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超高分子量聚乙烯纤维受青睐

“新材料已成为世界各国必争的战略性新兴产业,是当前最重要、发展最快的科学领域之一。超高分子量聚乙烯纤维是世界三大高性能纤维之一,可广泛应用于防弹防爆、工业防护、航空航天、海洋工程、深海渔业、生命健康等领域,是关系到国家安全和经济发展的重要战略性高性能材料。”1226日,在江苏盐城召开的超高分子量聚乙烯纤维产业链创新论坛暨分会年会上,中国纺织工业联合会副会长、中国化学纤维工业协会会长端小平说道。

本次会议由中国化学纤维工业协会主办,中国化学纤维工业协会超高分子量聚乙烯纤维分会、江苏神鹤科技发展有限公司承办。会议以“凝聚行业共识促进协同发展”为主题,旨在加强超高分子量聚乙烯纤维企业间的合作,搭建有效合作平台,促进产业链协同发展,推动我国超高分子量聚乙烯纤维产业持续、健康发展。

中国纺织工业联合会副会长、中国化学纤维工业协会会长端小平,中国工程院院士蒋士成,工信部消费品司调研员陈新伟,中国化学纤维工业协会副会长贺燕丽,江苏省盐城市副市长崔浩、副秘书长郝瑞耀,江苏省盐都区副区长肖乐农、李微莎,中国化学纤维工业协会超高分子量聚乙烯纤维分会会长、江苏神鹤科技发展有限公司董事长郭子贤,以及盐城市发改委、经信委、科技局、盐城市纺织协会等部门主要负责人应邀出席了会议。

会议第一部分由中国化学纤维工业协会副会长王玉萍主持,第二部分由东华大学研究院副院长王华平主持。

拥有多元特性 应用前景广阔

东华大学材料科学与工程学院教授王依民讲述了国内外高性能纤维,特别是超高分子量聚乙烯纤维的发展简史,并对其目前的发展现状,从材料、工艺、装备和新产品开发到如何持续、健康发展提出自己的思想和建议。他表示,目前,超高分子量聚乙烯纤纤维产量低,生产成本高,最大力学性能远未达到,尤其在强度方面;抗蠕变、耐热性以及与基材的亲和性有待提高。超高分子量聚乙烯纤对时间的依赖性太强,短期负荷冲击性能较好,但长期负荷会表现出明显的蠕变,从这个意义上讲,PE纤维还算不算真正的高性能纤维。

东华大学研究院副院长王华平表示,高性能纤维对外界力学、化学、高温、燃烧、辐射等不易产生反应,在恶劣条件下能保持纤维本身的性能,是我国关键的战略材料,主要应用于工业、国防、医疗、环境保护和尖端科学领域。他围绕高性能纤维加工技术的稳定化、清洁化、智能化,以及实现产品的低成本化、规模化和高稳定化,重点讲述了以下几个问题:提高产品性能的一致性、稳定性和可靠性,满足下游用户应用需要;发展生产流程的信息化、智能化及产品的可追溯性,精准定位生产中出现的问题,根据实时生产信息快速解决问题;推广智能工厂、智能车间示范应用,推动现代信息技术在共性能纤维行业应用。

农业部绳索网具产品质量监督检验测试中心教授级高工马海有介绍,中国水产科学研究院东海所、农业部绳网检测中心联合纤维和绳索厂经过十多年研究,在材料改性和复合技术方面积累了大量数据,通过了发达国家第三方检测和特种行业的使用认可。以聚合物改性创立新型复合模式,改性聚合物基于环保、合金效果,比单组分更耐疲劳、海水、耐磨和长寿,改性聚合物复合技术应用到其他材料也得到可喜的效果,可应用到海洋工程吊装索具、智慧缆、脐带缆等特殊行业。

中国石化仪征化纤公司高纤生产中心代表在主题演讲中介绍了超高分子量聚乙烯纤维在劳动防切割、家纺织物、服装面料、渔线等民用领域的应用及前景,通过对近年来的市场变化情况进行分析,预测未来市场发展趋势,并对行业健康发展提出建议。

鲁普耐特集团有限公司副总经理姜润喜主要介绍了超高分子量聚乙烯纤维绳缆制作工艺流程,以及其在园林树艺、架线牵引、舞台特技、安全救援、军事防御、起重吊装、矿山开采、船舶系泊、拖船救助、离岸作业、海洋渔业、休闲海洋、航空航天等众多领域的应用。

