洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
編輯:廣東弗艾博纖維技術(shù)研究有限公司
3.1國外芳綸纖維的發(fā)展現(xiàn)狀
3.1.1 國外芳綸纖維的發(fā)展史
芳綸纖維最早開發(fā)于20世紀(jì)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(yè)化生產(chǎn);1966年又研制出商品為“Kevlar”的高性能芳綸,并于1971年開始工業(yè)化生產(chǎn);目前全球從事芳綸1414生產(chǎn)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(jì)60年代美國杜邦公司成功的研發(fā)出芳綸纖維并率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后,迄今30年多年中,芳綸纖維走過了由軍用戰(zhàn)略物資向民用物資過渡的歷程,現(xiàn)在國外芳綸無論是研發(fā)水平還是規(guī)模化生產(chǎn)都日趨成熟。在芳綸纖維生產(chǎn)領(lǐng)域,對位芳香族聚酰胺纖維發(fā)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(chǎn)
美國杜邦是芳綸開發(fā)的先驅(qū),他們無論在新產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)規(guī)摸上,還是在市場占有率上都居世界一流水平,僅他們生產(chǎn)的Kevlar纖維,目前就有Kevlar-49、Kevlar-29等十多個(gè)牌號,每個(gè)牌號又有數(shù)十種規(guī)格的產(chǎn)品。杜邦公司Kevlar纖維的總產(chǎn)能達(dá)3.0萬t/a以上,目前杜邦公司有三個(gè)生產(chǎn)高性能芳綸的基地,最早的生產(chǎn)基地是在Richmond,產(chǎn)能2.2萬t/a(合成樹脂3.0萬t/a以上),第二個(gè)生產(chǎn)基地是在英國北愛爾蘭Maydown,產(chǎn)能0.7萬t/a,第三個(gè)生產(chǎn)基地是在日本的合資東麗一杜邦(TDC),產(chǎn)能0.4萬t/a。杜邦公司在2006年宣布擴(kuò)大Kevlar纖維的生產(chǎn)能力,增設(shè)新的生產(chǎn)線,計(jì)劃在未來五年產(chǎn)能將擴(kuò)張50%。帝人、赫斯特等芳綸生產(chǎn)的知名企業(yè)也不甘示弱,紛紛擴(kuò)產(chǎn)或聯(lián)合,并積極開拓市場,希望成為這個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)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(chǎn)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(chǎn)能主要集中在日本、美國和歐洲,生產(chǎn)芳綸纖維的公司也較為集中, 目前全球從事芳綸纖維生產(chǎn)的廠家主要有5個(gè):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(chǎn)一。2009年,全球芳綸纖維生產(chǎn)能力約9.51萬t/a,其中對位芳綸纖維產(chǎn)能約6.61萬t/a,杜邦和帝人二家公司產(chǎn)能合計(jì)6.15萬t/a,占對位芳綸纖維產(chǎn)能的93%;間位芳綸纖維的產(chǎn)能約為2.9萬t/a,主要的生產(chǎn)公司仍為杜邦公司,產(chǎn)能為全球總產(chǎn)能的75%以上。預(yù)測到2015年全球?qū)ξ环季]纖維產(chǎn)能可達(dá)6.61萬t/a,間位芳綸的產(chǎn)能為5.2萬t/a。2009年全球芳綸纖維的消費(fèi)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(fèi)區(qū)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(fèi)市場,其消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量的48%,約3.6萬t;美國消費(fèi)量占全球36%,約2.7萬t;日本消費(fèi)量約占全球11%,約0.8萬t;其他地區(qū)約0.4萬t。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)成本的逐步降低,芳綸纖維的消費(fèi)領(lǐng)域已經(jīng)逐步從應(yīng)用于軍工和航天領(lǐng)域的特殊材料,發(fā)展成為在工業(yè)和民用領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的高性能材料。表4-1為國外對位芳綸的產(chǎn)能情況[13-14]:
3.2 我國芳綸纖維的發(fā)展現(xiàn)狀
3.2.1 我國芳綸纖維的發(fā)展史
