高强高模聚乙烯提升空间巨大.doc

“工艺和装备技术已达到国际先进水平。”这一结论用来评价我国超高分子量聚乙烯纤维产业发展水平并不为过。 “国际先进”四个字，背后蕴涵着无尽的深意，它既揭示了国内相关单位在研发超高分子量聚乙烯纤维道路上的无限艰辛，彰显了中国人“齐心办大事”的品格和韧劲，也折射出聚乙烯纤维材料产业仍具有较大的提升空间。中国跻身产业化行列超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE），又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维。其比强度是同等截面钢丝的10多倍，比模量仅次于特级碳纤维。在用一把不锈钢剪刀对该纤维进行持续1分钟的剪裁后，刀口就会钝化。同时，它还具有很强的化学惰性，强酸、强碱溶液及有机溶剂的腐蚀对其强度不会造成任何影响；很好的耐候性，经1500小时日晒后，纤维强度保持率仍然高达80%，耐紫外性能非常优越；良好的耐低温性，使用温度可以低至零下150。这些优势，使它成为纤维之后的第三代超高强度纤维。荷兰帝斯曼（DSM）公司算得上是超高分子量聚乙烯纤维的“鼻祖”。早在上世纪70年代末期，帝斯曼采用凝胶纺丝方法，成功纺制出超高分子量聚乙烯纤维。但戏剧性的是，帝斯曼公司当时并未意识到超高分子量聚乙烯纤维的“璀璨前程”，反而将其专利卖给国外一家企业。这家企业随即自行研发，并实现了小批量工业化生产。随着时间的推移，帝斯曼终于缓过神来，重新加速超高分子量聚乙烯纤维的产业化进程，并于1990年对其实现了工业化生产，产品商标为dyneema。紧随其后，美国霍尼韦尔（Honeywell）公司成为第二家成功实现高强聚乙烯纤维产业化生产的公司，商标采用spectra。据说霍尼韦尔聚乙烯纤维的成功产业化，与上述买回专利的企业不无关系。此后，日本东洋纺（Toyobo）公司与帝斯曼合资，在日本生产超高分子量聚乙烯纤维，商标也为dyneema，销售地区仅限日本和中国台湾。超高分子量聚乙烯纤维属世界范围内的稀缺物资，截至目前，世界纤维总产量为每年1.5万吨左右，需求量则在3万吨左右。据业内专家预测，近几年国际纤维市场年需求量将达到5万吨，未来纤维需求量将达到10万吨以上。而目前，除中国以外，世界上能够产业化生产超高分子量聚乙烯纤维的就只有荷兰、美国、日本这3个国家，总产量不超过1万吨。 国内30家企业争鸣在东华大学前期研究成果的基础上，从上世纪90年代末开始，我国的一些企业正式进入超高分子量聚乙烯纤维产业化技术研发和生产阶段。尤其是以北京同益中、湖南中泰、宁波大成等为代表的生产企业，以及以江苏神泰科技、东华大学等为主的工程公司及科研院所，为我国超高分子量聚乙烯纤维的产业化打下了坚实基础。经过多年来的发展，国内超高分子量聚乙烯纤维队伍迅速扩大，目前已形成大大小小近30家相关企业。其中以北京同益中特种纤维技术开发有限公司、湖南中泰特种装备有限责任公司、宁波大成新材料股份有限公司、仪征化纤股份有限公司、上海斯瑞聚合体科技有限公司、山东爱地高分子材料有限公司、浙江千禧龙特种纤维等为代表。宁波大成公司是较早实现湿法超高分子量聚乙烯纤维产业化的生产企业。它的产业化研究始于1996年。在技术方面，为回避国外的专利技术，该公司与东华大学联手攻关，最终形成了包括工艺路线、纺丝溶剂和生产设备等在内的全套自主知识产权技术体系。同时，大成在下游产品开发方面较有特色，产品需求较好。上世纪90年代末，国内无法从国外进口成熟的技术和设备，国内超高分子量聚乙烯纤维装备技术更是一片空白。为此，江苏神泰科技与北京同益中强强联合，共同探讨研发超高分子量聚乙烯纤维生产的各个单机设备及电气系统控制。仅几年时间，即在原有东华大学的技术基础上取得了重大突破。包括由煤油路线转化为白油路线；单机产能从年产15吨提升到年产50吨；首家成功开发气体回收和溶剂回收系统等。2006年，江苏神泰科技和东华大学合作成立了“东华宏达高强高模聚乙烯纤维工程技术研究所”，进一步研究新型超高分子量聚乙烯纤维生产技术，成功开发了国际首创的碳纳米管纺丝技术，受到国内外专家的关注。同时淘汰了原有二甲苯、汽油为萃取剂的污染有害的萃取生产工艺，成功开发了无色、无味、无毒、无害的新型萃取剂，并在国内该行业得到了迅速的推广使用，设备从单机产能60吨/年迅速提升至200吨/年。