龙头企业引领 产品竞争力持续提升

郭子贤在《超高分子量聚乙烯纤维工艺和装备发展方向》的演讲中介绍,江苏神鹤科技发展有限公司是中国第一家参与研发高强高模聚乙烯纤维成套装备技术的企业,根据纤维生产工艺的要求,从前纺到后纺,经过近20年的研究摸索,成功开发了单机年产能30~300吨的产业化工程技术,打破国际垄断、填补了国内该领域产业化装备的空白。在长达十几年的研发与推广过程中,神鹤解决了高强高模聚乙烯纤维在生产中遇到的各种难题,通过装备手段解决了纺丝溶液制备过程中遇到的大分子缠绕现象,并利用多年来在化纤设备领域积累的经验,研发出纺丝后段高效、安全的萃取、干燥专用设备以及适应超高拉伸的专用装备。

他指出,高强高模聚乙烯纤维具有优异的力学性能和物理、化学性能,已满足于安全防护、航空航天、海洋工程等诸多领域的需求,但也存在生产成本高、易蠕变老化、耐高温性差等缺点,大大限制了其应用领域范围的拓展,是当前也是今后一段时间内亟待解决的技术难题。“近几年,我们通过深入了解和掌握客户需求,及时调整研发方向,从而确立了以进一步降低生产成本,提高产品品质,克服以往断点平衡的工艺路线的缺点,消除了既有工艺路线所造成的纤维各项指标不稳定的局面。”郭子贤说道。

中国科学院宁波材料所研究院陈鹏的演讲主题为《高强型超高分子量聚乙烯纤维性能研究进展》,从树脂聚合、纤维成型、复合材料制备等方面,讲述了自主研制高强型超高分子量聚乙烯纤维以及进一步完善技术链与产业链的潜在途径。

他指出,我国自上世纪90年代末实现高强型超高分子量聚乙烯纤维的产业化生产以来,产业规模不断扩大,纤维性能持续提高。目前,国产高强型超高分子量聚乙烯纤维在综合性能上相当于荷兰DSM公司的Sk7系列产品,基本满足防弹、防爆、防切割等应用需求。但在超高强、耐蠕变等高端产品领域,国产纤维与DSM公司的Sk99DM20系列产品仍有显著差距。

南通强生石墨烯科技有限公司研发总监马立国的演讲主题为《石墨烯改性超高分子量聚乙烯纤维的性能及特点》,主要介绍了强生通过在制备超高分子量聚乙烯纤维的过程中进行改性石墨烯的复合,来改善超高分子量聚乙烯复合纤维的强度及其他性能。该复合纤维具有优异的力学性能、抗热性能、抗菌防螨性能,拉伸强度能够达到30-40cN/dtex,同时该复合纤维还有优异的抗紫外、防切割等性能。

湖南中泰特种装备有限责任公司董事长高波的演讲主题为《超高分子量聚乙烯纤维在防护领域的应用》。据他介绍,目前,世界超高分子量聚乙烯纤维总生产能力3.48t/a左右,其中荷兰约0.6t/a,美国约0.3t/a,日本约0.32t/a,中国约2.36t/a。我国产能已占世界总产能的62%,产能在1000t/a以下的企业居多,20多家生产企业中年产千吨级企业仅8家。

中泰公司是国内率先实现超高分子量聚乙烯纤维千吨级产业化生产的企业,全面打破了国际垄断,成为超高分子量聚乙烯纤维的主要生产商;中泰还是国内首次实现连续式宽幅超高分子量聚乙烯纤维无纬布产业化制备的企业,解决了军警用防护材料的自主化;中泰是世界首创超高分子量聚乙烯纤维防弹、防刺材料产业化生产的企业。

高波表示,超高分子量聚乙烯纤维的发展十分迅速,上世纪80年代以前,其世界平均年增长率为8.5%,进入80年代以后,其年平均增长率高达15%-20%。而我国的平均年增长率在30%以上。由于超高分子量聚乙烯纤维有众多的优异特性,它在高性能纤维市场上,包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势,在现代化战争和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。

对于超高分子量聚乙烯纤维的未来发展,高波提出以下建议:随着防护领域要求的提高,努力提升基础的PE纤维的品质;防护材料UD及防弹防刺材料有待继续开拓应用和产品的细分化;提升防护材料附加值,使产业良性循环,成为纤维完整产业链的标志性企业。

