Статус разработки и проблемы семи высокопроизводительных волокон и будущее развитие

Статус разработки и проблемы семи высокопроизводительных волокон и будущее развитие

I. Обзор высокопроизводительных волокон

Высокопроизводительные волокна — это химические волокна с особой физико-химической структурой, свойствами и применением или с особыми функциями, как правило, с очень высокой прочностью на разрыв, модулем Юнга и в то же время обладающие высокой термостойкостью, радиационной стойкостью, стойкостью к горению, стойкостью к высокому давлению. , кислота, щелочь, окислительная коррозия и другие характеристики широко используются в аэрокосмической, оборонной и военной промышленности, транспорте, промышленном строительстве, геотехническом строительстве и даже в биомедицинской и электронной промышленности и других областях.

Высокопроизводительные волокна являются важной частью индустрии новых материалов и ключевыми материалами для развития китайской промышленности химических волокон, уровень развития которой связан с развитием национальной экономики и национальной стратегической безопасности.После десятилетий развития, благодаря совместным усилиям правительства, предприятий, научно-исследовательских институтов и отраслевых ассоциаций, индустрия высокопроизводительных волокон Китая уделяла пристальное внимание ключевым технологическим исследованиям и разработкам, ориентированным на расширение последующих приложений, промышленных масштабов, технологических достижений, системное строительство и т. д., а также значительно сократить разрыв с развитыми странами за последние 30 лет, а также добились прорывного прогресса и значительных достижений.В настоящее время внутренние мощности по производству углеродного волокна составляют около 28% от общих мировых производственных мощностей, арамидных — около 23%, а полиэтиленовых волокон сверхвысокой молекулярной массы — около 66%.

В целом, высокопроизводительные волокна Китая стали страной с самым широким ассортиментом продукции и сферой применения в мире, а по масштабам производства углеродных волокон, арамидных и сверхвысокомолекулярных полиэтиленовых волокон и базальтовых волокон входят в тройку лидеров. в мире, а технологический уровень, производительность и качество основной продукции входят в число передовых мировых уровней.

Быстрое развитие отечественных высокопроизводительных волокон для повышения основной конкурентоспособности обрабатывающей промышленности Китая придало новый импульс аэрокосмической, национальной оборонной промышленности, ветроэнергетике, гражданскому строительству и строительству, легкой автомобильной промышленности, морскому машиностроению и другим высокотехнологичным областям. -развитие качества внесло значительный вклад.

II.Современное состояние отечественного развития отрасли высокоэффективных волокон.

В поддержке национальной политики и решительной поддержке соответствующих министерств и комиссий, посредством реализации различных типов научно-технических проектов, наращивания специального потенциала и создания национальных инновационных и исследовательских институтов и т. д., высокопроизводительные волокна Китая после десятилетий развития, фундаментальных исследований, технологий и промышленности добились большого прогресса и создали полную систему подготовки высокопроизводительных волокон, исследований и разработок, инженерной практики и индустриализации и продолжают делать прорывы, значительно сокращая разрыв с развитыми странами, и теперь стала одной из самых передовых высокопроизводительных волоконно-оптических компаний в Китае.Разрыв с развитыми странами стал самым широким охватом высокопроизводительных сортов волокна в мире.Ниже приводится введение в состояние отечественной разработки основных высокопроизводительных волокон.

1. Углеродное волокно

Исследования и разработки углеродного волокна на основе полиакрилонитрила в Китае имеют более чем 60-летнюю историю.В начале 1960-х годов Цзилиньский институт прикладной химии впервые начал изучать технологию и процесс производства углеродного волокна на основе полиакрилонитрила, а в начале 1970-х годов завершил строительство пилотной установки непрерывного производства углеродного волокна.

После этого Университет Дунхуа, Шанхайский научно-исследовательский институт синтетических волокон, Шаньсийский институт углехимии Китайской академии наук и другие научно-исследовательские институты, а также колледжи и университеты также провели исследования и разработки углеродного волокна на основе полиакрилонитрила.После периода концентрированных технических исследований с «11-й пятилетки» по «14-ю пятилетку» производительность отечественного углеродного волокна марки Т300 в основном достигает международного уровня, и его применение в аэрокосмической области становится все более популярным. зрелый;Углеродное волокно марки T700, полученное сухим распылением и мокрой обработкой, достигло объема производства 1000 тонн, но оно в основном используется в гражданской сфере, а его применение в аэрокосмической области в основном используется в гражданской сфере, а его применение в аэрокосмической области нет.Углеродное волокно марки T700, полученное методом сухого распыления, было произведено в количестве 1000 тонн, но оно в основном используется в гражданской сфере, а применение в аэрокосмической области находится на начальной стадии.

В настоящее время Китай все еще находится на стадии расширения применения передовых композитных материалов 1-го поколения с T300 и T700 в качестве основного армирующего элемента, а инженерное применение углеродного волокна марки T800 все еще находится на стадии разработки, в то время как зарубежная аэрокосмическая промышленность и в других областях уже широко применяются передовые композитные материалы 2-го поколения с углеродным волокном класса T800 в качестве основного армирующего элемента.В области углеродного волокна наша страна находится в лидерах.

Внутренний шелк-сырец из углеродного волокна, образованный диметилсульфоксидом (ДМСО), диметилацетамидом (DMAc), тиоцианатом натрия (NaSCN), тремя видами системы производственного процесса, технологией сухого распыления, мокрого прядения и мокрого прядения, постепенно совершенствуется, а эффективность производства еще больше повышается. ;Основная технология углеродного волокна продолжает развиваться, и на основе реализации индустриализации углеродных волокон класса T300, последовательно реализуются промышленные композиты класса T700, T800 и более 24K.уровне, а также более 24K промышленного производства крупных буксиров из углеродного волокна, в то же время, M40J, M55J и другие прорывы в области высокопрочных и высокомодульных углеродных волокон в ключевых технологиях, на стадии проектирования.

