芳綸,一種令AK步槍止步的材料
凱夫拉(Kevlar)其實是杜邦公司的一種商品的名稱,是一種高分子材料,化學名稱“聚對苯二甲酰對苯二胺”,俗稱
“芳綸”。
芳綸是芳香族聚酰胺的統(tǒng)稱,相對于尼龍6、尼龍66等普通聚酰胺材料,因為分子鏈上相對較為柔軟的碳鏈被剛性的
苯環(huán)結(jié)構(gòu)所代替,因此芳綸具有超高強度、高模量和耐高溫等優(yōu)良性能。芳綸的種類眾多,應用比較廣泛的是芳綸
1313(間位芳綸)和芳綸1414(對位芳綸),凱夫拉對應的就是芳綸1414,芳綸1313的化學名稱“聚鄰苯二甲酰鄰
苯二胺”,是一種優(yōu)秀的防火材料。
芳綸纖維是重要的國防軍工材料,為了適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要,美、英等發(fā)達國家的防彈衣均為芳綸材質(zhì),芳綸防彈
衣、頭盔的輕量化,有效提高了軍隊的快速反應能力和殺傷力。在海灣戰(zhàn)爭中,美、法飛機大量使用了芳綸復合材
料。除了軍事上的應用外,現(xiàn)已作為一種高技術(shù)含量的纖維材料被廣泛應用于航天航空、機電、建筑、汽車、體育
用品等國民經(jīng)濟的各個方面。在航空、航天方面,芳綸由于質(zhì)量輕而強度高,節(jié)省了大量的動力燃料,據(jù)國外資料
顯示,在宇宙飛船的發(fā)射過程中,每減輕1公斤的重量,意味著降低100萬美元的成本。
除此之外,科技的迅猛發(fā)展正在為芳綸開辟著更多新的民用空間。據(jù)報道,芳綸產(chǎn)品用于防彈衣、頭盔等約占7~8%,
航空航天材料、體育用材料大約占40%;輪胎骨架材料、傳送帶材料等方面大約占20%左右,還有高強繩索等方面大
約占13%。輪胎業(yè)也開始大量使用芳綸簾線來減輕重量、減少滾動阻力。
芳綸之所以能夠產(chǎn)生如此可觀的經(jīng)濟價值,主要是因為其不可替代的機械強度與耐熱性等特點決定的。芳綸漿粕是對
芳綸纖維進行表面原纖化處理之后便得到的,其獨特的表面結(jié)構(gòu)極大地提高了混合物的抓附力,因此非常適合作為一
種增強纖維應用于摩擦及密封產(chǎn)品中。
因為芳綸是聚酰胺的一種,所以芳綸具備聚酰胺一切特性,有著更良好的機械特性、更優(yōu)異的阻燃性、耐熱性、穩(wěn)定
的化學性、耐輻射性及耐磨耐久性。
其中,對位芳綸的耐溫性能要高于間位芳綸,連續(xù)使用溫度范圍為-196 ℃~204 ℃,在560℃高溫下不分解、不熔化。對位芳綸顯著的特性是高強度、高模量,其強度大于25克/旦,是鋼材的5~6倍、玻纖的3倍、高強尼龍工業(yè)絲
的2倍;模量是鋼材或玻璃纖維的2~3倍、高強尼龍工業(yè)絲的10倍。
目前我國對位芳綸(芳綸1414)主要依賴進口,市場價格也比較高,大概在20 萬元/噸以上。主要的生產(chǎn)商是美國杜邦
和日本帝人。
間位芳綸(芳綸1313)方面,煙臺泰和新材料股份有限公司生產(chǎn)的“泰美達”市場占有率已經(jīng)高居全球第二,擁有了很
強的市場競爭力。間位芳綸的全球供應商主要也是美國杜邦、日本帝人等。杜邦的市場占有率高,產(chǎn)品規(guī)格非常
豐富,依然是全球的行業(yè)領(lǐng)導者。
近年來,全球芳綸纖維產(chǎn)量幾乎以年均10%的速度遞增。隨著高新技術(shù)的快速發(fā)展及市場需求的擴大,全球芳綸纖
維(主要指間位芳綸和對位芳綸)產(chǎn)量已超過8.0萬噸/年。芳綸1414纖維是迄今高性能纖維中產(chǎn)量大、用途廣
的纖維。芳綸的供需狀況
目前,全球芳綸產(chǎn)能約為12萬噸,主要產(chǎn)能被美國杜邦和日本帝人公司所占據(jù)。其中,間位芳綸產(chǎn)能約為4萬噸,
對位芳綸產(chǎn)能約為8萬噸。
中國芳綸行業(yè)的發(fā)展起步較晚,而且多數(shù)國家把芳綸纖維作為戰(zhàn)略物資在技術(shù)等方面進行嚴格的管制,這使得我國
芳綸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)過了漫長的技術(shù)突破期,尤其是對位芳綸。
經(jīng)過多年的研究發(fā)展,我國對位芳綸在千噸級工程化技術(shù)方面獲得突破,開啟了我國對位芳綸的規(guī)模工業(yè)化道路,我
國對位芳綸產(chǎn)能也快速擴張,目前位居全球第四位,但是與前三位都有著較大的差距。
我國對位芳綸有效產(chǎn)能約2000噸左右,主要以泰和新材為主;而國內(nèi)對位芳綸年需求量超過1萬噸,其中80%以上依
賴進口。有分析師稱對位芳綸行業(yè)的發(fā)展目前正處于一種病態(tài),需求在快速增長,但是大部分市場卻被進口產(chǎn)品所占
據(jù),同時國外市場為搶占中國市場,芳綸價格有所下調(diào)。
值得注意的是:對位芳綸纖維可以增加光纜的剛性和強度,廣泛應用于室內(nèi)外光纖和電力纜的增強件,對推動我國
新一代通信技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。2012年7月,我國將寬帶升級工程上升為國家戰(zhàn)略,即“寬帶中國”戰(zhàn)略,隨后
幾年,中國對高模量對位芳綸的需求急劇增加。未來隨著5G網(wǎng)絡的建設升級,對位芳綸在信息通信領(lǐng)域的用量將會
進一步提高。
據(jù)有關(guān)機構(gòu)預測,未來幾年對位芳綸的需求量仍將持續(xù)增加,預計每年將保持2位數(shù)以上的增長。但國內(nèi)目前在產(chǎn)企
業(yè)卻只有泰和新材和中藍晨光化工有限公司兩家產(chǎn)能較大的企業(yè),其他產(chǎn)能規(guī)模較小的企業(yè)都因成本過高而處于停
產(chǎn)狀態(tài)。
新增產(chǎn)能
目前可預計增加的對位芳綸產(chǎn)能約11000噸/年,包括以下兩家公司:
2017年11月5日,庫爾勒經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會與山東淄博華天橡塑科技有限公司正式簽約,其芳綸1414項目成功
落戶開發(fā)區(qū),預計產(chǎn)能為2000噸/年。
2018年2月,泰和新材發(fā)布公告稱該公司計劃投資12億,擬升級煙臺廠區(qū)對位芳綸的產(chǎn)能,預計到2020年,新增
6000噸/年產(chǎn)能。
2018年8月,泰和新材擬在寧夏建設3000噸高性能對位芳綸項目,計劃投資6億元,新建聚合、紡絲、溶劑回收裝
置及配套的公用工程,形成年產(chǎn)3000噸高性能對位芳綸的生產(chǎn)能力。
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