上下游协同进步 实现行业可持续发展

端小平指出,经过多年发展,我国超高分子量聚乙烯纤维行业取得重大突破。主要表现在:第一,国产超高分子量聚乙烯纤维已具备规模化生产能力,拥有自主知识产权的干法和湿法两种制备技术,产品质量达到国际先进水平,国际市场竞争力不断提高,纤维及制品出口超过50%。第二,超高分子量聚乙烯纤维产业链的新产品研发频率不断加快,高品质树脂、高强度纤维、细旦化纤维等产品极大满足了国内缆绳、防弹、手套三大领域的应用需要,特别值得一提的是民用市场的拓展,下游面料企业利用超高分子量聚乙烯纤维良好的导热性能开发了纯纺机织布,用于凉席、床单等家用纺织品的面料,具有较好的凉感性能,在市场中保持增长态势。在此基础上,近两年,超高分子量聚乙烯纤维行业保持了良好的发展态势,全国产量突破9000吨,全行业开工率在70%以上,各应用领域用量都有不同程度增长。第三,企业效益持续改善,行业重点企业保持了较好赢利水平,生产经营状况整体好转,行业已逐步进入良性发展轨道,为将来可持续发展以及做优做强奠定了坚实基础。

同时,也需要清醒地认识到,与荷兰、美国、日本等发达国家相比,我国超高分子量聚乙烯纤维仍存在产品质量不稳定、系列化程度低、附加值不高、高端产品供给不足等问题,究其原因主要是生产与应用脱节、企业间缺乏有效交流合作等,导致行业发展碎片化。

对于行业未来发展,端小平提出以下3点建议:一是响应中央号召融合发展,要把原料企业全部吸纳进来,因为原料企业与其他纤维不同,对产品的开发和质量的提升影响较大。二是将技术进步的方向聚焦在低成本和高温抗蠕变,因为这关系到其未来的市场规模。三是理性、有节奏的发展,避免恶性竞争。这其中,以神鹤为代表的龙头企业要主动承担行业责任,主动为客户着想,有计划地安排设备投放,保护客户利益,维护行业稳定。

在高端访谈环节,蒋士成、贺燕丽、江苏九九久特种纤维制品有限公司董事长杨建文、上海海春纺织科技有限公司董事长陈波、北京航天安泰科技有限公司副总经理杨颖就超高分子量聚乙烯纤维未来发展提出了相关建议。

蒋士成指出,超高分子量聚乙烯纤维是高性能纤维中的一个重要品种,也是发展比较健康的一个品种,经过多年发展,形成了一定的规模优势,有些产品已经达到国际先进水平,为下一步的加快发展提供了可能。今后,将在军事、产业用、民用等领域都有非常大的发展前景。未来,在研发上,超高分子量聚乙烯纤维在耐热性、抗蠕变、强度等方面仍有较大的提升空间,下一步,在国家政策的支持下,可形成相关技术联盟、技术中心,为研发提供支持,同时,加强与市场的对接,使得超高分子量聚乙烯纤维在产品性能、品种、质量等方面更上一个新台阶。

贺燕丽解读了国家对相关高性能纤维的支持政策,她认为,超高分子量聚乙烯纤维特性多元化,应用前景广阔,是具有比较优势的产业。国家对高性能纤维及织品在政策上一贯是给予支持的,这在国务院、工信部、发改委、科技部出台的很多支持政策中都有所涉及。另外,国家也有这方面的专项资金给予重点支持,在利好的政策下,企业应该不断努力,解决抗高温、抗蠕变等问题,这样,超高分子量聚乙烯纤维的市场前景将会更好。同时,下游企业国家也应该给予支持,使上下游实现协同发展,让超高分子量聚乙烯纤维更好地服务于我国的国防航空和民生经济。

杨建文表示对未来市场充满信心。他认为,超高分子量聚乙烯纤维在防弹头盔、防弹衣、战地医院、战地帐篷、防护手套、船用绳缆、甲板防弹、鞋面、混凝土、桥梁防护、风力发电等领域都会有较好的发展前景。

陈波介绍其公司在产品研发中主要运用了超高分子量聚乙烯纤维的冰凉感特性,将其应用在床垫、枕套等家纺产品中,市场行情比较好。在研发中,其公司和纱线企业逐步解决了超高分子量聚乙烯纤维由于强度高在织布中易断裂、容易损伤设备的问题;解决了其切割以及颜色单一的问题,逐步改善了产品的品质的提升和品类的丰富度。未来,公司将在重点提升产品的柔软性和阻燃性,更好地提升产品的竞争力。

杨颖表示很期待超高分子量聚乙烯纤维能在耐热性能上得以提升。目前,在全球防弹衣市场中,中国产品占比为70%,前景十分看好,其公司主要做防护产品,未来,将进一步提高研发水平,从精致度、性能上提升产品。

会上还进行了授牌仪式,中国化学纤维工业协会授予江苏神鹤科技发展有限公司“国家超高分子量聚乙烯纤维工程技术研发基地”称号。

(来源:中国纺织报)

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