Однако по сравнению с Japan Toray, китайская продукция серии диметилсульфоксида еще не охватывает ту же серию разновидностей углеродного волокна, что и Japan Toray.Технология промышленного производства углеродного волокна с более высокими характеристиками уровня T1000 и выше еще не совершила полного прорыва и не может эффективно удовлетворить потребности аэрокосмической, оборонной промышленности и других областей.

Китайские предприятия по производству углеродного волокна имеют акции Zhongfu Shenying, Lightway Group, Hengshen, Jilin Jinggong, Shanghai Petrochemical, в научно-технических предприятиях Jane, но из-за отсутствия основных научных проблем и законов, основных технологий и ключевого оборудования для систематического и -Углубленные исследования и разработки, производительность продукции и стабильность производства, а также разрыв между ведущими международными предприятиями.Высокоточные дозирующие насосы, коррозионностойкие фильеры, печи для сверхвысокотемпературной графитации и другое оборудование по-прежнему зависят от импорта.

2.Арамид

(1) Параарамид

Внутреннее годовое потребление параарамида составляет около 1,1 тыс. тонн, из них количество волоконно-оптического поля — около 6000 тонн, количество защитных материалов — около 1000 тонн, количество автомобильного поля (шланги, тормозные колодки и т. д.) — около 2500 тонн. и около 1500 тонн другого промышленного использования, но 80% продукции по-прежнему приходится импортировать.

С быстрым развитием в Китае транспорта, оптоволоконной связи, высокоскоростных железных дорог, авиационной арматуры, легких автомобильных радиальных шин с кордной тканью и тормозных колодок, а также других областей и защитных применений спрос на параарамид будет расти. Ожидается, что к 2025 году внутренний спрос на параарамид достигнет 30 тыс. тонн.

Первыми производителями параарамида в Китае в основном являются Zhonglan Chenguang, Suzhou Zhaoda, Yantai Taihe и Yizheng Chemical Fiber.В 2017 году Sinochem International Group начала инвестировать в производство параарамида и при технической поддержке Университета Дунхуа переместила линию по производству параарамида из Сучжоу Чжаода в Янчжоу и создала с ней совместное предприятие для создания Sinochem High- Performance Fiber Materials Ltd. и в 2019 году приступила к строительству второй очереди производственной линии мощностью 5 тыс.тонн/год, которая была успешно построена к концу 2020 года. Строительство второй очереди производственной линии мощностью 5 тыс.тонн/год начнется в 2019 году и будет успешно завершено к концу 2020 года с общей производственной мощностью 5,5 тыс. тонн в год.

Компания Yantai Taihe New Material Co., Ltd. в 2020 году расширила линию по производству параарамида производительностью 3 тыс. тонн в год в регионе Нинся, в дополнение к линии по производству пара-арамида в Яньтае мощностью 1,5 тыс. тонн в год, в настоящее время общая мощность производства пара-арамида составляет 4,5 тыс. тонн в год, в Кроме того, Taihe New Material реализует проект технологической реформы, который, как ожидается, приведет к дальнейшему увеличению производственной мощности на 1,5 тыс. тонн в год. Taihe New Material приобрела Minsdale в 2020 году для сбора средств на строительство производственной линии по производству высокопроизводительной продукции мощностью 3 тыс. тонн в год. -Проект индустриализации материалов на основе арамидной бумаги.

(2) Мета-арамид

Спад рынка переработки мезоарамида в целом и фильтрующие материалы в области жесткой конкуренции, цены на продукцию снижаются, кроме того, цены на мезоарамидное сырье резко выросли, двойные факторы приводят к большему давлению на бизнес-операции.

В этой рыночной среде некоторые компании (в том числе Guangdong Caiyan и Hangzhou Jiulong) закрыли свои линии по производству мезоарамида, что привело к концентрации отечественной промышленности мезоарамида.В настоящее время отечественными производителями мезоарамида являются в основном компании Yantai Taihe New Material Co. и Chaomeis New Material Co. (ранее Sheng'ou Aramid) с производственными мощностями 7 тыс. тонн/год и 5 тыс. тонн/год соответственно.

В 2018 году из-за военного переворота в США, который привел к напряженности в поставках волокна DuPont и напряженности в поставках арамидного сырья, вызванной тем, что спрос на рынке мезоарамида превышает предложение, цены на волокно были увеличены.В 2019 году отечественное производство мезоарамидов достигнет большего роста, продукт по-прежнему основан на фильтрующих материалах и защитных материалах, доля высококачественной продукции, производимой внутри страны, по-прежнему относительно низка.Общая работа отрасли стабильна, и продукция постепенно развивается в направлении дифференциации, функциональности и моды, расширяя применение высокотехнологичных областей.

В настоящее время отечественные производители мезоарамида и военные сотрудничают в производстве боевых костюмов, армия и вооруженная полиция имеют большую кадровую базу и высокочастотные боевые повреждения, чтобы открыть пищеварительные каналы производства мезоарамида, а также обеспечить огромное рыночное пространство.В соответствии с рыночным спросом компания Taihe New Material объявила о добавлении линии по производству мезоарамида производительностью 4 тыс. тонн в год и запуске производства в августе 2021 года, производственная мощность компании по производству мезоарамида достигнет 10 000 тонн.

(3) Арамид III

Линия по производству арамида Ⅲ была впервые построена компанией China Blue Chenguang Chemical Research Institute Co., Ltd. в 2009 году и начала производство продуктов серий Staramid F-368 и F-358, характеристики которых сопоставимы с показателями российского Armos, а также мощностью 50т/год, что решает проблему «наличия» локализации гетероциклических арамидов в Китае и заполняет пробел в Китае.Отечественная заготовка.

После 2013 года компания China Blue Chenguang начала заниматься исследованиями и разработкой технологии производства арамида Ⅲ второго поколения и в начале 2015 года получила образец волокна килограммового качества с превосходными механическими свойствами.После этого конструкция прядильного узла была дополнительно оптимизирована и реализовано прядение одного прядильного жгута 200-300 текс с тем же уровнем производительности, что и жгута 75-100 текс, т. е. плотность скрученного жгута увеличена в 3 раза.

