質(zhì)量和技術(shù)優(yōu)勢顯現 我國超高分子量聚乙烯纖維占全球產(chǎn)能67%以上

中國工業(yè)報記者 馬艷

由于具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐磨性、耐低溫、耐紫外線(xiàn)和耐腐蝕性等，超高分子量聚乙烯纖維(以下簡(jiǎn)稱(chēng)UHMWPE纖維)在航空航天、軍事防護、海洋工程及紡織等領(lǐng)域頗受歡迎，成為世界各國競相發(fā)展的戰略性新材料。

但是，我國UHMWPE纖維的發(fā)展之路卻并不平坦。作為軍民兩用關(guān)鍵新材料，多年來(lái)，我國UHMWPE纖維一直處于受制于國外，直到上世紀80年代，我國關(guān)于UHMWPE纖維的研究才相繼展開(kāi)。東華大學(xué)教授王依民告訴中國工業(yè)報記者，1984年，東華大學(xué)成立了凍膠紡絲課題組，逐步攻克了聚乙烯凍膠紡絲技術(shù)，積累了豐富的小試、中試數據，研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)工藝，為后續產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實(shí)基礎。1998年，江蘇宏達(現江蘇神鶴科技發(fā)展有限公司)開(kāi)始進(jìn)行UHMWPE纖維生產(chǎn)成套裝備及工程技術(shù)的研發(fā)工作，并于2005年與東華大學(xué)合作成立“工程技術(shù)研究所”，共同開(kāi)發(fā)大產(chǎn)能成套技術(shù)及裝備，其與東華大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的年產(chǎn)300噸耐熱抗蠕變超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)技術(shù)及成套裝備于2018年6月通過(guò)由中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì )組織的科技成果鑒定，整體技術(shù)達到國際先進(jìn)水平……

“2005年以來(lái)，在相關(guān)部門(mén)、單位、協(xié)會(huì )、企業(yè)的通力合作下，UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)化已取得突破性進(jìn)展，在產(chǎn)業(yè)規模、核心技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和應用拓展等方面取得了令人矚目的成就?！敝袊瘜W(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)呂佳濱說(shuō)道。

我國UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)化取得突破性進(jìn)展

“目前國內UHMWPE纖維企業(yè)主要有20多家，包括江蘇九洲星際、北京同益中、江蘇儀征化纖、浙江千禧龍纖、湖南中泰、寧波大成、連云港神特等，合計產(chǎn)能約4.1萬(wàn)噸，總產(chǎn)能已超過(guò)國外總和，產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)也已具備較強市場(chǎng)競爭力?！眳渭褳I介紹。2005—2022年期間，我國UHMWPE纖維產(chǎn)能從2000噸左右增至約42000噸，年均增速19.6%;產(chǎn)量從800多噸增至31000噸，年均增速24.0%，同時(shí)我國UHMWPE纖維總產(chǎn)能在全球產(chǎn)能的占比由2005年的8%提高到2022年的67%以上。整體上看，我國UHMWPE纖維產(chǎn)量和質(zhì)量水平已居世界前列。

在產(chǎn)業(yè)規模不斷攀升的同時(shí)，我國UHMWPE纖維的技術(shù)裝備也在不斷提升。王依民介紹，“我國UHMWPE纖維行業(yè)已形成了具有自主知識產(chǎn)權的濕法紡絲和干法紡絲技術(shù)，且技術(shù)體系逐漸完善，生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升。我國UHMWPE纖維差別化、功能化技術(shù)進(jìn)一步提升，高強、細旦、耐熱、抗蠕變等新產(chǎn)品持續滿(mǎn)足繩纜網(wǎng)、手套、防彈和紡織等領(lǐng)域應用需求,特別是UHMWPE纖維專(zhuān)用樹(shù)脂技術(shù)實(shí)現新突破，產(chǎn)量和品質(zhì)大幅提高，支撐了纖維質(zhì)量穩定性提高和高等級產(chǎn)品開(kāi)發(fā)?！?/span>

在市場(chǎng)應用方面，我國UHMWPE纖維也逐漸走向多元化。目前，國內UHMWPE纖維主要應用領(lǐng)域是繩纜網(wǎng)、手套、防彈和家紡四大領(lǐng)域，合計用量約占80%以上。2022年國內UHMWPE纖維產(chǎn)量約為3.1萬(wàn)噸，市場(chǎng)呈現產(chǎn)銷(xiāo)兩旺、量?jì)r(jià)齊升的良好態(tài)勢。而且近年來(lái)防彈領(lǐng)域市場(chǎng)需求旺盛，對防彈級纖維需求大幅增加，用量增長(cháng)約3倍，且纖維價(jià)格年內持續攀升。此外，UHMWPE纖維在登山繩、球拍網(wǎng)線(xiàn)、滑雪板等體育器材領(lǐng)域，以及床墊、涼席、被罩等家用紡織品領(lǐng)域也實(shí)現了應用。

