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质量和技术优势显现 我国超高分子量聚乙烯纤维占全球产能67%以上

发布日期:2024-04-10 08:35:24 作者: 点击:

质量和技术优势显现 我国超高分子量聚乙烯纤维占全球产能67%以上

中国工业报记者 马艳

由于具有优良的力学性能、耐磨性、耐低温、耐紫外线和耐腐蚀性等,超高分子量聚乙烯纤维(以下简称UHMWPE纤维)在航空航天、军事防护、海洋工程及纺织等领域颇受欢迎,成为世界各国竞相发展的战略性新材料。

但是,我国UHMWPE纤维的发展之路却并不平坦。作为军民两用关键新材料,多年来,我国UHMWPE纤维一直处于受制于国外,直到上世纪80年代,我国关于UHMWPE纤维的研究才相继展开。东华大学教授王依民告诉中国工业报记者,1984年,东华大学成立了冻胶纺丝课题组,逐步攻克了聚乙烯冻胶纺丝技术,积累了丰富的小试、中试数据,研发了具有自主知识产权的技术工艺,为后续产业化奠定了坚实基础。1998年,江苏宏达(现m95536cn金太阳官网下载)开始进行UHMWPE纤维生产成套装备及工程技术的研发工作,并于2005年与东华大学合作成立“工程技术研究所”,共同开发大产能成套技术及装备,其与东华大学联合开发的年产300吨耐热抗蠕变超高分子量聚乙烯纤维生产技术及成套装备于2018年6月通过由中国纺织工业联合会组织的科技成果鉴定,整体技术达到国际先进水平……

“2005年以来,在相关部门、单位、协会、企业的通力合作下,UHMWPE纤维产业化已取得突破性进展,在产业规模、核心技术、产品质量和应用拓展等方面取得了令人瞩目的成就。”中国化学纤维工业协会副会长吕佳滨说道。

我国UHMWPE纤维产业化取得突破性进展

“目前国内UHMWPE纤维企业主要有20多家,包括江苏九洲星际、北京同益中、江苏仪征化纤、浙江千禧龙纤、湖南中泰、宁波大成、连云港神特等,合计产能约4.1万吨,总产能已超过国外总和,产品质量和技术也已具备较强市场竞争力。”吕佳滨介绍。2005—2022年期间,我国UHMWPE纤维产能从2000吨左右增至约42000吨,年均增速19.6%;产量从800多吨增至31000吨,年均增速24.0%,同时我国UHMWPE纤维总产能在全球产能的占比由2005年的8%提高到2022年的67%以上。整体上看,我国UHMWPE纤维产量和质量水平已居世界前列。

在产业规模不断攀升的同时,我国UHMWPE纤维的技术装备也在不断提升。王依民介绍,“我国UHMWPE纤维行业已形成了具有自主知识产权的湿法纺丝和干法纺丝技术,且技术体系逐渐完善,生产效率进一步提升。我国UHMWPE纤维差别化、功能化技术进一步提升,高强、细旦、耐热、抗蠕变等新产品持续满足绳缆网、手套、防弹和纺织等领域应用需求,特别是UHMWPE纤维专用树脂技术实现新突破,产量和品质大幅提高,支撑了纤维质量稳定性提高和高等级产品开发。”

在市场应用方面,我国UHMWPE纤维也逐渐走向多元化。目前,国内UHMWPE纤维主要应用领域是绳缆网、手套、防弹和家纺四大领域,合计用量约占80%以上。2022年国内UHMWPE纤维产量约为3.1万吨,市场呈现产销两旺、量价齐升的良好态势。而且近年来防弹领域市场需求旺盛,对防弹级纤维需求大幅增加,用量增长约3倍,且纤维价格年内持续攀升。此外,UHMWPE纤维在登山绳、球拍网线、滑雪板等体育器材领域,以及床垫、凉席、被罩等家用纺织品领域也实现了应用。