我國于1972年開始進(jìn)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(dāng)于美國杜邦公司的Nomex和Kevlar。1986~1990年中國發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)第七個(gè)五年計(jì)劃期間,北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院、西安交通大學(xué)、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(dān)了國家關(guān)于芳香族聚酰胺的研制工作。在20世紀(jì)90年代,晨光化工研究院、上海合成纖維研究所、東華大學(xué)化學(xué)纖維研究所、沈陽市紅星密封材料廠等單位研制和生產(chǎn)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(yīng)用的芳綸大部分仍然依賴于進(jìn)口。1999年,山東煙臺氯綸股份有限公司正式提出建設(shè)中國第一個(gè)芳綸1313程項(xiàng)目,并于2001年5月份引進(jìn)了俄羅斯技術(shù)。經(jīng)過艱苦的技術(shù)攻關(guān),開發(fā)研制出了具有極高科技含量的20多種有色芳綸1313纖維,產(chǎn)品質(zhì)量可與美國杜邦等世界一流公司媲美。
3.2.2 國內(nèi)芳綸纖維的生產(chǎn)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國的芳綸需求量和生產(chǎn)量越來越多。2009年我國間位芳綸纖維產(chǎn)能7600t/a,對位芳綸纖維產(chǎn)能255t/a,芳綸纖維總產(chǎn)量約8000t。國內(nèi)間位芳綸纖維的主要生產(chǎn)企業(yè)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(hù)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(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了500t產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線,并于2006年將生產(chǎn)線擴(kuò)大至2500t/a。2009年底公司又新建生產(chǎn)裝置,產(chǎn)能達(dá)到4600t/a,完全投產(chǎn)后產(chǎn)量也將大幅增加。廣東彩艷股份有限公司于1996年開始研發(fā)芳綸纖維生產(chǎn)技術(shù),2000年時(shí)建成200t/a間位芳綸纖維中試生產(chǎn)線,2004年時(shí),建成l000t/a間位芳綸纖維生產(chǎn)線。圣歐(蘇州)安全防護(hù)材料有限公司成立于2005年,隸屬于圣歐集團(tuán)(中國)有限公司,公司間位芳綸纖維產(chǎn)能達(dá)到2000t/a,為國內(nèi)第二大問位芳綸纖維生產(chǎn)企業(yè),也是中國最大的芳綸絕緣紙生產(chǎn)商。國內(nèi)對位芳綸纖維的主要生產(chǎn)企業(yè)有4家,分別為中藍(lán)晨光化工研究院、上海東華大學(xué)、煙臺氨綸股份有限公司和廣東彩艷股份有限公司。中藍(lán)晨光院在20世紀(jì)90年代掌握年產(chǎn)30t對位芳綸纖維技術(shù)的基礎(chǔ)上,正在擴(kuò)大建設(shè)千噸級的對位芳綸纖維生產(chǎn)裝置。東華大學(xué)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(yè)組建了上海艾麥達(dá)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(chǎn)1000t規(guī)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(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)百噸級中試生產(chǎn)線,計(jì)劃建設(shè)1000t/a對位芳綸纖維生產(chǎn)裝置。廣東彩艷股份有限公司是主要的間位芳綸纖維生產(chǎn)公司,對位芳綸纖維還處于研發(fā)階段,有小試裝置,規(guī)劃建設(shè)l000t/a對位芳綸纖維的生產(chǎn)裝置。另外,國內(nèi)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(jìn)行對位芳綸纖維工業(yè)化生產(chǎn)的研究,其中儀化公司計(jì)劃投資11億元人民幣建設(shè)3000t\a對位芳綸項(xiàng)目,河北硅谷化工公司計(jì)劃建設(shè)千噸級對位芳綸纖維的生產(chǎn)裝置。2009年中國芳綸纖維生產(chǎn)廠家概況如表4-2[15]:
3.3 我國芳綸纖維的消費(fèi)現(xiàn)狀及預(yù)測
