比肩碳纖維！聽超高分子量聚乙烯纖維述說“化纖強國夢”

超高分子量聚乙烯纖維與對位芳綸、碳纖維并稱當今世界三大高科技特種纖維，具有強度高、模量高、質(zhì)量輕、防彈、防刺、防割、防海水性好、耐化學腐蝕、抗紫外線、耐磨度高、耐低溫等顯著優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于國防軍工、航空航天、安全防護、工程建筑、海洋漁業(yè)、民用紡織品等領(lǐng)域。目前，我國已成為全球最大的超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)和出口國，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增長，產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)提升，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，并且打破了長期以來國外技術(shù)壟斷和產(chǎn)品禁售的局面。

 打破國外產(chǎn)品技術(shù)壟斷

國外：

20世紀70年代末期，荷蘭DSM公司首次研發(fā)出以十氫萘為溶劑的干法紡絲技術(shù)，制得超高分子量聚乙烯纖維，并于1990年實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

日本Toyobo公司通過與其合資建設(shè)了生產(chǎn)線。

美國Allied Singal公司（于1990年被Honeywell兼并）在購買DSM專利的基礎(chǔ)上，開發(fā)了以白油為溶劑的濕法紡絲技術(shù)，并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

由于超高分子量聚乙烯纖維在航空航天、國防軍工等領(lǐng)域有著不可替代的作用，是涉及到國家安全的敏感戰(zhàn)略物資。為實施戰(zhàn)略物資的控制和壟斷，西方發(fā)達國家長期以來禁止向我國轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)技術(shù)和銷售產(chǎn)品。

我國：

為打破國外技術(shù)壟斷，我國東華大學（原中國紡織大學）于1984年開始研究濕法紡絲技術(shù)，1997年進行了小試，1999年實現(xiàn)了擴試生產(chǎn)，此后該技術(shù)被國內(nèi)多家企業(yè)廣泛采用，得到快速發(fā)展。

中國紡織科學研究院干法紡絲技術(shù)則于2000年取得了突破，2006年在中國石化南化集團研究院中試裝置成功生產(chǎn)。2008年起由中國石化儀征化纖公司獨家應(yīng)用進行工業(yè)化生產(chǎn)。

提升國際市場競爭力

我國超高分子量聚乙烯纖維行業(yè)已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)不斷進步，產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)提升，應(yīng)用領(lǐng)域加快拓展，構(gòu)建了較強國際競爭力。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

一形成了產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展

進入21世紀后，我國加大了高技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)化進程。特別是自2007年起，國家發(fā)展改革委設(shè)立高技術(shù)纖維專項扶持計劃，超高分子量聚乙烯纖維規(guī)模由百噸級邁上千噸級；此后經(jīng)過十年快速增長，我國成為全球超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)大國。目前我國超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)企業(yè)已近20家，2018年總產(chǎn)能達25680噸，占全球的68%；總產(chǎn)量17350噸，占全球的61%；進口650噸，出口4635噸。

二構(gòu)建了較強的國際市場競爭力

在產(chǎn)品質(zhì)量方面，除了少量高端產(chǎn)品外，其余均已達到國際領(lǐng)先水平。在生產(chǎn)成本方面，我國超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)成本比國外低20%以上。在生產(chǎn)技術(shù)方面，我國同時擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的干法和濕法兩種超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)技術(shù)。

三遏制了國外壟斷暴利

2000年之前，在西方發(fā)達國家超高分子量聚乙烯纖維技術(shù)和市場壟斷期間，每噸產(chǎn)品價格約在100萬元左右（400D產(chǎn)品，下同），同時對我國禁售。隨著我國超高分子量聚乙烯纖維逐步產(chǎn)業(yè)化，國外逐步放開對我國銷售中低端產(chǎn)品。近年來，我國該產(chǎn)品產(chǎn)能和產(chǎn)量快速增長，市場價格逐步走低，目前已降至10萬元/噸左右。這將有利于拓展市場應(yīng)用，提升市場需求。

四拓展了民用紡織品領(lǐng)域

目前，我國超高分子量聚乙烯纖維在民用和軍用的比例約為7:3。民用市場具有需求量大、穩(wěn)定性好、應(yīng)用領(lǐng)域廣等特點，拓展民用市場有助于行業(yè)健康發(fā)展。我國是紡織服裝生產(chǎn)消費大國，隨著超高分子量聚乙烯纖維在涼席、床單、沙發(fā)墊、高強縫紉線、牛仔面料等民用紡織領(lǐng)域的拓展，市場價格逐步走低，未來市場前景較好。

產(chǎn)品應(yīng)用：軍民兩相宜

軍工、航天領(lǐng)域

01 | 利用其高強耐磨的防護性能，應(yīng)用于裝甲車輛的防護板、坦克的防護內(nèi)襯、防彈頭盔、盾牌、防彈衣、防雷靴、防暴毯、防切割手套、輕型復(fù)合裝甲、戰(zhàn)地醫(yī)院、戰(zhàn)地帳篷等方面。