值得一提的是,在国际贸易方面,我国UHMWPE纤维也显现出较强优势。吕佳滨分析,一是国外UHMWPE纤维每年进口量为100吨左右,仅占国内应用总量的0.6%,表明国产UHMWPE纤维已占据国内绝大部分市场,并得到下游客户广泛认可。二是2015——2022年,我国已累计出口UHMWPE纤维共计26258.6吨,年出口量平均约占国内产量的近20%,表明国产UHMWPE纤维已具有较强的国际竞争力。

UHMWPE纤维行业仍存短板

目前,我国UHMWPE纤维行业在逐步发展的过程中已具备一定国际竞争优势,行业已不存在明显“卡脖子”环节,但不可否认,与国外先进水平相比,我国UHMWPE纤维行业仍存在短板。

王依民认为,一是产业化技术成熟度尚需提高。虽然我国UHMWPE纤维核心技术不断突破,产品系列不断丰富,但产品稳定性、可靠性仍有待于进一步提高,特别是后道使用工艺性和复合性能亟待解决。

二是中高端产品供给不足。目前国内UHMWPE纤维已实现产业化的产品主要集中在强度为35cN/dtex左右的产品,强度大于40cN/dtex以上的超高强、耐热抗蠕变、高耐切割等功能性纤维产品仍缺乏。

三是国产装备绿色化、规模化、自动化水平有待加强。国内已突破UHMWPE纤维成套装备的设计制造技术,但单线产能以150-300吨为主,且生产能耗和三废排放较高,辅料回收水平需进一步提高。此外,生产过程中涉及的物料输送、车间物流、包装仓储和信息流转等环节的数字化水平仍需提升。

多举措推进UHMWPE纤维发展

如何进一步推动我国UHMWPE纤维发展?

在王依民看来,要加强技术创新,实现差异化发展。围绕UHMWPE纤维产业提质增效,结合不同应用领域需求,开发超高分子量聚乙烯纤维高效溶解、抗蠕变专用树脂,研发耐热抗蠕变、超高强度(≥40cN/dtex)和超高模量(≥1600cN/dtex)及高耐切割性能的超高分子量聚乙烯纤维的关键制备技术和专用设备。加强细旦、高耐磨、中低强度、有色等差别化产品研发力度。开发环保溶剂、无固废产生溶剂回收技术,及绿色环保的低成本生产关键技术和装备,大幅降低生产成本,拓宽产品在民用和海洋产业的应用。研发适合工业化生产的新型改性技术,提升纤维界面粘结性能,提高复合材料力学性能。

吕佳滨则建议,要加强融合创新,拓展应用领域。以行业内龙头企业为依托,以重大项目为抓手,以保障产业链安全,满足国家战略需求为目的,持续推动超高分子量聚乙烯纤维生产应用技术突破,稳步提升纤维质量稳定一致性,推动UHMWPE纤维与医疗、电子等学科领域的技术突破与交叉融合,实现跨领域协同研发攻关和产业化应用,为国防军工、航空航天、电子信息、生物医疗、深海养殖、交通运输等关键领域提供高性能、多功能纤维材料及制品,形成系统解决方案。

同时,需要加强设计创新,提升数字化绿色化水平。顺应当前智能化、绿色化、高端化发展大趋势,加快应用移动互联网、人工智能、区块链、云计算、大数据等新一代信息技术,推进自动配料、外观检测、自动包装及立体仓储等示范应用,不断推动行业向数字化转型升级,巩固提升产业国际竞争优势。同时,加大萃取、溶剂回收技术研发,降低能耗物耗和“三废”排放,助力“双碳”战略目标实现。

此外,要加强标准创新,优化行业标准体系框架。围绕安全防护、深海养殖等应用领域,通过应用牵引,制定符合中国市场特性、国产UHMWPE纤维特点的自主标准体系,促进产业链上下游间的标准协调配套,推动国产UHMWPE纤维规模化应用;推动上下游关联企业信息共享,构建行业大数据平台,为UHMWPE纤维创新发展提供支撑;持续发挥团体标准独特作用,完善UHMWPE纤维抗蠕变、耐切割等性能测试标准,满足下游应用多样化、快速化需要,拓展国产UHMWPE纤维加快应用。

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