碳纖維、芳綸、高強高模聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、玄武巖纖維……他們有一個共同的名字：高性能纖維。在纖維的“大家族”中，高性能纖維是當之無愧的最“硬核”纖維。過去幾十年來，以碳纖維為代表的高性能纖維是世界各國武器裝備研發(fā)生產(chǎn)不可或缺的戰(zhàn)略物資，該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平也是國家實力的象征之一，更是未來低碳及先進制造業(yè)輕量化、抗腐蝕等科技進步的共性核心技術，是國家制造業(yè)和低碳經(jīng)濟的核心競爭力之一。
2018年，我國高性能纖維的研究技術水平取得了很大進展，與發(fā)達國家先進水平的差距大幅縮小。
來自中國化學纖維工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國高性能纖維初步估算總產(chǎn)能約為13萬噸，產(chǎn)量約為6萬噸。其中，T300、T700、T800碳纖維已全部實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，T1000級、M40、M40J、M55J等高強高模碳纖維已具備了小批量制備能力，已經(jīng)涵蓋高強、高強中模、高模、高強高模4個系列碳纖維。間位芳綸、聚苯硫醚纖維和連續(xù)玄武巖纖維等實現(xiàn)快速發(fā)展，產(chǎn)能突破萬噸，技術水平達到國際先進。對位芳綸、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維等實現(xiàn)千噸級產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，填補國內(nèi)空白，打破國外壟斷。
發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢
細分市場增長明顯
2018年，基于產(chǎn)業(yè)政策支持不斷加大、研究技術水平不斷提高，我國高性能纖維的發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢，各細分市場增長明顯。
據(jù)中國化學纖維工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在PAN基碳纖維領域，2018年，國內(nèi)PAN基碳纖維產(chǎn)量約為8000噸，較2017年增長約1400噸，生產(chǎn)實現(xiàn)大幅增長，產(chǎn)品價格平均上漲15%左右。國內(nèi)市場對碳纖維需求快速增長，總消費量超過22000噸，建筑補強領域用量基本穩(wěn)定，壓力容器、風力發(fā)電用量增長較快，特別是大絲束碳纖維用量增長快。此外，汽車零部件、大飛機和軍工領域用量也有一定增長。
在間位芳綸領域，2018年，國內(nèi)間位芳綸產(chǎn)量實現(xiàn)小幅增長，約為9000噸，產(chǎn)品應用以過濾材料和防護材料為主。在對位芳綸領域，2018年，國內(nèi)對位芳綸行業(yè)產(chǎn)量實現(xiàn)小幅增長，超過2000噸。國內(nèi)市場呈供不應求態(tài)勢，國內(nèi)對位芳綸需求已超過10000噸，但80%仍需依賴進口。光纜通信、防彈材料、汽車工業(yè)等領域需求增長較快，其中光纖領域用量約占60%左右，汽車領域（膠管、剎車片等）用量約占20%。
在超高分子量聚乙烯纖維領域，2018年，超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)量為15000~20000噸，全年市場需求旺盛且保持持續(xù)增長。其中，繩纜領域用量較為穩(wěn)定，產(chǎn)品主要是海洋用繩纜，纖維價格偏低；手套領域用量略有增長，目前用量約占總量的50%，制品以出口為主，國外特別是歐盟的訂單持續(xù)增加且穩(wěn)定；防彈領域市場需求旺盛，特別是高端產(chǎn)品供不應求。
在聚苯硫醚纖維領域，2018年，國內(nèi)聚苯硫醚纖維產(chǎn)量略有增加，約為5500噸，主要原因是受環(huán)保因素影響，下游濾料行業(yè)需求增長，但市場價格表現(xiàn)平穩(wěn)，并未出現(xiàn)大起大落。值得一提的是，各生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品規(guī)格仍集中在1.2D~2D，應用領域集中在耐高溫過濾材料。
在連續(xù)玄武巖纖維領域，2018年，我國連續(xù)玄武巖纖維產(chǎn)量為20000~25000噸， 主要應用領域集中在短切紗、土工格柵、復合管道、汽車輕量化相關部件等。其中，絕大多數(shù)用在高速公路、市政道路等領域，在汽車輕量化及復合材料領域的應用也在逐漸加大。
基于這些細分市場領域需求不同程度的增長，東華大學纖維材料改性國家重點實驗室副主任余木火認為，中國制造業(yè)有巨大潛在市場，有望引領高性能纖維、尤其是輕量化復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“我國各行業(yè)都開始嘗試使用復合材料，風電、大型客機、高鐵、汽車、建筑、海洋、化工等行業(yè)已走在應用前列。”他說道。
龍頭企業(yè)紛紛擴產(chǎn)
競爭實力穩(wěn)步提升
正是基于這種良好的市場態(tài)勢，近兩年來，各相關企業(yè)紛紛鉚足了勁，在擴產(chǎn)、擴能上下功夫，以不斷提升市場競爭力。
今年3月，光威復材發(fā)布公告稱，擬在包頭和墨西哥設立子公司。其中，包頭子公司擬建設面向民品市場、以大絲束碳纖維為主要產(chǎn)品的碳纖維生產(chǎn)項目，助力公司民品業(yè)務發(fā)展，完善公司在碳纖維行業(yè)的全產(chǎn)業(yè)鏈布局；墨西哥子公司擬建設碳梁項目，以滿足客戶風電業(yè)務全球布局對公司碳梁供應的時效性和服務需求。
