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洛陽理工學院畢業設計論文
編輯：廣東弗艾博纖維技術研究有限公司
3.1國外芳綸纖維的發展現狀
3.1.1 國外芳綸纖維的發展史
芳綸纖維最早開發于20世紀60年代初，1962年美國杜邦公司率先研制出商品名為“Nomex”間位芳綸，并于1967年開始工業化生產；1966年又研制出商品為“Kevlar”的高性能芳綸，并于1971年開始工業化生產；目前全球從事芳綸1414生產的廠家主要有美國杜邦公司(Kevlar)、日本帝人公司(Twaron、Technora)、俄羅斯耐熱公司(Pycap)等。
自20世紀60年代美國杜邦公司成功的研發出芳綸纖維并率先實現產業化后，迄今30年多年中，芳綸纖維走過了由軍用戰略物資向民用物資過渡的歷程，現在國外芳綸無論是研發水平還是規?；a都日趨成熟。在芳綸纖維生產領域，對位芳香族聚酰胺纖維發展最快。如美國杜邦的Kevlar纖維，荷蘭阿克蘇·諾貝爾公司(已與帝人合并)的Twaron纖維，日本帝人公司的Technora纖維及俄羅斯的Terlon纖維等[12]。
3.1.2 國外芳綸纖維的生產
美國杜邦是芳綸開發的先驅，他們無論在新產品的研發、生產規摸上，還是在市場占有率上都居世界一流水平，僅他們生產的Kevlar纖維，目前就有Kevlar-49、Kevlar-29等十多個牌號，每個牌號又有數十種規格的產品。杜邦公司Kevlar纖維的總產能達3.0萬t/a以上，目前杜邦公司有三個生產高性能芳綸的基地，最早的生產基地是在Richmond，產能2.2萬t/a(合成樹脂3.0萬t/a以上)，第二個生產基地是在英國北愛爾蘭Maydown，產能0.7萬t/a，第三個生產基地是在日本的合資東麗一杜邦(TDC)，產能0.4萬t/a。杜邦公司在2006年宣布擴大Kevlar纖維的生產能力，增設新的生產線，計劃在未來五年產能將擴張50％。帝人、赫斯特等芳綸生產的知名企業也不甘示弱，紛紛擴產或聯合，并積極開拓市場，希望成為這個朝陽產業的生力軍。近年來日本敵人通過收購并投資荷蘭阿克蘇·諾貝爾公司，使其產量增加1倍，形成了與杜邦公司抗衡的競爭格局。
國外芳綸纖維產能主要集中在日本、美國和歐洲，生產芳綸纖維的公司也較為集中， 目前全球從事芳綸纖維生產的廠家主要有5個：美國杜邦公司(Kevlar)、日本帝人公司(Twaron、Teehnora)、俄羅斯卡明斯克化纖股份公司(SVM、AP—ITIOC、Rusar) 和特威爾化纖股份公司(SVM、Apmoc)、韓國科隆公司(Kolon)，其他國家或公司僅有少量生產一。2009年，全球芳綸纖維生產能力約9.51萬t/a，其中對位芳綸纖維產能約6.61萬t/a，杜邦和帝人二家公司產能合計6.15萬t/a，占對位芳綸纖維產能的93%；間位芳綸纖維的產能約為2.9萬t/a，主要的生產公司仍為杜邦公司，產能為全球總產能的75%以上。預測到2015年全球對位芳綸纖維產能可達6.61萬t/a，間位芳綸的產能為5.2萬t/a。2009年全球芳綸纖維的消費量約為7.5萬t，其中對位芳綸纖維5.2萬t，間位芳綸纖維2.3萬t。芳綸纖維的消費區域主要也集中在美國、歐洲和日本。歐洲是世界芳綸纖維的最大消費市場，其消費量占全球總消費量的48％，約3.6萬t；美國消費量占全球36%，約2.7萬t；日本消費量約占全球11%，約0.8萬t；其他地區約0.4萬t。隨著生產技術的發展以及生產成本的逐步降低，芳綸纖維的消費領域已經逐步從應用于軍工和航天領域的特殊材料，發展成為在工業和民用領域有著廣泛應用的高性能材料。表4-1為國外對位芳綸的產能情況[13-14]：
3.2 我國芳綸纖維的發展現狀
3.2.1 我國芳綸纖維的發展史
我國于1972年開始進行芳綸的研制工作，并于1981年通過芳綸1313的鑒定，1985年又通過芳綸1414的鑒定，它們分別相當于美國杜邦公司的Nomex和Kevlar。1986～1990年中國發展國民經濟第七個五年計劃期間，北京橡膠工業研究設計院、西安交通大學、晨光化工研究院、南通合成樹脂廠和上海合成纖維研究所共同承擔了國家關于芳香族聚酰胺的研制工作。在20世紀90年代，晨光化工研究院、上海合成纖維研究所、東華大學化學纖維研究所、沈陽市紅星密封材料廠等單位研制和生產的對位芳綸性能已接近國際水平。但由于資源、成本等方面的原因，我國應用的芳綸大部分仍然依賴于進口。1999年，山東煙臺氯綸股份有限公司正式提出建設中國第一個芳綸1313程項目，并于2001年5月份引進了俄羅斯技術。經過艱苦的技術攻關，開發研制出了具有極高科技含量的20多種有色芳綸1313纖維，產品質量可與美國杜邦等世界一流公司媲美。
