種，研磨纖維 2 種。其主要性能指標(biāo)優(yōu)良，且層壓性優(yōu)良，具體如下圖所示。

日本石墨纖維公司的MP-CF產(chǎn)品有 5 種，織物16種，產(chǎn)品具有輕質(zhì)、高剛性、熱穩(wěn)定性和高導(dǎo)熱系數(shù)，主要用途為衛(wèi)星天線、反射器、太陽能支架、光具座、大巴部件、儀表倉、支撐結(jié)構(gòu)等。 我國至少有 8 家單位研制，其中上海、撫順、湖南和陜西等公司有望在“十三五”期間實(shí)現(xiàn)小型產(chǎn)業(yè)化。

3 、玄武巖纖維（BSF）

玄武巖纖維

全球BSF生產(chǎn)企業(yè)已發(fā)展到30家左右，其中我國有近20家，但大都處于虧損狀態(tài)。不過正迎來BCF大發(fā)展的黃金時(shí)期，我國有望形成 4 ～ 5 家具有實(shí)力的企業(yè)。

其中，航天拓鑫和浙江石金兩大公司已發(fā)展成龍頭企業(yè)，江蘇天龍剛剛在新三板掛牌上市，而吉林和俄羅斯正合作興建世界最大的產(chǎn)能為 3 萬t/a的BSF企業(yè)，總投資8.05億元，產(chǎn)品將以汽車部件為主，其他能繼續(xù)生存的企業(yè)也各有特色。另外，四川點(diǎn)石玄武巖纖維科技有限公司擁有全套BSF生產(chǎn)設(shè)備，最近在貴州六盤水?dāng)M興建 3 萬t/a的玄武巖生產(chǎn)廠；而東南大學(xué)和浙江石金玄武巖纖維有限公司成立了江蘇省BSF研發(fā)中心。

后起的國外廠家以自己的新技術(shù)、新工藝和新產(chǎn)品加入到國際競爭行列。德國Incotelogy公司開發(fā)了高性能的BSF紡織品和非織造布，包括RFL（間苯二酚-甲醛膠乳）浸漬紗、有色紗、皮芯型導(dǎo)電混雜紗及其高質(zhì)量非織造布，無需粘合劑就可形成非織造布，值得關(guān)注。該公司還代理俄羅斯Kamenny Vek公司高性能BSF“Basfiber”在西歐的銷售業(yè)務(wù)。

4 、對位芳香族聚酰胺纖維（P-ARF）及共聚纖維

P-ARF纖維

目前杜邦和帝人均形成了 3 萬t/a以上的P-ARF生產(chǎn)規(guī)模，但這種壟斷局面正被亞洲新興國家打破。如韓國可隆和曉星兩家公司的產(chǎn)能均為2 000 t/a，且在干噴－濕紡等工藝技術(shù)上形成了自己的專利。

我國目前已有 3 家產(chǎn)能為1 000 t/a的企業(yè)，分別為中藍(lán)晨光、煙臺泰和和蘇州兆達(dá)特種纖維有限公司，另外還有 3家產(chǎn)能在300 ～ 600 t/a的公司。我國的P-ARF總產(chǎn)能雖然只有千噸左右，但在“一帶一路”和“海上絲綢之路”發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，將迎來良好的發(fā)展機(jī)遇。全球第 2 條海底光纜正開始鋪設(shè)，印尼將建設(shè)主要島嶼間的海底光纜，而我國的光纜和P-ARF補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)已基本過關(guān)，可以承接國際大工程項(xiàng)目和滿足國內(nèi)海島建設(shè)的需求。

晨光化工研究院有限公司與四川省紡織研究院共同成立了“高技術(shù)有機(jī)纖維四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，并與四川魯晨新材料有限公司協(xié)作開發(fā)P-ARF防彈制品，而其上級公司“中國化工集團(tuán)公司”收購了世界三大輪胎企業(yè)之一的意大利公司，有望在芳綸子午胎方面找到國際市場，為此計(jì)劃在“十三五”期間將P-ARF的產(chǎn)能擴(kuò)大至5 000 t/a。煙臺泰和新材料和河北硅谷化工也計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)至3 000 t/a。

目前國際油價(jià)的下跌和P-ARF原料的降價(jià)，有利于擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，而亞洲的需求又將引領(lǐng)世界需求的增長，據(jù)預(yù)測到2016 — 2017年其供應(yīng)量將出現(xiàn)緊俏，為此帝人公司計(jì)劃于2016年中期將Twaron和Technora纖維的產(chǎn)能提高20% ～ 30%。

為了搶占中國市場，帝人決定在上海成立亞太技術(shù)中心（TCA），而東麗-杜邦在日本新設(shè)了P-ARF的研發(fā)設(shè)施，以開展在輪胎和橡膠制品方面的特色化研發(fā)，這是為適應(yīng)汽車輕量化和子午胎芳綸化所作的努力，主要研究方向?yàn)樘岣逷-ARF與橡膠界面的粘合強(qiáng)度。據(jù)最新預(yù)測，目前P-ARF的世界需求量為6.1萬t/a，今后將以10%的年均速率發(fā)展。