В настоящее время отечественный арамид Ⅲ предел прочности на разрыв 5,0 ГПа, модуль упругости 130 ~ 160 ГПа, производительность отечественного серийного производства органических волокон в первую очередь, на уровне серийной продукции России Русар, является периодической стабилизацией производства и используемый в области военной промышленности, для решения неотложных потребностей национальной обороны, имеет большое значение.В дополнение к синему Чэньгуану, отечественная и гуандунская компания Caiyan Co., Ltd., а также Сычуаньская компания Huiteng Technology Co., Ltd. и Шестая академия аэрокосмической науки и техники Китая 46 провели исследования и разработки гетероциклического арамида.

В 2008 году национальный «Девятый пятилетний план» ключевых научно-технических исследовательских проектов, осуществляемых проектом гетероциклического арамида провинции Гуандун Кайян, и проект разработки основного сырья гетероциклического арамидного мономера М-3 прошли приемку Министерства науки и промышленности. Технологии.В 2010 году независимые исследования и разработки Сычуаньской компании Huiteng по производству товара под названием «Fusite» Гетероциклический арамид прошли испытания национальных авторитетных учреждений и продолжили разработку гетероциклических арамидных композитных профилей пластин и формованных компонентов, теперь имеют 50 т/год арамида Ⅲ и Мощность производства современных композитных материалов из арамида Ⅲ составляет 100 т/год.

Шестая академия аэрокосмической науки и технологий Китая 46 начала изучать гетероциклический арамид F-12 в 1990-х годах, посредством процесса полимеризации, прядения и последующей обработки волокна продолжает оптимизировать и улучшать успех исследований в 1999 году, за которым последовал пилотный проект по 3 т/год. , усиление 5 т/год и технология индустриализации 20 т/год и применения продукции, первая спроектировала и разработала различные спецификации волокон F12 и их тканей в Китае, а ее производительность достигла международного передового уровня с грузоподъемностью 50 т. / передовые композиционные материалы.Он достиг международного передового уровня с производственной мощностью 50 тонн в год и в последнее время готовится расширить производственную мощность F-12 до 100 тонн в год, чтобы удовлетворить потребности Китая в аэрокосмическом и высокотехнологичном стратегическом оружии.

3. Волокно СВМЭПЭ

С развитием волокна СВМПЭ в военной, гражданской продукции, особенно в большом количестве различных типов кабелей, домашнего текстиля и других областях применения, внутренний спрос на волокно СВМПЭ неуклонно растет, мощности по производству волокна постепенно расширяются.2010 Китайских производителей волокна СВМПЭ более 20, с общей производственной мощностью 17 тыс. тонн в год, к развитию более 30 к 2015 году, с общей мощностью 26,6 тыс. тонн в год.

Однако среди более чем 30 производителей волокон из СВМПЭ есть только 8 предприятий с годовой производственной мощностью 1000 тонн, и большинство из них имеют мощность всего около 300 тонн в год, выпускают единый продукт и имеют высокую себестоимость производства.

В 2016 году компания Jiangsu Jiujiu приобрела патент Университета Дунхуа и начала строить линию по производству волокон из СВМПЭ, став первым отечественным предприятием с масштабом производства 10 000 тонн волокон из СВМПЭ, а ее волокнистая продукция была выведена на рынок, что вызвало Ценовая война отечественных волокон из СВМПЭ.После этого некоторые предприятия с отсталыми технологиями и процессами постепенно ушли с рынка волокон из СВМПЭ, в то время как некоторые из них перестроили свои линии по производству волокон путем реструктуризации или поглощения капитала, а ряд новых предприятий инвестировали в промышленность волокон из СВМПЭ.

В настоящее время мощность производства волокна из СВМПЭ компании JiuJiu достигла 16 тыс. тонн в год.Кроме того, в 2018 году Shandong Ruyi Group объявила об инвестировании в строительство линии по производству волокна из СВМПЭ производственной мощностью 10 тыс. тонн в год;Zhejiang YiJu и Jiangsu Leader также начали инвестировать в промышленность по производству волокон из СВМПЭ после 2018 года с ожидаемой производственной мощностью более 3 тыс. тонн в год.После завершения производственной линии всех этих предприятий мощность производства волокна из СВМПЭ в Китае превысит 60 тыс. тонн в год, что составит 3/4 мировой производственной мощности.

Внутреннее волокно и продукция из СВМПЭ на международном рынке конкурентоспособность также улучшается, экспорт внешней торговли постепенно увеличился с 50% до более чем 70%.В настоящее время существует более 20 отечественных предприятий по производству волокон из СВМПЭ, производственная мощность которых превышает 1000 тонн, как показано в Таблице 8.

4. волокно ППС

Отечественными производителями полифениленсульфидных смол в основном являются Zhejiang Xinhecheng, Chongqing Poly Lion, Внутренняя Монголия Panxun и Zhuhai Changxian.В октябре 2020 года государственное министерство торговли издало политику в отношении четырех импортов PPS в США, Японии, Южной Корее и Малайзии, реализации депозитной формы антидемпинговых мер, что значительно увеличило цены на импортную продукцию, что побудило внутренний рынок предприятия для повышения экономической эффективности продукта, для промышленности смолы PPS Китая Быстрое развитие промышленности смолы PPS Китая, чтобы обеспечить основу.

Чжэцзян Синьхэчэн, производство поли-льва в Чунцине составило 9,6% мирового производства и 6,4%, в будущем ожидается расширение производственных мощностей, чтобы стать глобальными производственными мощностями PPS из пяти крупнейших компаний.Однако из-за того, что промышленность по производству волокон PPS не полностью развита, спрос на них намного ниже, чем на применение смолы PPS в области электротехники и электроники.Таким образом, компания Chongqing Poly Lion в основном фокусируется на исследованиях сырья для литья под давлением PPS, исследования ломтиков волокнистого продукта - это меньше, один продукт.