3.2.2 國內芳綸纖維的生產
隨著我國經濟的迅速發展，我國的芳綸需求量和生產量越來越多。2009年我國間位芳綸纖維產能7600t/a,對位芳綸纖維產能255t/a，芳綸纖維總產量約8000t。國內間位芳綸纖維的主要生產企業有3家，分別為煙臺氨綸股份有限公司、廣東彩艷股份有限公司和圣歐 (蘇州)安全防護材料有限公。2004年煙臺氨綸股份有限公司在完成了間位芳綸中試的基礎上實現了500t產業化生產線，并于2006年將生產線擴大至2500t/a。2009年底公司又新建生產裝置，產能達到4600t/a，完全投產后產量也將大幅增加。廣東彩艷股份有限公司于1996年開始研發芳綸纖維生產技術，2000年時建成200t/a間位芳綸纖維中試生產線，2004年時，建成l000t/a間位芳綸纖維生產線。圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司成立于2005年，隸屬于圣歐集團(中國)有限公司，公司間位芳綸纖維產能達到2000t/a，為國內第二大問位芳綸纖維生產企業，也是中國最大的芳綸絕緣紙生產商。國內對位芳綸纖維的主要生產企業有4家，分別為中藍晨光化工研究院、上海東華大學、煙臺氨綸股份有限公司和廣東彩艷股份有限公司。中藍晨光院在20世紀90年代掌握年產30t對位芳綸纖維技術的基礎上，正在擴大建設千噸級的對位芳綸纖維生產裝置。東華大學在2000年后開始對位芳綸纖維的研究工作，2006年與兩家民營企業組建了上海艾麥達纖維科技有限公司，并在常熟市貝斯特皮革有限公司建成年產1000t規模的中試裝置。煙臺氨綸股份有限公司2008年取得對位芳綸纖維中試成功，建成連續運轉百噸級中試生產線，計劃建設1000t/a對位芳綸纖維生產裝置。廣東彩艷股份有限公司是主要的間位芳綸纖維生產公司，對位芳綸纖維還處于研發階段，有小試裝置，規劃建設l000t/a對位芳綸纖維的生產裝置。另外，國內還有多家單位如河北硅谷化工公司、江蘇儀征化纖公司、河南簾子線公司等都在進行對位芳綸纖維工業化生產的研究，其中儀化公司計劃投資11億元人民幣建設3000t\a對位芳綸項目，河北硅谷化工公司計劃建設千噸級對位芳綸纖維的生產裝置。2009年中國芳綸纖維生產廠家概況如表4-2[15]:
3.3 我國芳綸纖維的消費現狀及預測
由于芳綸的投資成本高，技術難度大，工藝技術嚴格保密，長期以來只有美國和日本等極少數國家生產，產品被視為重要戰略物資而嚴格管理，形成了技術和貿易的壟斷，在價格上、貨源上對我國實行特別限制，再加上國內技術、資金、原料和設備等原因，中國至今未能實現芳綸1414的工業化生產。近10年來，由于我國高科技產業的高速發展，芳綸1414又是支持高科技產業的基礎材料，市場容量擴大，對芳綸1414的需求日趨緊迫，據統計我國每年直接和間接進口的芳綸及相關制品數以億元計，缺口5000t以上，市場潛力極大[16]。
2009年，我國芳綸纖維的消費量約5125t。目前芳綸纖維的主要消費領域是防彈防護材料、線纜材料、橡膠和復合材料工業。尤其是對位芳綸纖維在防護材料和復合材料上的應用增長較快。防護材料主要用于防彈織物以及防火織物，用于軍事、安保、消防等領域；線纜主要用于高強繩索和光纜的張力構件；橡膠工業領域的用量穩步增長，主要是輪胎、膠管、傳動帶和膠料用短纖維的用量增長較快；復合材料主要應用于固體火箭發動機殼體，航天器的機身、主翼、尾翼等。預計到2015年，我國芳綸纖維的市場年需求量將會達到11000t，2009～2015年的年均增長率為13.6%。2009年國內芳綸纖維的消費結構及2015年的預測如表4-3所示[17-18]:
3.4 我國芳綸纖維的進出口情況
2009年，我國芳綸纖維的進口量約2519t，出口量約394t，凈進口量2125t。近幾年，我國芳綸纖維進口量增長較快，2007年時芳綸纖維進口量有1850t，到2009年進口量已超過2500t。2007～2009年芳綸纖維進口的年均增長率約為 16.7%。表4-4為2007～2009年國內芳綸纖維進出口情況[19]：
3.6 國內外芳綸纖維的發展展望
芳綸憑借其良好的機械性、優異的耐燃性阻燃性、穩定的化學性質等，在海內外用戶中贏得普遍贊譽，具有廣闊的市場發展前景。
