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2019年中国对位芳纶行业市场现状及应用领域分析[图]

2020年02月19日 14:52:37字号:T|T

    芳纶纤维是芳香族聚酰胺纤维的简称,是一种新型高科技合成纤维,由芳香基团和酰胺基团连接组成线性聚合物。由于芳香基取代了脂肪基,分子链的柔性减小而刚性增强,反映在纤维性能方面,其耐热性和初始模量都显著增大。芳香族聚酰胺纤维是目前有机耐高温纤维中的主要类别,其中最具实用价值的品种有两个:一是分子链排列呈锯齿状的间位芳纶纤维,我国称之为芳纶1313;一是分子链排列呈直线状的对位芳纶纤维,我国称之为芳纶1414。两者化学结构相似,但性能差异较大,应用领域各有不同。间位芳纶具有突出的耐高温、阻燃和绝缘性,主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤等领域。对位芳纶则具有高强度高模量的特点,素有高分子材料中的“百变金刚”之称,主要应用于个体防护、防弹装甲、力学橡胶制品、高强缆绳、石棉替代品等。

间位芳纶和对位芳纶化学结构式

数据来源:公开资料整理

    芳纶树脂的合成方法有低温溶液聚合法、直接溶液聚合法、界面缩聚法、酯交换法、气相聚合法和酰胺化缩聚等,其中低温溶液聚合法是目前工艺上最成熟的合成方法。芳纶经化学合成后需要纺成纤维才可向下游应用,间位芳纶纤维制备主要有干法纺丝和湿法纺丝,对位芳纶通常采用干喷湿法纺丝工艺。

芳纶纤维的合成及应用

数据来源:公开资料整理

   一、对位芳纶市场现状

    对位芳纶性能优异,最突出的性能是高强度和高模量,其强度是钢的3倍、强度较高的涤纶工业丝的4倍;初始模量是涤纶工业丝的4~10倍、聚酰胺纤维的10倍以上。对位芳纶稳定性高,在150℃下收缩率为零,在高温下仍能保持较高的强度,如在260℃温度下仍可保持原强度的65%。对位芳纶的突出性能使其在国防和民用领域均有重要应用。

对位芳纶与其他高强度纤维的性能比较

数据来源:公开资料整理

    全球对位芳纶纤维产量和消费量稳健增长。2018年产量约8.2万吨,消费量约8.0万吨,下游主要集中于安全防护、车用摩擦材料、光纤增强保护、橡胶增强等。而国内2018年对位芳纶消费量约1万吨,下游主要应用于光纤保护增强及安全防护领域。

对位芳纶消费量稳健增长

数据来源:公开资料整理

全球对位芳纶下游分布

数据来源:公开资料整理

国内对位芳纶消费量

数据来源:公开资料整理

国内对位芳纶下游分布

数据来源:公开资料整理

    智研咨询发布的《2020-2026年中国芳纶产业前景规划及投资战略分析报告》数据显示:当前全球对位芳纶主要生产商以国外企业为主,美国杜邦和日本帝人占据主导地位,两者产量占全球消费量约70%。我国对位芳纶研究起步较晚,尚未实现技术的全面突破,80%以上依赖进口。国内对位芳纶装置产能超1万吨,但实际有效产能仅约2000吨,实际产量约1500吨,主要来自于泰和新材。

全球主要对位芳纶生产企业

数据来源:公开资料整理

    由于对位芳纶在军工领域具有重要应用属性,而国内技术落后于海外企业,因此对位芳纶是政策长期重点支持的新材料之一,国产化替代需求强烈。国内对位芳纶80%依赖进口,其中主要来自于美国、日本等企业,而近年来全球贸易环境不确定性增强,军工等高端、敏感性应用领域容易受到海外企业限制,因此国产化替代需求愈发迫切。

国内企业对位芳纶扩产规划

数据来源:公开资料整理

    对位芳纶需求旺盛,价格大幅上涨。尤其在2018年,由于国内越来越严格的环保要求导致国内对位芳纶生产原料供应紧张,加上同期美军启动单兵武器装具换装,其中包括迷彩服、头盔、作战靴、战斗背心等单兵装具,因此杜邦产品优先保障美国供应,国内供给缺口增大,导致产品平均价格由2017年约15.5万元/吨上涨至约23.5万元/吨,同比上涨51.6%。2019年对位芳纶价格整体稳定,平均价格维持在22-24万元/吨。

对位芳纶价格持续上涨(万元/吨)