В настоящее время только компания Zhejiang Xinhecheng построила линию по производству волокнистой смолы мощностью 5 тыс. т/а, производя различные партии выдутых из расплава сортов, чипсов из штапельного волокна, но у него нет нити и модифицированных прядильных чипсов, качество продукции из волокна. ниже международного уровня.

На внутреннем рынке только компании Zhejiang Xinhecheng и Sichuan Anfer Polymer Material Technology Co., Ltd. могут обеспечить непрерывное производство штапельного волокна PPS с производительностью 5 тыс. тонн/год и 3 тыс. тонн/год соответственно;Jiangsu Ruitai Science and Technology Co., Ltd. и другие производители штапельного волокна, такие как Sichuan Deyang Technology Co.

В 2016 году компания Suzhou Jinquan New Materials Co., Ltd. и Университет Дунхуа совместно предприняли трансформацию научных и технологических достижений в провинции Цзянсу, чтобы добиться модификации исследований штапельных волокон PPS, и построили гибкую производственную линию мощностью 3 тыс. тонн в год, что значительно улучшило огнестойкость волокон PPS, рабочая температура и срок службы, а также повысить конкурентоспособность штапельных волокон PPS на международном рынке, но из-за нехватки сырья для волокнистых смол невозможно поддерживать производство.

Подводя итог, технология полимеризационного производства отечественной смолы PPS была накоплена в определенной степени, и при двойной поддержке национальной политики и рыночного спроса промышленный масштаб постепенно расширялся, а доля рынка значительно увеличивалась, но по-прежнему существуют такие проблемы, как более низкий уровень технологии производства, меньшее количество категорий продукции, отсутствие продукции из нитей и выдувания из расплава, а также более низкий, чем международный передовой уровень высококачественной продукции;Что касается волоконной промышленности, производственные мощности высококачественной волоконной щепы недостаточны, область применения на рынке узка, а производственные мощности волокна среднего качества ниже международного передового уровня.В волоконной промышленности производственные мощности по производству высококачественных ломтиков волокна недостаточны, область применения рынка узка, конкурентная среда на рынке недорогих продуктов плохая, а рынка высококачественных приложений серьезно не хватает.

В области высокотемпературных сажевых фильтровальных мешков, хотя на рынке все еще остается более 50% вакантных мест, но с оптимизацией и модернизацией технологии электростатических осадителей и влиянием на рынок нового высокопроизводительного волокна, насыщением рынка волокон PPS возникает острая необходимость расширения область применения.Промышленные кластеры, основанные на жесткой рыночной конкуренции и сложности процесса производства волокна, традиционной ценовой конкуренции на продукцию, низкой прибыли, высоком пороге входа, большинство малых и средних предприятий вынуждены трансформироваться и развиваться, трудно достичь эффекта промышленного кластера, отечественная PPS качественная разработка медленного хода.

5. Волокно ПБО

Внутренние исследования волокна ПБО начались в конце 1980-х годов, Восточно-Китайский университет науки и технологий взял на себя ведущую роль в изучении мономеров и полимеров ПБО, предел прочности полученного волокна составляет всего 1,20 ГПа, модуль упругости 10 ГПа, производительность далека. от достижения уровня кевларового волокна.Из-за мономера 4,6-диаминорезорцинол гидрохлорида (DAR), мономера для синтеза ПБО, он полностью зависит от импорта, который является дорогостоящим и ограничивает исследования, связанные с ПБО, а исследования волокон ПБО несколько раз прерывались.Чтобы восполнить этот пробел, штат включил высокопроизводительные волокна PBO в качестве ключевого материала в национальную программу поддержки 863.

В этом контексте Восточно-Китайский университет науки и технологий, Шанхайский университет Цзяо Тонг, Харбинский технологический институт и другие специальные исследования по синтезу мономера DAR;Харбинский технологический институт, Восточно-Китайский университет науки и технологий, Университет Дунхуа и другие подразделения, занимающиеся исследованиями полимеризации ПБО и подготовки волокон, а также ряд других научно-исследовательских институтов, занимающихся применением и армирующими материалами для исследований ПБО.

После двух-трех десятилетий разработок отечественные университеты и научно-исследовательские институты добились определенного прогресса в синтезе и формовании полимеров ПБО.Университет Дунхуа и Шанхайский университет Цзяо Тонг с 1999 года начали проводить полимеризацию PBO, исследования формирования волокон, освоили технологию синтеза и очистки мономеров, разработали и произвели систему полимеризации высокой вязкости специальных мешалок, изобрели реакционную экструзию PBO - прядение жидких кристаллов. интегрированный процесс, впервые в Китае, успешно построена тонна линия для испытания волокна PBO, завершена в 2005 году, проект был определен, в результате синтеза и прядения полимера PBO.Оценка, произведенный полимер ПБО, характеристическая вязкость 25дл/г и более, прочность 4,16ГПа, модуль упругости 139ГПа;после этого продолжайте расширять испытания в исходном масштабе для улучшения и расширения производства полимеризации ПБО, построена пилотная линия прядения в масштабе 5 тонн, завершена в 2008 году оценка проекта, прочность волокна ПБО стабилизирована на уровне 4,95 ГПа. или более, что близко к уровню японского волокна Toyobo.

Примерно в 2016 году Харбинский технологический институт с использованием трихлорбензола в качестве сырья синтезировал мономер DAR с чистотой 99,5% или более, используя мономер для полимеризации PBO и прядения, прядильное волокно PBO с прочностью на разрыв 5,0 ГПа, модулем 240 ГПа.

