全球芳纶材料行业新进展

在世界Covid–19疫情笼罩下，我国高性能纤维及复合材料产业发展在全球一枝独秀。全球应对气候变化及我国“碳达峰”“碳中和”战略的发布，为我国高性能纤维及其复合材料的发展进一步打开了空间。

对位芳香族聚酰胺纤维（对位芳纶）

据市场研究公司Fact.MR预测，2031年全球对位芳纶复合材料在弹道和个体防护领域的市场规模有望达到25亿美元。其中，帝人芳纶公司（Teijin Aramid）自2018年起便与BioBTX和Syncom公司一起，率先用生物质原料试制高性能对位芳纶，可减少生产过程中的碳足迹。

我国已逐步实现对外芳纶基本品种及规格的国产化。截至2022年 1 月，我国千吨级对位芳纶骨干企业有泰和新材（4 500 t/a）、中芳特纤（4 000 t/a）、中化国际（5 000 t/a）、蓝星新材（1 200 t/a）、仪征化纤（1 000 t/a）、瑞盛新材（1 000 t/a），还有产能为600 t/a的邯郸硅谷化工，而河南神马芳纶正在建设2 000t/a的工厂。

2021年中芳特纤收购了上海特氨纶的芳砜纶（1 000t/a）业务，成为继泰和新材后同时拥有间、对位芳纶的生产企业。该公司还拥有700 t/a的芳纶浆粕和百吨级芳纶纸生产线，通过收购芳纶蜂窝材料生产厂家苏州芳磊蜂窝复合材料有限公司，并发展下游芳纶增强树脂板材生产线，逐步形成上下游产业链。中化国际和中国化工建设公司合并后计划扩大对位芳纶产能至1.2万t/a；泰和新材也将于“十四五”期间扩大至1.2万t/a的规模。在纺丝速度方面，泰和新材和中芳特纤最高均可达到600 ～ 700 m/min（视品种而定），属国际先进水平，且在生产成本上我国更具优势。

在对位芳纶的品种系列化方面，泰和新材和中蓝晨光化工研究院均开发了相当于DuPont（杜邦）的基本系列品种Kevlar®29、49、68、100（有色丝）、129等的产品，但149超高模量丝尚未达标。中航复合材料有限责任公司分析了对位芳纶纸的主成分因子，进而分析这些因子与对位芳纶纸吸胶量、胶条线分离强度、胶条宽度的相关性。结果发现其相关性极强，由此得到其相应的标准化回归方程，并建立了对位芳纶纸工艺适用性评价的方法。

东华大学与江苏东方滤袋股份有限公司共同开发对位芳纶纳米纤维/熔喷聚丙烯（PP）非织造复合滤材，过滤效率高达93.18%，阻力42.14 Pa，力学性能比单一PP显著提高。制法是将对位芳纶溶于DMSO/KOH溶液，制成对位芳纶纳米纤维（ANFs）溶液，涂覆至经正电驻极体处理的熔喷非织造布表面而制得。

间位芳香族聚酰胺纤维（间位芳纶）

目前全球间位芳纶的总产能约 4 万t/a，其中杜邦的Nomex®仍位居第一，我国泰和新材位居第二。后者的防护用间位芳纶高效集成化项目一期工程已于2021年 8月正式投产，实现了从千吨级向万吨级的跨越。2021年一期投产的项目产能为4 000 t/a，于2019年 7 月动工兴建，采用第 3 代间位芳纶制造技术，生产效率高 1 倍，投资密度下降30%，达到国际领先水平。该公司计划新建的8 000 t/a项目达产后，预计年均销售收入8.79亿元，利润2.1亿元。目前产品已形成11个系列、230多个品种，并销售至国外20多个国家和地区。

赣州龙邦材料科技有限公司是后来介入的企业，产能1 500 t/a，有短纤维、沉析纤维和浆粕，主要用于各种间位芳纶纸。苏州时代新材料技术公司和四川大学共同研制了一种热稳定性极高的含苯并咪唑结构的间位芳纶（简称H－ARF），是由间苯二胺、2－（4－氨基苯基）－5－苯并咪唑和间苯二甲酰氯进行低温缩聚，然后干喷－湿纺而得。与常规间位芳纶相比，H－ARF显示出优良的可纺性，纤维表面具有光滑及部分取向结构。导入苯并咪唑后，明显增强了分子的刚性、氢键和物理交联点，因此力学性能、耐热性和阻燃性都提高了，拉伸强度和模量各为0.84 GPa和16.66 GPa，断裂伸长率20%。二级转变点和熔点各为302 ℃和356 ℃，比间位芳纶分别高30 ℃和40 ℃，在氮和空气中失重10%时的温度比间位芳纶高17 ℃和39 ℃。

更多内容，请关注《纺织导报》2023年第3期“全球高性能纤维及其复合材料行业新进展”一文。