聚乙烯纖維 向多領(lǐng)域拓展的求生法則
2010-8-5 來源:中國(guó)紡織報(bào)
關(guān)鍵詞:聚乙烯纖維
高強(qiáng)高模聚乙烯纖維具有非同一般的高強(qiáng)“性格”,我們用一把不銹鋼剪刀剪高強(qiáng)高模聚乙烯纖維,在連續(xù)剪一分鐘后刀口就會(huì)鈍化。此外,高強(qiáng)高模聚乙烯纖維在水中的自由斷裂長(zhǎng)度為無限長(zhǎng),在粗細(xì)相同的情況下,它能承受的最大質(zhì)量是鋼絲繩的8~10倍,這種聚乙烯纖維的強(qiáng)度比鋼高15倍。若按質(zhì)量計(jì)算,其強(qiáng)度比芳綸高40%,可稱之為當(dāng)今世界上強(qiáng)度最高的纖維。因此它也成為繼碳纖維、芳綸纖維之后的第三代超高強(qiáng)度纖維。
國(guó)際上,高強(qiáng)聚乙烯纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:國(guó)防軍需,如飛機(jī)、坦克、裝甲車及各類戰(zhàn)車、艦艇、輕質(zhì)防彈裝甲板材;安全防護(hù),如輕質(zhì)防彈衣、輕質(zhì)防彈頭盔、防刺衣、防切割服裝面料、防切割手套等;海洋工程,如艦艇、船舶、遠(yuǎn)洋捕魚、深海天然氣、石油鉆探平臺(tái)拉索的高強(qiáng)繩纜和漁網(wǎng)等。此外,由高強(qiáng)聚乙烯纖維制得的高性能復(fù)合材料還在航空、航天以及體育器材等領(lǐng)域得以應(yīng)用,具有廣闊的發(fā)展前景。
目前我國(guó)自主生產(chǎn)的高強(qiáng)高模聚乙烯纖維已成功應(yīng)用到軍警用防彈衣、防彈頭盔和防彈板,用其做成的防彈衣質(zhì)量比傳統(tǒng)的防彈衣重量輕且強(qiáng)度高,可以說,它在安全防護(hù)行業(yè)發(fā)揮了巨大價(jià)值。此外,“神五”的降落傘系統(tǒng)也應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù)。但目前受成本及開發(fā)能力的限制,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品應(yīng)用范圍仍局限于傳統(tǒng)的安全防護(hù)及繩纜行業(yè)。
兩家與十家的較量
目前,我國(guó)是既荷蘭、美國(guó)之后的第三個(gè)能夠生產(chǎn)高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的國(guó)家。這兩個(gè)國(guó)家的代表企業(yè)分別是荷蘭的帝斯曼(DSM)公司和美國(guó)的霍尼韋爾(HONEYWELL)公司。在高強(qiáng)高模聚乙烯纖維領(lǐng)域的知名品牌Dyneema就是由帝斯曼公司所有。帝斯曼公司已經(jīng)成為是世界上Dyneema品牌高性能聚乙烯(HPPE)纖維最大的生產(chǎn)商;裟犴f爾公司是繼帝斯曼公司之后,第二家成功實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)聚乙烯纖維的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的公司。雖然該公司的高強(qiáng)聚乙烯纖維斷裂強(qiáng)度比不上帝斯曼公司的同類產(chǎn)品,但其在模量上卻超過了后者。在下游應(yīng)用方面,霍尼韋爾公司在防彈領(lǐng)域的研究居于領(lǐng)先地位,目前廣泛用于防彈衣和防彈頭盔方面的高強(qiáng)聚乙烯纖維無緯布,就是由霍尼韋爾率先研制成功的。
荷蘭帝斯曼公司為保持全球的領(lǐng)先地位,不僅在研發(fā)上投入大量資金,同時(shí)也在世界范圍內(nèi)開設(shè)分廠,以滿足不同區(qū)域、不同領(lǐng)域的客戶需求。據(jù)來自上海金秋能源石化工作室的資料表明,自上世紀(jì)90年代以來,帝斯曼公司的高強(qiáng)聚乙烯纖維產(chǎn)能一直保持快速增長(zhǎng),2008年其位于歐洲和美國(guó)的工廠產(chǎn)能達(dá)到4500噸/年,日本合資工廠產(chǎn)能達(dá)到1600噸/年(與日本東洋紡公司合資)。2010年帝斯曼公司位于歐洲和美國(guó)工廠的高強(qiáng)聚乙烯纖維產(chǎn)能將達(dá)到6000噸/年,日本合資工廠產(chǎn)能也將達(dá)到3200噸/年。此外,該公司還擁有專門的應(yīng)用研究及市場(chǎng)開發(fā)團(tuán)隊(duì),其對(duì)高強(qiáng)聚乙烯纖維應(yīng)用領(lǐng)域的拓展起著引領(lǐng)作用。