В индустриализации волокна ПБО страна также добилась важных успехов за последние годы, было запущено в производство несколько предприятий по производству волокна ПБО.В период 12-й пятилетки компания China Blue Chenguang Chemical Co., Ltd. построила небольшую пилотную военную линию по производству волокна PBO мощностью 2 т/год, прочность волокна которой стабильна на уровне более 5,2 ГПа, и расширяет ее до 20 т/год. емкость.

В январе 2018 года компания Chengdu New Morning New Material Technology Co., Ltd. инвестировала около 500 миллионов юаней в строительство высокопроизводительной линии по производству волокна PBO производительностью 380 тонн в год, которая в настоящее время является крупнейшей производственной линией в Китае;В августе 2018 года проект высокопроизводительного специального волокна PBO компании Jiangsu Zhonghui Special Fiber New Material был успешно испытан, а первая фаза проекта имеет производственную мощность 50 т/год;в том же году компания Zhongke Jinqi New Material Science and Technology Co. Ltd. инвестировала 145 миллионов долларов и построила производственную линию PBO мощностью 150 тонн в год.

В последние годы Шаньдунский институт неметаллических материалов для нужд военного назначения и Университет Дунхуа в целях совместного содействия индустриализации строительства волокон PBO в 2021 году в Цзинане, провинция Шаньдун, построили сто тонн линии по производству волокон PBO.С комплексной точки зрения, страна все еще находится на ранних стадиях индустриализации волокна PBO, на рынке меньше продуктов, которые еще предстоит развивать.

6.Карбидкремниевого волокна

Чтобы сломать Соединенные Штаты, Японию и другие развитые страны в области технологии волокон SiC и продуктов жесткой блокады, Национальный университет оборонных технологий с 1980 года возглавил подготовку непрерывных волокон SiC в исследованиях страны, независимый исследования и разработки, а также создание первой отечественной линии по производству непрерывных волокон SiC, в области синтеза прекурсоров, прядения, неплавления и спекания и т. д., позволили достичь продуктов и технологий с независимыми правами интеллектуальной собственности.

Характеристики подготовленных непрерывных SiC-волокон первого и второго поколения типа KD находятся на передовом отечественном и международном передовом уровне, которые используются многими исследовательскими подразделениями и прикладными отделами в отечественной авиации, аэрокосмической и других областях и имеют был удостоен первой премии «Научно-технический прогресс армии» (2014 г.), первой премии «Техническое изобретение провинции Хунань» (2014 г.) и второй премии Национального научно-технического прогресса (2015 г.).

Для разработки волокон SiC третьего поколения путем гидрообесуглероживания предварительного спекания были подготовлены непрерывные волокна SiC третьего поколения типа KD-S с соотношением, близким к стехиометрическому, и характеристики были сопоставимы с уровнем японских волокон Hi-Nicalon S. , в котором также использовался процесс гидрообезуглероживания;Технология высокотемпературного спекания и уплотнения волокон SiC была освоена в 2016 году, и впервые в Китае было успешно получено непрерывное высококристаллическое близкое к стехиометрическому соотношению волокна SiC, то есть волокна KD-S.SiC-волокно, то есть SiC-волокно третьего поколения типа KD-SA, которое по составу и структуре, высокой термостойкости и сопротивлению ползучести сравнимо с уровнем зарубежного SiC-волокна Tyranno SA третьего поколения.

В настоящее время волокно было реализовано в мелкосерийном производстве и передано в прикладные отделы для использования, заполняя пробелы в стране, так что Китай стал третьей страной в мире, способной производить непрерывные волокна SiC с высоким кристаллическим соотношением, близким к стехиометрическому. .

Сямэньский университет с 2002 года занимается подготовкой области исследований непрерывного волокна SiC, используя метод сшивки электронным лучом для получения низкого содержания кислорода во втором поколении непрерывных волокон SiC, а также использование облучения электронным лучом, а затем метод гидродекарбонизации для подготовки третьего Непрерывные волокна SiC -поколения аналогичны японским волокнам Hi-Nicalon S, состав, структура и характеристики волокон сопоставимы с японскими, что соответствует уровню непрерывных волокон SiC второго и третьего поколений.Состав, структура и характеристики волокна сопоставимы с соответствующими непрерывными волокнами SiC второго и третьего поколения из Японии.

С 2015 года Институт материалов Нинбо Китайской академии наук (NIMCS) занимается разработкой волокон SiC третьего поколения, аналогичных японским волокнам Hi-Nicalon S, в ответ на потребности применения в атомной промышленности.Кроме того, Технологический институт Китайской академии наук провел соответствующие исследования по цирконийсодержащим волокнам SiC сложной фазы, а Университет Чжуннань провел соответствующие исследования по бериллийсодержащим волокнам SiC.

Что касается индустриализации, в 2005 году компания Suzhou Saifi Group Co., Ltd. объединилась с Университетом национальной оборонной техники, чтобы преобразовать результаты, а в 2010 году впервые в Китае осуществила индустриализацию непрерывных волокон SiC.В 2016 году компания Ningbo Zhongxing New Materials Co., Ltd. подписала соглашение о сотрудничестве с Университетом национальной оборонной техники для проведения индустриализации второго поколения непрерывных волокон SiC и завершила производственную линию пионера полиуглерод-силана с производительностью 40 т/год и 10 т/год пионера поликарбонат-силана.линия по производству кузовов и линия по непрерывному производству SiC-волокна второго поколения производительностью 10 т/год (Shincolon-II).

В 2019 году компания подписала соглашение о сотрудничестве с Институтом технологических процессов Китайской академии наук по преобразованию непрерывного SiC-волокна сложной фазы второго поколения (Sericafila Z), а также непрерывного SiC-волокна сложной фазы третьего поколения. (Серикафила ЗБ).С момента своего основания в 2015 году компания Fuzhanya New Material Co., Ltd. сотрудничала с Университетом Сямэнь для создания промышленной линии по производству SiC-волокна второго поколения и SiC-волокна третьего поколения производительностью 10 т/год.В 2018 году компания Hunan Boxiang New Material Co., Ltd. построила мощность по производству бериллийсодержащего SiC-волокна мощностью 10 т/год с независимыми правами интеллектуальной собственности (10 т/год бериллийсодержащего SiC-волокна) за счет трансформации научных и технологических достижений Центрального Южный университет.Линия по производству бериллийсодержащего карбидокремниевого волокна производительностью 10 т/год.