这些代表企业，各自都有着不同的产业化经历，在某些节点上甚至具有突破意义。但是，近30家中必然存在一些规模较小、实力较弱的企业，这些大大小小的公司，一度让国内超高分子量聚乙烯市场趋于混乱，至今仍竞争激烈。对于这一问题，较早从事聚乙烯纤维产业化研究的东华大学教授刘兆峰的观点是：“这种竞争是难以避免的，也是市场经济的必然结果。”刘兆峰告诉记者，与碳纤维、芳纶等高性能纤维相比，超高分子量聚乙烯纤维技术难度较低，工艺流程较短，所需投资也要低一些。比如投资芳纶，一套设备需要2亿元，并要3年左右才能建成投产；而超高分子量聚乙烯纤维一套设备投资只需要2000万元，半年内即可建成投产。此外，超高分子量聚乙烯纤维目前仍然处于高利润期。在投资成本、建设周期、利润水平等因素的综合刺激下，资本逐利性必然导致更多企业进入这一领域。 两种工艺路线世界上生产超高分子量聚乙烯纤维有两种工艺技术路线，一条是高挥发性溶剂干法凝胶纺丝工艺路线，简称干法路线；令一条是低挥发性溶剂湿法凝胶纺丝工艺路线，简称湿法路线。与湿法工艺相比，干法纺丝工艺具有流程短、生产工艺环保、产品综合性能指标高等特点。干法纺丝工艺生产的聚乙烯纤维中溶剂含量少、强力高、抗蠕变性能好，故多用于高端产品。长期以来，此项技术一直被以帝斯曼公司为代表的国外企业垄断，直到以中石化仪征化纤为首的国内公司在相关领域获得突破后，才打破了这种垄断。2009年11月，由仪征化纤公司与南化集团公司研究院、中国纺织科学研究院联合开发的为中石化“十条龙”攻关项目之一300吨/年高性能聚乙烯纤维干法纺丝工业化成套技术，通过中石化组织的技术鉴定。该项技术的开发成功，填补了国内高性能聚乙烯纤维干法生产工艺空白，打破了国外的技术垄断。据了解，仪征化纤1000吨/年干法纺丝生产线已于2010年6月开工建设，并计划在近期投产。然而，采用干法工艺生产超高分子量聚乙烯纤维，在国内毕竟还只是开始。神泰科技有限公司董事长郭子贤坦言，目前通过神泰推广的工艺和装备技术已达国外先进水平，能够做到节能环保、安全、品质优良，其综合技术水平甚至已超过美国霍尼韦尔公司，但是，中国的干法纺技术和纤维品质，与荷兰帝斯曼公司技术相比还有很大差距，有待进一步改进和完善。有数据显示，国内干法纺吨纤维比凝胶纺吨纤维的耗电量高20%以上。相关人士向记者介绍，目前超高分子量聚乙烯纤维行业有一个奇怪的现象，就是“国内出去、国外进来”。即国内生产的纤维很多用于出口，但国内需要的产品却大量从国外进口。前者可以解释为国内市场没有打开，后者主要还是因为质量在作怪。刘兆峰告诉记者，国内超高分子量聚乙烯纤维与国外相比仍有一些差距，主要表现在单线产能与纤维性能指标上。国外产品在最高强度、丝条均匀性等方面仍具优势。郭子贤分析认为，造成国内纤维质量不稳定的主要原因，一是国产原料品质不稳定，大量依赖进口；二是相关溶剂、萃取剂有待改进换代；三是厂家规模偏小，指标不易稳定控制，等等。而这些因素，又导致国内超高分子量聚乙烯纤维生产成本较高，影响其扩大应用和产业升级。 拓市场关键要降成本在一次行业会议上，仪征化纤股份有限公司副总经理沈希军提出，“超高分子量聚乙烯纤维的暴利时代很快将过去”，他认为，降低成本已经成为国内各家企业考虑的重点，也是未来技术发展的重点，规模化将成为发展趋势。根据记者了解，目前超高分子量聚乙烯纤维每吨价格约25万28万元，利润在10万元左右，虽然利润还比较可观，但正在逐步下降。郭子贤告诉记者，国家鼓励发展的新一代超高分子量聚乙烯纤维，要求无论是冻胶纺还是干法纺都要进一步优化改进工艺和设备路线，采用环保和更为低廉适用的溶剂和萃取剂，做到节能环保，大幅降低耗电及其他生产成本，使纤维的下游应用领域得到迅速拓宽，大幅降低下游领域的使用成本。资料显示，目前欧美和日本的超高分子量聚乙烯纤维用途结构有一定差异。欧美主要用于防弹衣和武器装备，占总量的6070，其次为绳缆占20，渔网、劳动防护等分别占5；日本主要用于绳缆、渔网、防护类，特别是防切割手套，在汽车生产涂漆工序的使用已达到总需求量的1/4。而在国内市场，超高分子量聚乙烯主要用于制造防刺服、防弹衣、防弹头盔、绳缆、远洋渔网、劳动防护等，部分纤维出口欧美及亚洲等一