由于芳綸的投資成本高,技術(shù)難度大,工藝技術(shù)嚴(yán)格保密,長期以來只有美國和日本等極少數(shù)國家生產(chǎn),產(chǎn)品被視為重要戰(zhàn)略物資而嚴(yán)格管理,形成了技術(shù)和貿(mào)易的壟斷,在價(jià)格上、貨源上對我國實(shí)行特別限制,再加上國內(nèi)技術(shù)、資金、原料和設(shè)備等原因,中國至今未能實(shí)現(xiàn)芳綸1414的工業(yè)化生產(chǎn)。近10年來,由于我國高科技產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,芳綸1414又是支持高科技產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料,市場容量擴(kuò)大,對芳綸1414的需求日趨緊迫,據(jù)統(tǒng)計(jì)我國每年直接和間接進(jìn)口的芳綸及相關(guān)制品數(shù)以億元計(jì),缺口5000t以上,市場潛力極大[16]。
2009年,我國芳綸纖維的消費(fèi)量約5125t。目前芳綸纖維的主要消費(fèi)領(lǐng)域是防彈防護(hù)材料、線纜材料、橡膠和復(fù)合材料工業(yè)。尤其是對位芳綸纖維在防護(hù)材料和復(fù)合材料上的應(yīng)用增長較快。防護(hù)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(lǐng)域;線纜主要用于高強(qiáng)繩索和光纜的張力構(gòu)件;橡膠工業(yè)領(lǐng)域的用量穩(wěn)步增長,主要是輪胎、膠管、傳動(dòng)帶和膠料用短纖維的用量增長較快;復(fù)合材料主要應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體,航天器的機(jī)身、主翼、尾翼等。預(yù)計(jì)到2015年,我國芳綸纖維的市場年需求量將會達(dá)到11000t,2009~2015年的年均增長率為13.6%。2009年國內(nèi)芳綸纖維的消費(fèi)結(jié)構(gòu)及2015年的預(yù)測如表4-3所示[17-18]:
3.4 我國芳綸纖維的進(jìn)出口情況
2009年,我國芳綸纖維的進(jìn)口量約2519t,出口量約394t,凈進(jìn)口量2125t。近幾年,我國芳綸纖維進(jìn)口量增長較快,2007年時(shí)芳綸纖維進(jìn)口量有1850t,到2009年進(jìn)口量已超過2500t。2007~2009年芳綸纖維進(jìn)口的年均增長率約為 16.7%。表4-4為2007~2009年國內(nèi)芳綸纖維進(jìn)出口情況[19]:
3.6 國內(nèi)外芳綸纖維的發(fā)展展望
芳綸憑借其良好的機(jī)械性、優(yōu)異的耐燃性阻燃性、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)等,在海內(nèi)外用戶中贏得普遍贊譽(yù),具有廣闊的市場發(fā)展前景。
21世紀(jì)是新技術(shù)新材料的時(shí)代,也是高科技纖維的時(shí)代。隨著科技進(jìn)步和世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,芳綸纖維還將在更多領(lǐng)域有所應(yīng)用,現(xiàn)在芳綸纖維不僅僅在航空航天、軍事、工業(yè)生產(chǎn)方面得到了很好的運(yùn)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(fù)雜的性能方面將會加速發(fā)展。目前,美國、日本的芳綸制造商都爭相擴(kuò)大生產(chǎn),世界芳綸工業(yè)正迎來一個(gè)大發(fā)展的機(jī)遇。我國要打破外國的芳綸技術(shù)壟斷和突破生產(chǎn)技術(shù)的障礙,就必須全力以赴進(jìn)行工程技術(shù)攻關(guān),研制出具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的芳綸技術(shù)專利,生產(chǎn)出可與國外同類產(chǎn)品媲美的高性能芳綸纖維,以取得市場的制高點(diǎn)和主動(dòng)權(quán)。隨著我國對位芳綸產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn),我們的化纖工業(yè)一定能在產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域發(fā)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(chǎn)產(chǎn)品供不應(yīng)求,大部分用量依靠進(jìn)口,2009年國內(nèi)市場缺口約2000t。預(yù)測未來我國芳綸纖維市場仍將大量進(jìn)口,國產(chǎn)芳綸纖維在數(shù)量和質(zhì)量上仍與進(jìn)口產(chǎn)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(nèi)芳綸纖維的供需變化及預(yù)測如表4-5所示:
3.6 國內(nèi)外芳綸纖維的發(fā)展展望
芳綸憑借其良好的機(jī)械性、優(yōu)異的耐燃性阻燃性、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)等,在海內(nèi)外用戶中贏得普遍贊譽(yù),具有廣闊的市場發(fā)展前景。