7.Базальтовое волокно

В 2002 году Министерство науки и технологий включит «базальтовое непрерывное волокно и его композиционные материалы» в «программу 863», чтобы укрепить независимые права интеллектуальной собственности на газоэлектрическое смешивание и полностью электрическую плавку. разработка и продвижение технологии производства печей, так что быстрое развитие базальтового волокна.Но в настоящее время базальтовое волокно в Китае в целом идет по низкосортному маршруту, уделяя особое внимание бетону с армирующими материалами из базальтового волокна короткой резки.2006 год: первая в Китае линия по производству базальтового волокна, разработанная компанией Shanghai Ruskin Basalt Fiber Co.

В настоящее время в Китае существует около десятка предприятий, занимающихся производством базальтового волокна, с общей производственной мощностью более 100 тыс. тонн, а также ряд предприятий с производственными линиями мощностью 10 000 тонн, в том числе Jilin Tongxin, Henan Dengfeng Power Plant Group. , Sichuan Glass Fiber Group, Sichuan Qiani, Guizhou Shixin и т. д. Однако фактическая производственная мощность большинства предприятий составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч тонн.

Фактический общий объем производства базальтового волокна в Китае составляет 20-30 тыс. тонн, характеристики в основном составляют 10-20 мкм, цена за тонну составляет от 12 000 до 20 000 юаней, в основном используется в цементном бетоне, асфальтобетоне, автомобильном движении, высокотемпературных фильтр-мешках и термических изоляционный войлок и так далее.

Отечественные предприятия по производству базальтового волокна все еще находятся на стадии конкуренции по гомогенизации низких цен, и вопрос о том, как улучшить характеристики базальтового волокна, все еще требует дальнейшего изучения.1200 отверстий и более, чем большая технология волочения пачки все еще нестабильна, необходимо исходить из сырья, технологии плавления и волокна и других аспектов начала, чтобы преодолеть технические трудности.Только решив технологию волочения большого жгута, мы сможем улучшить качество и стабильность базальтового волокна, действительно добиться высокой прочности, высокого модуля и других характеристик базальтового волокна, расширить сферу его применения, преодолеть узкое место в разработке базальтовое волокно.В таблице 9 обобщена производственная ситуация и характеристики основных производителей базальтового волокна в Китае.

III.Актуальные проблемы высокопроизводительных волокон

Разработка высокопроизводительного волокна в Китае началась не поздно, но из-за финансовых инвестиций, сырья, оборудования, персонала и других сложных причин прогресс был медленным, за последние 10 лет, хотя был достигнут большой прогресс, но в плане стабильности характеристик продукта, производственных затрат, масштаба и уровня применения с Японией, Соединенными Штатами и другими развитыми странами все еще существует значительный разрыв между основными общими научными проблемами высокопроизводительных волокон в ближней, дальней и макроскопической структуре. (т.е. распределение молекулярных цепей, чистота системы и уровень применения).Основной общенаучной проблемой является близость высокопроизводительных волокон, удаленная и макроскопическая структура (т. е. распределение молекулярных цепей, чистота системы, конденсированная структура, структура поверхности волокна), вызванная неоднородностью прядильных свойств продукта, физико-химических свойств и стабильности партии. недостаточный.Основные проблемы, существующие в настоящее время, можно сформулировать следующим образом:

Высококачественные волокна все еще существуют, разница в поколениях, независимая гарантийная возможность должна быть усилена.Зарубежная аэрокосмическая отрасль широко применяет углеродное волокно уровня T800 в качестве основного усиления второго поколения передовых композитных материалов, в то время как Китай все еще находится в первом поколении передовых композитных материалов в целом, чтобы расширить применение передовых композитных материалов. , второе поколение передовых комплексных материалов для оценки и проверки.Высокопрочное и высокомодульное, сверхвысокомодульное углеродное волокно, дифференцированные параарамиды (сверхвысокопрочные, сверхвысокие модельные, среднемодульные, с высокой связующей способностью, сопротивлением усталости и т.д.), высокопрочные и ползуче- свободное волокно СВМПЭ, технология производства высокопроизводительного гетероциклического арамида Ⅲ еще не совершила прорыва, не имеет возможности самостоятельно гарантировать, что в области высокопроизводительных неорганических волокон наблюдается такая же нехватка высококачественной продукции, качества согласованность и другие вопросы.

Зрелости технологии высокопроизводительного волокна недостаточно, крупномасштабное высокотехнологичное оборудование и комплекты технологий все еще не являются полным прорывом.Промышленность по производству высокопроизводительного волокна представляет собой производственный процесс, и оборудование тесно связано с длительным процессом тонкой промышленности, страна еще не полностью освоила крупномасштабные комплекты технологий производственного процесса.

На данном этапе внутреннее производство углеродного волокна все еще составляет 12 тыс., и следующие небольшие жгуты, большие жгуты, недорогие технологии промышленного производства углеродного волокна еще не совершили полного прорыва, в то время как зарубежные страны начали крупномасштабный буксировку недорогих и небольшой буксир высококачественной интеграции технологий производства, а также постоянное улучшение качества продукции и снижение производственных затрат.Арамид (пара-арамид, мезо-арамид, гетероциклический арамид Ⅲ) в производительности и стабильности продукта, эффективности производства, промышленном масштабе, областях применения и других аспектах разрыв все еще существует.