中復神鷹在青海西寧投資了年產(chǎn)2萬噸高性能碳纖維及配套原絲項目。該項目投資額為50 億元，總體規(guī)劃分兩期進行建設。中復神鷹表示，這是公司產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局的一項重要舉措，在開拓新市場及延伸企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的同時，計劃將此項目作為上下游產(chǎn)業(yè)結(jié)構及產(chǎn)品聯(lián)動的重要支撐平臺，實現(xiàn)上下游產(chǎn)品導向性開發(fā)，助力國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)做優(yōu)做強。
據(jù)了解，5月，該項目一期年產(chǎn)1萬噸高性能碳纖維及配套原絲項目已正式動工，根據(jù)規(guī)劃將于2020下半年投產(chǎn)，2021年將形成年產(chǎn)6000噸高性能碳纖維規(guī)模，2022年將形成年產(chǎn)4000噸高性能碳纖維規(guī)模，屆時將極大提高國產(chǎn)高性能碳纖維的自主保障能力。
泰和新材也在寧夏和煙臺兩地進行布局。其中，在寧夏建設的 3000 噸/年對位芳綸項目現(xiàn)已動工，預計今年年底或 2020 年初完工投產(chǎn)；煙臺產(chǎn)業(yè)園 12000 噸/年間位芳綸、12000 噸/年對位芳綸項目也計劃今年動工，2022年底將完成二期項目。
中化國際也積極布局全產(chǎn)業(yè)鏈，致力于成為全球第一梯隊的芳綸供應商。其位于江蘇儀征的年產(chǎn)500噸的紡絲工廠已順利投產(chǎn)，產(chǎn)品銷售穩(wěn)定，目前正積極推進在軍工防護、電子通信、汽車輕量化、運動器材領域的下游產(chǎn)品開發(fā)和應用測試，在防彈頭盔、汽車膠管、通信光纜等產(chǎn)品領域已通過權威機構的檢測認證。而年產(chǎn)5000噸對位芳綸項目預計將在2020年形成產(chǎn)能，投產(chǎn)后中化國際將成為該領域全球第三的供應商。據(jù)悉，該項目的相關核心技術已形成完整的專利和專有技術體系，將打破國外長期壟斷。
整合產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢資源
上下游須聯(lián)合攻關
隨著制造業(yè)智能化的深入發(fā)展，必然對材料提出新要求。那么，在此背景下，高性能纖維亟待突破的技術有哪些？其接下來的研發(fā)方向是什么？
在吉林化纖集團董事長宋德武看來，未來，企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈上的分工會更加細致。對于碳纖維而言，大絲束碳纖維會越來越受歡迎，細旦化、差別化將是未來研發(fā)方向，原絲生產(chǎn)將越來越受重視。
復材本身具有各項異性力學性能，給設計分析工作帶來一定困難。中國商飛北京民用飛機技術研究中心副總設計師徐吉峰表示，相比傳統(tǒng)金屬結(jié)構，復合材料在飛機上的應用提出了新的技術挑戰(zhàn)，帶來了一系列待突破的關鍵技術，如連接分析、穩(wěn)定性、損傷容限、適墜性、大開口、閃電防護、防火耐燃、防除冰、層間分析等。
中車青島四方機車車輛股份有限公司副總工程師丁叁叁認為，軌道車輛未來的發(fā)展趨勢是追求高速、高效、綠色、智能，這些都需要更輕、更強的材料。因此，以輕量化為核心的綜合解決方案是未來技術的基礎，應重點解決強度、剛度、疲勞、腐蝕、噪聲及防火等各性能矛盾間的平衡及一體化。同時，還要提高產(chǎn)品的效能，以應對傳統(tǒng)結(jié)構與材料日益突顯的瓶頸，材料須輕量化、減沖擊、提載重、高耐候、高可靠、高可用、高壽命、少維護。
在新能源汽車輕量化技術的研發(fā)上，國際汽車輕量化綠色科技聯(lián)盟執(zhí)行會長陳平生認為，需要更安全、更節(jié)能、更環(huán)保，且利于智能制造模塊化集成，通過零部件結(jié)構設計優(yōu)化與CAE模擬分析、高強輕量化材料及先進制造技術的量化應用，實現(xiàn)量產(chǎn)車型的輕量化。
中國化學纖維工業(yè)協(xié)會副秘書長呂佳濱指出，要在加工體系智能化上發(fā)力，發(fā)展生產(chǎn)流程的信息化、智能化及產(chǎn)品的可追溯性，推廣智能工廠、智能車間示范應用，提高高性能纖維生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，擴大市場應用。同時，還要加快實現(xiàn)原料體系專業(yè)化配套定制。碳纖維、高強高模聚乙烯、聚酰亞胺纖維等生產(chǎn)的單體、溶劑、上漿劑等實現(xiàn)專業(yè)化標準化定制。開發(fā)與高性能纖維相匹配的紡絲油劑、上漿劑和纖維評價表征技術，提升產(chǎn)品適用性，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
“近幾年，通過系列產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，我國進一步明確了關鍵基礎材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標和任務，為持續(xù)推動化纖行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構升級、產(chǎn)業(yè)結(jié)構升級、技術結(jié)構升級，實現(xiàn)化纖行業(yè)科學發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展提供方向。在高性能纖維接下來的發(fā)展上，須整合新材料產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢資源，鼓勵上下游企業(yè)和產(chǎn)學研聯(lián)合攻關，集中力量重點突破核心技術的產(chǎn)業(yè)化應用?！?span style="font-style:inherit;font-weight:700;font-size:inherit;line-height:inherit;font-family:"vertical-align:baseline;">中國工程院院士蔣士成說道。