21世紀是新技術新材料的時代，也是高科技纖維的時代。隨著科技進步和世界經濟的進一步發展，芳綸纖維還將在更多領域有所應用，現在芳綸纖維不僅僅在航空航天、軍事、工業生產方面得到了很好的運用，更是滲透到了人們生活中的方方面面。芳綸纖維在市場容量和更加復雜的性能方面將會加速發展。目前，美國、日本的芳綸制造商都爭相擴大生產，世界芳綸工業正迎來一個大發展的機遇。我國要打破外國的芳綸技術壟斷和突破生產技術的障礙，就必須全力以赴進行工程技術攻關，研制出具有中國自主知識產權的芳綸技術專利，生產出可與國外同類產品媲美的高性能芳綸纖維，以取得市場的制高點和主動權。隨著我國對位芳綸產業化進程的推進，我們的化纖工業一定能在產業用紡織品領域發揮越來越大的作用[20]。
3.5 我國芳綸纖維的市場需求情況
近年來我國芳綸纖維市場需求旺盛，國產產品供不應求，大部分用量依靠進口，2009年國內市場缺口約2000t。預測未來我國芳綸纖維市場仍將大量進口，國產芳綸纖維在數量和質量上仍與進口產品有一定差距，但差距將逐步縮小，自給率逐步提高。2007～2009年國內芳綸纖維的供需變化及預測如表4-5所示：
3.6 國內外芳綸纖維的發展展望
芳綸憑借其良好的機械性、優異的耐燃性阻燃性、穩定的化學性質等，在海內外用戶中贏得普遍贊譽，具有廣闊的市場發展前景。
21世紀是新技術新材料的時代，也是高科技纖維的時代。隨著科技進步和世界經濟的進一步發展，芳綸纖維還將在更多領域有所應用，現在芳綸纖維不僅僅在航空航天、軍事、工業生產方面得到了很好的運用，更是滲透到了人們生活中的方方面面。芳綸纖維在市場容量和更加復雜的性能方面將會加速發展。目前，美國、日本的芳綸制造商都爭相擴大生產，世界芳綸工業正迎來一個大發展的機遇。我國要打破外國的芳綸技術壟斷和突破生產技術的障礙，就必須全力以赴進行工程技術攻關，研制出具有中國自主知識產權的芳綸技術專利，生產出可與國外同類產品媲美的高性能芳綸纖維，以取得市場的制高點和主動權。隨著我國對位芳綸產業化進程的推進，我們的化纖工業一定能在產業用紡織品領域發揮越來越大的作用[20]。
結 論
發展具有差別化、功能化、特殊意義的高性能纖維和特種纖維是21世紀的主要研究課題，芳香族聚酰胺纖維作為典型的高性能纖維必將得到全面的發展?，F代國防、消防、化工、冶金、水電、地礦、核工業等行業對具有隔熱、透氣、阻燃、耐溫、耐腐蝕的特種材料的需求也將造就一個潛在的巨大市場。通過改性、新型成型技術和差別化研究，進一步改善其壓縮強度、耐疲勞強度、彎曲模量、耐水耐光性能和表面粘合力，提高其使用性能，改善加工條件，降低生產成本，可以預計隨著芳綸纖維生產技術和應用技術的革新，與芳綸纖維相關的功能紡織品將會得到更廣泛的應用。
用芳綸纖維增強的復合材料具有耐腐蝕、耐疲勞、抗沖擊、隔熱等優異性能，在許多領域尤其在航空航天領域得到了廣泛應用。由于芳綸具有優良的性能，故該纖維及其制品應用于輪胎行業、防彈衣、運動器材，航空航天、軍需工業建筑業、涂覆織物制品等多種行業中。正是由于它的用途十分廣泛，它曾被稱為“全能纖維”。據統計，用于防彈衣、頭盔等約占7％～8％；航空航天材料、體育用材料約占40％；輪胎和膠帶骨架材料等約占20％；高強繩索等占13%左右。
現階段我國的芳綸產品主要是高溫過濾用的低端產品，服裝及其他高端領域的應用較少，一些高端產品，如間位芳綸紙、長絲、可染纖維等尚未開發成功。高端間位芳綸產品的技術開發難度較大，成為芳綸在高端產品中應用的主要阻力。另外由于目前只有美國、日本、荷蘭等國家可進行芳綸纖維大規模工業化生產，國內較少廠家能生產芳綸的成本較高，這就阻礙芳綸在許多行業的應用，如輪胎行業等。隨著社會的發展，芳綸作為一種高性能的纖維，其應用將會越來越廣泛，國內芳綸要借鑒國外的經驗，進一步加大芳綸的生產規模，減少原纖化，提高摩擦性能，改善染色性能等，將會成為以后芳綸研究的主要方向[21]。
謝 辭
本課題在選題及研究過程中得到胡驥老師的悉心指導。胡老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。胡老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給我以終生受益無窮之道。對胡老師的感激之情是無法用言語表達的。感謝諸位老師等對我的教育培養。你們細心指導我的學習與研究，在此，我要向諸位老師深深的鞠一個躬，并深深的表示感謝。
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