Мощность одной линии волокна СВМПЭ низкая, высокие инвестиционные затраты, низкая эффективность производства, высокое энергопотребление, крупномасштабное недорогое производство по-прежнему трудно достичь. Волокно PPS и полиарилатное волокно не хватает килотонной индустриализации полных наборов технологий и оборудования.Кроме того, индустриализация высокопроизводительных оптоволоконных комплектов проектирования и производственных мощностей недостаточна, нехватка инженеров по проектированию/моделированию, программное обеспечение для проектирования/моделирования зависит от импорта, существует очевидный разрыв между базовыми промышленными технологиями (такими как механическая обработка), прецизионное оборудование (например, насосы-дозаторы, фильеры), качество сырья для оборудования (например, высокопрочная сталь, коррозионно-стойкие стальные материалы и т. д.) и зарубежные страны, что приводит к нехватке отечественное независимое оборудование с точки зрения точности, эффективности и срока службы, стабильности работы оборудования и стабильности оборудования.Срок службы отечественного независимого оборудования с точки зрения точности, эффективности и срока службы недостаточен, плохая эксплуатационная стабильность оборудования, высокая частота отказов, что ограничивает производительность высокопроизводительной волоконной продукции Китая для стабилизации, улучшения и контроля производственных затрат.

Недостаточные инвестиции в фундаментальные исследования, часть ключевых научных проблем не изучены, отсутствие передовых инноваций и импульса развития.В рамках поддержки национальной политики и основных задач, высокопроизводительные волокна Китая в отношении имитации иностранных продуктов для проведения исследовательских работ, разработка продуктов является основным направлением, уделяя особое внимание решению основных потребностей страны и применению насущных потребностей.

Университеты и научно-исследовательские институты обычно основаны на модельных продуктах, состав высокоэффективных волокнистых материалов - структура - процесс - производительность, глубокая взаимосвязь между законом еще не полностью понята, необходимые основные научные механизмы и теории не были четко раскрыты, что приводит к отсутствию теоретической поддержки потребностей новых приложений, отсутствию независимых инноваций.Предприятия устали от слепого расширения производства, инвестиции в фонды исследований и разработок серьезно недостаточны, например, углеродное волокно может быть промышленно промышленной отечественной продукцией только нескольких сортов, в то время как Япония Toray имеет почти 20 моделей продукции.

Рациональная производственная система еще не сформировалась, сохраняется низкое дублирование, беспорядочная конкуренция.В настоящее время система высокопроизводительной волоконной промышленности Китая не является полной, ключевое оборудование и вспомогательные материалы, важное сырье, стандарты продукции, а также тестирование и оценка слабых звеньев.

В аэрокосмической, оборонной и военной сферах, в области небольших масштабов, трудно стимулировать развитие и совершенствование всей производственной цепочки высокопроизводительных волокон и композитов, в автомобилестроении, сосудах под давлением, железнодорожном транспорте и других отраслях промышленности. области, представленные крупномасштабным применением, еще не достигнуты.Стимулируемые множеством факторов, таких как поддержка национальной политики и стремление инвестировать в области высоких технологий, все еще происходят повторения на низком уровне, оторванные от реальных инвестиций отрасли в хаос, уровень проектов варьируется, что не только вызывает большое количество национальных и социальных ресурсов занято и растрачивается и в то же время не способствует формированию конкурентоспособности отрасли и устойчивой промышленной экологии.

IV.Будущее развитие высокопроизводительных волокон

Высококачественные волокна являются незаменимыми новыми стратегическими материалами для национального экономического развития Китая и строительства национальной обороны.В последние годы высокопроизводительные волокна Китая в индустриализации технологий, разнообразии и качестве продукции, применении на рынке и других аспектах быстрого развития, высокопроизводительные волокна стали новой движущей силой модернизации обрабатывающей промышленности, Китай постепенно стать самым широким в мире охватом разновидностей высокопроизводительных волокон производства и потребления крупных стран.

Это подчеркивается в: Во-первых, локализация высокопроизводительных волокон, чтобы сломать Японию, Соединенные Штаты и другие развитые страны в долгосрочной технологической блокаде Китая и рыночной монополии, для обрабатывающей промышленности Китая, чтобы повысить основную конкурентоспособность нового импульса. для аэрокосмической, национальной оборонной и военной промышленности, ветроэнергетики, гражданского строительства и строительства, легкого автомобилестроения, морской техники, охраны окружающей среды и других областей высококачественного развития внесла значительный вклад.

Соответствующие данные показывают, что на каждые 100 кг снижения веса автомобиля выбросы O2 сокращаются примерно на 5 г/км;на каждые 20% снижения массы корпуса самолета выбросы CO2 сократятся примерно на 140 тонн в год.В период углеродного пика, углерода и политики углеродное волокно применяется в фотоэлектрической, ветровой, водородной и других зеленых и экологически чистых областях энергетики, постепенно становится важным способом достижения стратегических целей «двойного углерода».

Во-вторых, с постоянным улучшением признания внутреннего рынка высокопроизводительных волокон не только экономические выгоды основных предприятий продолжают улучшаться и постепенно вступают в благоприятную стадию развития, в то время как экспорт высокопроизводительных волокон и продукции из них также растет, и конкурентоспособность продукции на международном рынке продолжает укрепляться.

Промышленность углеродного волокна, например, в 2012 году компания Weihai Guangwei Composites Co., Ltd. впервые достигла прибыльности предприятий из углеродного волокна, в 2016 году компания Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd. впервые достигла рентабельности производства углеродного волокна. предприятия в сфере гражданского использования.2002 год в новой коронной эпидемии продолжал сеять хаос на заднем плане, китайская промышленность углеродного волокна против тенденции, и продолжать поддерживать производство и продажи двух быстро развивающихся, растущих показателей в течение двух лет подряд, чтобы добиться прибыли для всей отрасли.Рентабельность всей отрасли.

В мае 2022 года Министерство промышленности и информационных технологий, Комиссия по развитию и реформам и два министерства и комиссии совместно выпустили «Руководящие заключения по качественному развитию промышленности химического волокна», в которых отмечалось, что продвижение Инновационный потенциал отрасли химического волокна постоянно растет, интенсивность инвестиций в НИОКР в отрасли достигла 2%, а НИОКР и производственные мощности высокопроизводительных волокон отвечают потребностям национальной стратегии.