而霍尼韋爾公司的高強(qiáng)聚乙烯纖維產(chǎn)能截至2009年也達(dá)到了1000噸/年,預(yù)計(jì)2010年其產(chǎn)能將達(dá)到3000噸/年。
反觀我國(guó),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前已知的能夠生產(chǎn)高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的企業(yè)就有十家之多,它們分別是北京同益中特種纖維技術(shù)開發(fā)有限公司、湖南中泰特種裝備有限責(zé)任公司、寧波大成新材料股份有限公司、儀征化纖公司、上海斯瑞聚合體科技有限公司、江蘇常熟繡珀纖維有限公司、山東愛地高分子材料有限公司、杭州東南化纖有限公司、杭州翔盛紡織有限公司、北京威亞高性能纖維有限公司。這些企業(yè)中,有的屬于國(guó)有企業(yè),有的屬于民營(yíng)資本企業(yè)。
這些企業(yè)在與高校、科研院所聯(lián)手合作的基礎(chǔ)上,在高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的道路上,也取得了程度不同的業(yè)績(jī)。
寧波大成公司是較早實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)聚乙烯纖維產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)企業(yè)。它的產(chǎn)業(yè)化研究始于1996年。在技術(shù)方面,為回避國(guó)外的專利技術(shù),該公司與東華大學(xué)聯(lián)手攻關(guān),最終形成了包括工藝路線、紡絲溶劑和生產(chǎn)設(shè)備等在內(nèi)的全套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)體系。截至2009年底,寧波大成已形成年產(chǎn)高強(qiáng)聚乙烯纖維1500噸,防彈衣、防彈頭盔20萬套,各類防彈裝甲板材300噸,防切割手套600萬雙,高強(qiáng)度繩索300噸,高性能復(fù)合材料用基布200噸的生產(chǎn)規(guī)模,其產(chǎn)品大部分用于出口。目前,英國(guó)駐伊拉克部隊(duì)、駐科威特部隊(duì),拉克新政府軍隊(duì)及警察、沙特阿拉伯部分軍隊(duì)都在使用寧波大成制造的防彈裝備。
目前,高強(qiáng)高模聚乙烯纖維有兩種工藝技術(shù)路線,一條是以高揮發(fā)性溶劑干法凝膠紡絲工藝路線,簡(jiǎn)稱干法路線;一條是以低揮發(fā)性溶劑濕法凝膠紡絲工藝路線,簡(jiǎn)稱濕法路線。干法紡絲工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)高模聚乙烯纖維中溶劑含量少、強(qiáng)力高,抗蠕變性能好,故而多用于高端產(chǎn)品。與濕法工藝相比,干法紡絲工藝具有流程短、生產(chǎn)工藝環(huán)保、產(chǎn)品綜合性能指標(biāo)高等特點(diǎn),因此,此項(xiàng)技術(shù)一直被帝斯曼公司為代表的國(guó)外企業(yè)壟斷。
被列為中國(guó)石化“十條龍”攻關(guān)項(xiàng)目,由儀征化纖公司、南化集團(tuán)公司研究院、中國(guó)紡織科學(xué)研究院聯(lián)合開發(fā)的300噸/年高性能聚乙烯纖維干法紡絲工業(yè)化成套技術(shù)于2009年11月通過中國(guó)石化股份公司組織的技術(shù)鑒定。該項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)成功,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高性能聚乙烯纖維干法生產(chǎn)工藝空白,打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷。
據(jù)東華大學(xué)化學(xué)纖維研究所教授劉兆鋒介紹,目前我國(guó)的高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的產(chǎn)能已占世界總產(chǎn)量的1/3左右。由此可以推測(cè),我國(guó)十家企業(yè)的總產(chǎn)量只占世界1/3的產(chǎn)量,而帝斯曼與霍尼韋爾兩家公司則占到2/3的產(chǎn)量,這表明我們的企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)量低。
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