在新市場開發(fā)方面，美國密執(zhí)安大學(xué)（UM）利用P-ARF的耐熱和絕緣特性，研發(fā)了防止鋰離子電子滲漏和出現(xiàn)安全問題的電池隔膜，可快速釋放電能，預(yù)期將于2016年投放市場。

帝人針對市場對日本建筑物的新要求，集中研發(fā)了用PAN-CF和Twaron纖維混雜增強(qiáng)的次生木板，使剛性和高韌性相結(jié)合。

5、 超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維（UHMWPEF）

UHMWPEF纖維

在2015年3月的法國JEC展覽會上，荷蘭DSM（帝斯曼）公司的UHMWPEF獲得了 3 項(xiàng)大獎(jiǎng)，這也確實(shí)反映了帝斯曼公司的科技成果達(dá)到世界領(lǐng)先水平。其一是采用Dyneema的威力倍增技術(shù)制得的SK99纖維產(chǎn)品，強(qiáng)度為45 cN/dtex，可使防彈背心減輕30%左右的重量；其二是在Dyneema MAX技術(shù)平臺上制取的極低蠕變纖維“DyneemaDM20”，在70 ℃和300 MPa（海中錨固的典型負(fù)荷）下對其進(jìn)行加速蠕變試驗(yàn)，10個(gè)月后該纖維的蠕變延長率僅為0.2%，相當(dāng)于在常溫下放置25年左右的值；其三是超高防切割纖維，采用Dyneema Diamon技術(shù)生產(chǎn)，用其加工的防切割手套比以往產(chǎn)品薄得多且性能不變，按EN388標(biāo)準(zhǔn)測試可滿足 3 級切割等級，重量卻只有普通Dyneema或?qū)ξ环枷阕寰埘０防w維的1/2。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有30余家UHMWPEF生產(chǎn)廠，后起之秀靠生產(chǎn)細(xì)規(guī)格絲和加有石墨烯的特種產(chǎn)品參與國內(nèi)外市場競爭。

6 、聚芳酯液晶纖維（LCPF）

目前全球有 2 家生產(chǎn)LCPF的企業(yè)，其中可樂麗產(chǎn)能為1 000 t/a，而日本KBセーン公司將于2016年將產(chǎn)能由目前的每年數(shù)十噸提高至100 t，商品名為“Zxion”

我國有數(shù)家高校和科研院所研制該纖維，其中浙江三星特種紡織股份有限公司利用東華大學(xué)的技術(shù)，擬興建100t/a的LCPF生產(chǎn)線，并準(zhǔn)備于2015年在新三板掛牌上市。該纖維的最大特點(diǎn)是高強(qiáng)高模、低介電常數(shù)和體積膨脹性，強(qiáng)度為24 cN/dtex，是鋼絲的 7 倍，而密度只有其1/5，延伸率為3% ～ 4%，具有低吸濕率。KBセーン公司的產(chǎn)品主要應(yīng)用于網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、耳機(jī)線、釣魚線等體育休閑用品。PAN-CF和LCPF預(yù)浸料混雜使用新材料，可提高復(fù)合材料的抗沖擊強(qiáng)度。此外還可應(yīng)用于印刷線路板和高頻部件等。

值得重視的是，可樂麗通過在熔紡原料中添加耦聯(lián)劑等措施縮短了生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和低成本，為擴(kuò)大應(yīng)用打開了廣闊天地。

7、 高強(qiáng)聚乙烯醇纖維（K II等）

KII REC纖維

目前可樂麗公司生產(chǎn)的Kuralon KII REC纖維強(qiáng)度為12 cN/dtex，線密度有7、15、17和100 dtex等幾種，短纖維長度有 6 和12 mm兩種，主要用作加工高剛性非織造布等；Kuralon KⅡ EQ纖維的強(qiáng)度為 9 ～ 12 cN/dtex，線密度1.7 ～ 100 dtex，短纖維長度有51和76 mm兩種，主要用作加工高強(qiáng)干法非織造布。

Kuralon KⅡ WN則為水溶性纖維，在80 ℃左右溶于水，纖度有1.7和2.2 dtex兩種，短纖維長度有38和51 mm兩種，具有水解性和熱密封性，主要用途是干法非織造布和隧道等建筑物的堵漏水。