Улучшите стабильность качества и стабильность партий высокопроизводительных волокон и еще больше расширьте применение высокопроизводительных волокон в аэрокосмической, ветровой и фотоэлектрической энергетике, морской технике, охране окружающей среды, безопасности и защите, геотехническом строительстве, транспорте и других областях. В сентябре 2022 года Министерство промышленности и информационных технологий, Комиссия по надзору и управлению государственными активами (SASAC), Главное управление по надзору за рынком, Ведомство интеллектуальной собственности и другие четыре ведомства совместно выпустили «Сырьевую промышленность».Программа внедрения «Трех продуктов» предполагает, что к 2025 году разнообразие сырья станет богаче, качество будет более стабильным, а бренд станет более влиятельным.

Жаропрочные сплавы, высокоэффективные специальные сплавы, полупроводниковые материалы, высокопроизводительные волокна и композиты, а также другие продукты и услуги в ключевых областях, позволяющие значительно расширить возможности поддержки.Хотя в высокотехнологичной области китайской высокопроизводительной волоконной промышленности независимый инновационный потенциал еще предстоит улучшить, но отечественные предприятия изучают основные технологии и постепенно ломают иностранную монополию, ожидается, что уровень локализации будет неуклонно расти.

В августе 2023 года Министерство промышленности и информационных технологий опубликовало «План реализации пилотного проекта по новой отраслевой стандартизации (2023-2035 годы)», в котором упоминается разработка высокоэффективных волокон, специальных материалов и других стандартов передовых полимерных материалов, результаты исследований. стандарты характеристик и методов испытаний.

Для содействия дальнейшему развитию китайской промышленности высокопроизводительного волокна и повышению ее международной конкурентоспособности рекомендуется:

Укрепить структуру высшего уровня и повысить ведущую роль правительства.В настоящее время, сталкиваясь с быстрыми изменениями в международной среде, должны возглавляться соответствующими государственными министерствами и отраслевыми ассоциациями, планируя развитие высокопроизводительной волоконной промышленности Китая по новому пути, чтобы защитить здоровое развитие отрасли, чтобы предотвратить рост однородной производственной мощности. слишком быстро, чтобы избежать использования старого пути развития традиционных волокон, что повлияет на будущее устойчивое развитие отрасли.Поддерживать научные и технологические исследования, разработки и демонстрационные приложения, придерживаться долгосрочных инвестиций, поощрять итеративное и стабильное развитие, продвигать исследования и разработки инновационных продуктов и крупномасштабное применение, прогресс в технологии высокоэффективных волокнистых материалов для стимулирования промышленной модернизации.

Укреплять инновации в области НИОКР и углублять сочетание промышленности, научных кругов и исследований.Увеличьте независимые инновации, сосредоточьтесь на совместных инновациях, постройте ориентированную на предприятие, ориентированную на рынок, комбинацию промышленности, университетов и исследований в системе технологических инноваций, увеличьте эндогенный импульс и содействуйте высококачественному развитию отрасли.Усилить усилия по решению общих проблем, ограничивающих качественное развитие отрасли, сосредоточить внимание на проблемах дефицита, усилить исследования и разработки высококачественного сырья и вспомогательных материалов, ключевого оборудования и компонентов, повысить независимую и контролируемую способность цепочка поставок промышленной цепочки, освоить глубокую взаимосвязь между составом высокопроизводительных волокон, структурой, процессом и эффективностью закона, а также всесторонне расширить возможности независимых инноваций.

Расширить масштабы производства и разработать недорогие технологические процессы.Сосредоточив внимание на характеристиках продукции, а также на исследованиях и разработке продуктов с высокой добавленной стоимостью, мы придаем большое значение разработке различных технологий процесса формования для дальнейшего снижения затрат и увеличения доходов.Себестоимость производства определяет емкость рынка и применение, а ускорение разработки недорогих технологий способствует расширению сферы применения.Расширение масштабов производства и увеличение производственной мощности одной линии позволяет еще больше повысить эффективность производства и снизить себестоимость продукции, тем самым повысив рыночную конкурентоспособность продукции.

Увеличьте развитие прикладных технологий в ответ на рыночный спрос.Через «нисходящий поток», чтобы стимулировать «восходящий», сформировать серию продуктов с независимыми правами интеллектуальной собственности, укрепить связь и сотрудничество с поддерживающими отраслями, а также активно интегрироваться в исследования и разработки последующих клиентов из проектирование готовой продукции, чтобы эффективно максимизировать производительность высокопроизводительных волокон в сценариях применения.Производительность высокопроизводительных волокон максимизируется в сценариях применения, чтобы обеспечить точное соответствие между их производительностью и производительностью последующих приложений.

Создайте систему мониторинга, чтобы отслеживать динамику отрасли.Улучшить статистику отрасли высокопроизводительного волокна, сосредоточиться на исследовании отраслевых данных, укрепить отраслевое управление и руководство, планирование и развитие, сформулировать и улучшить условия доступа в отрасль, выпустить справочник с рекомендациями по продуктам, чтобы избежать слепой разработки и дублирования строительства на низком уровне, а также поощрять содействие синергетическим связям между производителями, углубленное общение, чтобы направлять благоприятное развитие высокопроизводительной волоконной промышленности.

Укрепить разработку стандартов и способствовать участию в международных соревнованиях. Сосредоточьтесь на разработке национальных и промышленных стандартов для высокопроизводительных волокон, включая углеродное волокно, арамидное волокно, полиимидное волокно, полиарилатное волокно, полифениленсульфидное волокно, волокно из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и т. д., а также различные продукты их переработки, а также стандарты на продукцию. в целях регулирования отечественной продукции из высокоэффективных волокон, а также содействия выходу продукции на международный рынок и участия в международной конкуренции.