数据来源:公开资料整理

    二、对位芳纶行业应用领域

    对位芳纶属于典型的军民两用材料,在军用方面,对位芳纶纤维织物具有高抗张强度、高弹性模量和低密度的性能特点,能迅速将子弹的冲击能量吸收并分散转移,避免造成“钝伤”,因而防护效果显著,被誉为“终极防弹材料”,广泛应用于防弹衣、防弹头盔、搜排爆服和军警作训服等个体防护装备。美国利用凯夫拉材料研发出来了著名的PASGT头盔,是世界上第一种大量装备的防弹头盔。在此之后,各国开始防弹头盔研制工作,材料上基本都是采用对位芳纶。我国军队目前普遍装备的是QGF02/03式凯夫拉防弹头盔,另有部分军队依旧装备的是老旧的GK80钢盔,仍然存在替换需求。根据2018年底陆军装备部招标中心新型军用头盔招标结果,招标采购数量不少于35万顶,盔体为芳纶材料,以2kg/顶计算,预计对位芳纶需求约700吨。此外对位芳纶制成的复合材料具有优异的轻量化效果及防弹等性能,在武器装备等领域的应用也将逐渐提升。过去很长一段时间西方国家一直将对位芳纶作为战略物资管制对我国禁运,而我国产量寥寥,原料受制于人导致我国难以在国防军工领域大规模应用,随着国产化进程的加快,国防军工应用有望快速增长。

    对位芳纶高强度和高模量、较低的密度和耐蠕变性等特点使其常被用作支撑光纤、电缆的增强材料,用来保护光导纤维及电缆导芯因过载引起的轴向应变。纤维的不可燃性,在电缆使用中也起到一定的防火保护作用。因此对位芳纶纤维广泛应用于室内外光纤和电力缆的增强件,对推动我国新一代通信技术的发展起到重要作用。2012年7月,我国将宽带升级工程上升为国家战略,即“宽带中国”战略,随后几年,我国新建光缆长度和光缆产量快速增长,带动对位芳纶需求。近几年随着宽带入户的普及以及4G建设大潮的退却,我国光缆产量和新建长度有所放缓。目前国内光纤保护增强用对位芳纶消费量约4-5千吨,国内企业供应量近约6-7百吨,存量替代空间在3000吨以上。而2019年作为5G元年,未来5G建设资本开支将逐步加大,预计将重新带动光缆需求增长,光纤增强保护用对位芳纶消费量也将进一步提升。

我国新建光缆长度趋势

数据来源:公开资料整理

我国光缆产量趋势

数据来源:公开资料整理

    芳纶浆粕是一种高度原纤化的纤维,具有较高的比表面积和独特的高抗拉强度及低密度,可以作为特殊的增强材料分散到树脂、橡胶等不同基体中。目前,在制造制动器衬片和离合器面片的耐磨增强材料中,芳纶浆粕已成为新型有机材料的首选。对位芳纶浆粕具有高抓附能力,可提高摩擦材料的“生强度”。Kevlar浆粕增强刹车片在成坯时能提高预坯的强度,在刹车片硫化之前能有效提高加工工艺性,同时可有效提高摩擦材料的使用寿命,降低刹车鼓或盘的磨损及制动过程中的噪音。

    对位芳纶还适用于作为轮胎子午线及其它橡胶制品的增强。芳纶增强轮胎具有较高的行驶速度、操控性和舒适性,还能降低车身重量,减少滚动摩擦和行驶中的噪声,降低“面外弯曲刚度”,减少滚动摩擦,降低燃油消耗,具有节能、低噪音、长寿命的特性。目前固特异、米其林、倍耐力、普利司通等国际轮胎厂商已商业化应用对位芳纶增强轮胎配套各类高端车型。国内万力轮胎、青岛森麒麟和双星轮胎等开展了对位芳纶增强乘用胎的研发,玲珑轮胎、三角轮胎和双钱轮胎则开展了对位芳纶增强载重子午胎的研发和生产。此外采用针织(或编织)工艺将对位芳纶捻线加工成网格布,再与橡胶复合,现已广泛应用于汽车胶管,如冷却水管、燃油管、制动管,尤其是涡轮增压管。国内汽车胶管代表性企业有美晨生态、安徽中鼎、天津鹏翎、浙江峻和等,芳纶胶管已为大众、通用、奇瑞等主车厂配套。

商业化的对位芳纶增强轮胎应用

数据来源:公开资料整理

    从全球看车用摩擦材料加橡胶增强材料消费量约3万多吨,国内由于纤维原料制约以及汽车工业发展与海外仍有差距,该领域应用尚处于起步阶段。2018年我国汽车产量约2780万辆,占全球约30%,是最大的汽车生产消费国,未来对位芳纶市场大有可为。

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