值得注意的是，2014年該公司開發(fā)了創(chuàng)新的聚乙烯醇（PVA）纖維制備工藝，通過優(yōu)化原液、紡絲、拉伸和繞絲各工序，使生產(chǎn)線縮短至原來的1/5，從原料投入至成品其生產(chǎn)時(shí)間由原來的 1 h縮短至10 min，其中拉伸工序由原來的30 ～ 40 s縮短至幾秒，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)省了空間，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，還提高了纖維的均一性。這對我國的維綸企業(yè)將是重大挑戰(zhàn)，一旦其大規(guī)模投產(chǎn)，勢必造成沖擊，因此應(yīng)盡快采取措施，研發(fā)出相應(yīng)的新技術(shù)加以抗衡，同時(shí)應(yīng)開發(fā)添加納米陶瓷微粉的PVA纖維，以提高力學(xué)性能、耐磨性、耐熱性、保濕性、吸音和隔音性、阻燃性和耐化學(xué)腐蝕性。

（五）對我國高性能纖維行業(yè)“十三五”發(fā)展建議

1、 指導(dǎo)思想

國家應(yīng)重點(diǎn)支持“一帶一路”和“海上絲綢之路”沿線所需的高科技纖維及其制品的開發(fā)和應(yīng)用；支持海洋和海島開發(fā)與建設(shè)所需的特種纖維；支持節(jié)能減排特別是應(yīng)對霧霾天氣所需的高新技術(shù)和高性能纖維；支持國防軍工所需的高端裝備及基本材料；支持與安全、耐震和維穩(wěn)相關(guān)的新材料和新技術(shù)的開發(fā)。

2、 建議重點(diǎn)支持的纖維及其應(yīng)用領(lǐng)域

建議國家在“十三五”期間重點(diǎn)支持以下纖維材料及應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)。

光通信用的低損耗光纖和光纜及補(bǔ)強(qiáng)材料、光柵傳感器、中空纖維超濾膜高效凈水裝置、低成本保溫阻燃帳篷；UHMWPEF智能纜繩和網(wǎng)箱、海水淡化中空纖維膜及裝置、深海石油和天然氣鉆井平臺所配套的耐壓管道和長期使用的錨固繩纜、高速巡邏艇、高壓水龍頭；超高性能碳纖維及其全新生產(chǎn)工藝、廉價(jià)CF和CFRP汽車和飛機(jī)輕量化部件、BSF及BFRP汽車部件、快速填海用復(fù)合材料制品、復(fù)合筋、飛機(jī)和汽車芳綸子午胎和抗燃內(nèi)飾、高溫粉塵過濾所需高精度耐高溫纖維針刺濾袋、大型風(fēng)電葉片、浮動(dòng)式深海風(fēng)電葉片、高性能動(dòng)力電池材料、高壓氣瓶和儲罐、CFRP再生技術(shù)和設(shè)備；超高性能纖維及其復(fù)合材料、特種軍服、多功能軍服、航空航天、兵器、艦船等所需新型高性能纖維；高強(qiáng)輕質(zhì)防彈材料、消防服、各種抗燃紡織品、超高壓水龍頭、各種有益于健康的功能紡織品，等。

（六） 結(jié)語

高性能纖維的低成本化和超高性能纖維的研發(fā)是今后的重要發(fā)展方向。目前國內(nèi)一些尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的高性能纖維基本品種，有望在“十三五”期間實(shí)現(xiàn)突破。預(yù)計(jì)到2020年我國將基本配齊所需的高性能纖維和功能性纖維，某些品種將具有國際競爭力，但PAN-CF和P-ARF等少數(shù)品種與國外產(chǎn)品仍將存在較大差距，需業(yè)界共同努力。

——國內(nèi)首家新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的生態(tài)平臺，集聚極采、搶單、科研創(chuàng)新、金融服務(wù)、物流服務(wù)、產(chǎn)業(yè)資訊等服務(wù)版塊，聯(lián)合高等院校、科研機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)服務(wù)于新材料產(chǎn)業(yè)相關(guān)上下游企業(yè)，旨在運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)思維”解決企業(yè)交易難、推廣難、融資難以及科研成果轉(zhuǎn)化率低等問題，幫助企業(yè)降低銷售、采購成本，提升效率，拓展全球市場。

       佛山市華大紡機(jī)有限公司是一家致力于各種行業(yè)特殊用（高性能纖維化纖）纏繞機(jī)（收卷機(jī)、卷繞機(jī)）的專業(yè)設(shè)計(jì)，開發(fā)及生產(chǎn)的公司。本公司擁有各類加工設(shè)備30余臺（套），員工50余人，其中專業(yè)技術(shù)人員10余人。 長期為用戶提供專業(yè)信息、設(shè)備技改、生產(chǎn)技術(shù)咨詢等多方面業(yè)務(wù)。本公司擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，以及資深的工程師，為設(shè)計(jì)每一個(gè)新設(shè)備與技改配件奠定了基礎(chǔ)。公司技術(shù)開發(fā)處通過不斷改進(jìn)創(chuàng)新，成功地開發(fā)出變頻調(diào)速電子恒張力纏繞機(jī) ，產(chǎn)品投入市場后得到了用戶高度評價(jià)。