02 | 利用其介電常數(shù)低、介電損耗低、聲吶透過率高等性能，應(yīng)用于天線整流罩、導(dǎo)彈罩、雷達防護外殼罩等方面。

03 | 利用其輕質(zhì)高強性能，應(yīng)用于軍艦和裝甲車纜繩與牽引繩、水雷系留索、降落傘繩等軍用繩索。

04 | 利用其強度高、抗沖擊、質(zhì)量輕等性能，應(yīng)用于飛機翼尖結(jié)構(gòu)、飛船結(jié)構(gòu)、浮標部件、無人機外殼、特種傘材等方面。

民用領(lǐng)域

近年來，我國超高分子量聚乙烯纖維在民用產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用得到了大幅度拓展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨于合理。2018年，我國超高分子量聚乙烯纖維消費總量13365噸，其中繩網(wǎng)領(lǐng)域用量3320噸（占24.8%），手套領(lǐng)域用量4945噸（占37.0%），防彈防護領(lǐng)域用量3530噸（占26.4%），織造領(lǐng)域用量1570噸（占11.8%）。

利用其輕質(zhì)高強、耐磨、耐腐蝕、抗紫外等性能，應(yīng)用于負力繩索、重載繩索、救撈繩、拖拽繩、帆船索和釣魚線等方面，包括超級油輪、海洋操作平臺、燈塔等的固定錨繩；應(yīng)用于海洋捕撈拖網(wǎng)、大型海洋養(yǎng)殖網(wǎng)箱；應(yīng)用于工程施工吊繩、安全帶、安全網(wǎng)、家庭逃生繩索等。還可作為增強劑在材料中使用，如通過在混凝土中加入超短纖維，提高混凝土的抗震、抗沖擊性能；利用其生物相容性等性能，在人造骨骼關(guān)節(jié)中加入超高分子量聚乙烯纖維，增強人造關(guān)節(jié)的強度和耐磨性能。

未來行業(yè)發(fā)展方向

技術(shù)研發(fā)

在技術(shù)研發(fā)方向方面，超高分子量聚乙烯纖維發(fā)展方向如下：

一研發(fā)高強度、高質(zhì)量穩(wěn)定性產(chǎn)品

超高分子量聚乙烯纖維高端產(chǎn)品的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在強度高、質(zhì)量穩(wěn)定性好。我國超高分子量聚乙烯纖維產(chǎn)品強度可達38CN/dtex，但與日本東洋紡的45CN/dtex高強產(chǎn)品相比，還有較大差距，質(zhì)量穩(wěn)定性還需進一步提升。

二研發(fā)抗蠕變產(chǎn)品

據(jù)報道，荷蘭DSM公司已研發(fā)出極低蠕變纖維（Dyneema DM20），在70℃和300 MPa（海中錨固的典型負荷）下加速蠕變試驗，10個月后蠕變延長率僅為0.2%，相當于在常溫下放置25年左右。我國相關(guān)企業(yè)也在加快抗蠕變纖維研制。

三研發(fā)高等級耐切割產(chǎn)品

我國高等級耐切割纖維已經(jīng)批量生產(chǎn)，但生產(chǎn)穩(wěn)定性還需提升。

四研發(fā)系列化有色絲

針對超高分子量聚乙烯纖維染色性能差問題，國內(nèi)已研發(fā)生產(chǎn)有色纖維，但品種尚不夠豐富，未來需完善標準色卡，形成有色絲系列化。

五研發(fā)改性產(chǎn)品

研發(fā)細旦、異型纖維產(chǎn)品，滿足民用紡織品舒適感的需求。通過復(fù)合技術(shù)、加工技術(shù)，滿足材料增強、功能改性的需求。

六研發(fā)低成本生產(chǎn)技術(shù)

通過持續(xù)技術(shù)升級、節(jié)能降本等措施，降低生產(chǎn)成本，跟蹤研究熔融紡絲低成本制備技術(shù)進展。

 應(yīng)用領(lǐng)域拓展 　

利用其良好的導(dǎo)熱性能，拓展其在民用夏季紡織品的應(yīng)用；

利用其強度高特點，拓展其在家用、產(chǎn)業(yè)用等紡織增強領(lǐng)域的應(yīng)用；

通過與其他特種纖維優(yōu)勢互補協(xié)調(diào)效應(yīng)，研制高強復(fù)合材料，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域；

利用價格優(yōu)勢，替代碳纖維、對位芳綸等應(yīng)用領(lǐng)域；

通過材料升級，替代尼龍、滌綸工業(yè)絲等部分應(yīng)用領(lǐng)域。

行業(yè)規(guī)范發(fā)展

在行業(yè)規(guī)范發(fā)展方面，超高分子量聚乙烯纖維發(fā)展方向如下：

一推進行業(yè)協(xié)同、理性發(fā)展，避免惡性競爭

既要保持市場競爭活力，推動淘汰落后、產(chǎn)業(yè)升級；又要防范非理性發(fā)展、惡性競爭，危害行業(yè)整體競爭力。

二完善超高分子量聚乙烯纖維應(yīng)用標準

我國超高分子量聚乙烯纖維屬于新興產(chǎn)業(yè)，隨著應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，需不斷完善相關(guān)應(yīng)用標準，確保下游產(chǎn)品規(guī)范應(yīng)用、性能指標和產(chǎn)品質(zhì)量。

三加強品牌建設(shè)，品牌建設(shè)是打造國際競爭力的有力支撐

四要加強保護知識產(chǎn)權(quán)

來源：《中國化工信息》

作者：中國石化儀征化纖有限責任公司 劉春盛