21世紀(jì)是新技術(shù)新材料的時(shí)代,也是高科技纖維的時(shí)代。隨著科技進(jìn)步和世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,芳綸纖維還將在更多領(lǐng)域有所應(yīng)用,現(xiàn)在芳綸纖維不僅僅在航空航天、軍事、工業(yè)生產(chǎn)方面得到了很好的運(yùn)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(fù)雜的性能方面將會加速發(fā)展。目前,美國、日本的芳綸制造商都爭相擴(kuò)大生產(chǎn),世界芳綸工業(yè)正迎來一個(gè)大發(fā)展的機(jī)遇。我國要打破外國的芳綸技術(shù)壟斷和突破生產(chǎn)技術(shù)的障礙,就必須全力以赴進(jìn)行工程技術(shù)攻關(guān),研制出具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的芳綸技術(shù)專利,生產(chǎn)出可與國外同類產(chǎn)品媲美的高性能芳綸纖維,以取得市場的制高點(diǎn)和主動(dòng)權(quán)。隨著我國對位芳綸產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn),我們的化纖工業(yè)一定能在產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用[20]。
結(jié) 論
發(fā)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(jì)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(fā)展?,F(xiàn)代國防、消防、化工、冶金、水電、地礦、核工業(yè)等行業(yè)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(gè)潛在的巨大市場。通過改性、新型成型技術(shù)和差別化研究,進(jìn)一步改善其壓縮強(qiáng)度、耐疲勞強(qiáng)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(chǎn)成本,可以預(yù)計(jì)隨著芳綸纖維生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的革新,與芳綸纖維相關(guān)的功能紡織品將會得到更廣泛的應(yīng)用。
用芳綸纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料具有耐腐蝕、耐疲勞、抗沖擊、隔熱等優(yōu)異性能,在許多領(lǐng)域尤其在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于芳綸具有優(yōu)良的性能,故該纖維及其制品應(yīng)用于輪胎行業(yè)、防彈衣、運(yùn)動(dòng)器材,航空航天、軍需工業(yè)建筑業(yè)、涂覆織物制品等多種行業(yè)中。正是由于它的用途十分廣泛,它曾被稱為“全能纖維”。據(jù)統(tǒng)計(jì),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(qiáng)繩索等占13%左右。
現(xiàn)階段我國的芳綸產(chǎn)品主要是高溫過濾用的低端產(chǎn)品,服裝及其他高端領(lǐng)域的應(yīng)用較少,一些高端產(chǎn)品,如間位芳綸紙、長絲、可染纖維等尚未開發(fā)成功。高端間位芳綸產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)難度較大,成為芳綸在高端產(chǎn)品中應(yīng)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(jìn)行芳綸纖維大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),國內(nèi)較少廠家能生產(chǎn)芳綸的成本較高,這就阻礙芳綸在許多行業(yè)的應(yīng)用,如輪胎行業(yè)等。隨著社會的發(fā)展,芳綸作為一種高性能的纖維,其應(yīng)用將會越來越廣泛,國內(nèi)芳綸要借鑒國外的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步加大芳綸的生產(chǎn)規(guī)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(dǎo)。胡老師多次詢問研究進(jìn)程,并為我指點(diǎn)迷津,幫助我開拓研究思路,精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。胡老師一絲不茍的作風(fēng),嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度,踏踏實(shí)實(shí)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(dá)的。感謝諸位老師等對我的教育培養(yǎng)。你們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究,在此,我要向諸位老師深深的鞠一個(gè)躬,并深深的表示感謝。
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