值得一提的是，在國際貿易方面，我國UHMWPE纖維也顯現出較強優(yōu)勢。呂佳濱分析，一是國外UHMWPE纖維每年進(jìn)口量為100噸左右，僅占國內應用總量的0.6%，表明國產(chǎn)UHMWPE纖維已占據國內絕大部分市場(chǎng)，并得到下游客戶(hù)廣泛認可。二是2015——2022年，我國已累計出口UHMWPE纖維共計26258.6噸，年出口量平均約占國內產(chǎn)量的近20%，表明國產(chǎn)UHMWPE纖維已具有較強的國際競爭力。

UHMWPE纖維行業(yè)仍存短板

目前，我國UHMWPE纖維行業(yè)在逐步發(fā)展的過(guò)程中已具備一定國際競爭優(yōu)勢，行業(yè)已不存在明顯“卡脖子”環(huán)節，但不可否認，與國外先進(jìn)水平相比，我國UHMWPE纖維行業(yè)仍存在短板。

王依民認為，一是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟度尚需提高。雖然我國UHMWPE纖維核心技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品系列不斷豐富，但產(chǎn)品穩定性、可靠性仍有待于進(jìn)一步提高，特別是后道使用工藝性和復合性能亟待解決。

二是中高端產(chǎn)品供給不足。目前國內UHMWPE纖維已實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品主要集中在強度為35cN/dtex左右的產(chǎn)品，強度大于40cN/dtex以上的超高強、耐熱抗蠕變、高耐切割等功能性纖維產(chǎn)品仍缺乏。

三是國產(chǎn)裝備綠色化、規?；?、自動(dòng)化水平有待加強。國內已突破UHMWPE纖維成套裝備的設計制造技術(shù)，但單線(xiàn)產(chǎn)能以150-300噸為主，且生產(chǎn)能耗和三廢排放較高，輔料回收水平需進(jìn)一步提高。此外，生產(chǎn)過(guò)程中涉及的物料輸送、車(chē)間物流、包裝倉儲和信息流轉等環(huán)節的數字化水平仍需提升。

多舉措推進(jìn)UHMWPE纖維發(fā)展

如何進(jìn)一步推動(dòng)我國UHMWPE纖維發(fā)展?

在王依民看來(lái)，要加強技術(shù)創(chuàng )新，實(shí)現差異化發(fā)展。圍繞UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效，結合不同應用領(lǐng)域需求，開(kāi)發(fā)超高分子量聚乙烯纖維高效溶解、抗蠕變專(zhuān)用樹(shù)脂，研發(fā)耐熱抗蠕變、超高強度(≥40cN/dtex)和超高模量(≥1600cN/dtex)及高耐切割性能的超高分子量聚乙烯纖維的關(guān)鍵制備技術(shù)和專(zhuān)用設備。加強細旦、高耐磨、中低強度、有色等差別化產(chǎn)品研發(fā)力度。開(kāi)發(fā)環(huán)保溶劑、無(wú)固廢產(chǎn)生溶劑回收技術(shù)，及綠色環(huán)保的低成本生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)和裝備，大幅降低生產(chǎn)成本，拓寬產(chǎn)品在民用和海洋產(chǎn)業(yè)的應用。研發(fā)適合工業(yè)化生產(chǎn)的新型改性技術(shù)，提升纖維界面粘結性能，提高復合材料力學(xué)性能。

呂佳濱則建議，要加強融合創(chuàng )新，拓展應用領(lǐng)域。以行業(yè)內龍頭企業(yè)為依托，以重大項目為抓手，以保障產(chǎn)業(yè)鏈安全，滿(mǎn)足國家戰略需求為目的，持續推動(dòng)超高分子量聚乙烯纖維生產(chǎn)應用技術(shù)突破，穩步提升纖維質(zhì)量穩定一致性，推動(dòng)UHMWPE纖維與醫療、電子等學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)突破與交叉融合，實(shí)現跨領(lǐng)域協(xié)同研發(fā)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化應用，為國防軍工、航空航天、電子信息、生物醫療、深海養殖、交通運輸等關(guān)鍵領(lǐng)域提供高性能、多功能纖維材料及制品，形成系統解決方案。

同時(shí)，需要加強設計創(chuàng )新，提升數字化綠色化水平。順應當前智能化、綠色化、高端化發(fā)展大趨勢，加快應用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區塊鏈、云計算、大數據等新一代信息技術(shù)，推進(jìn)自動(dòng)配料、外觀(guān)檢測、自動(dòng)包裝及立體倉儲等示范應用，不斷推動(dòng)行業(yè)向數字化轉型升級，鞏固提升產(chǎn)業(yè)國際競爭優(yōu)勢。同時(shí)，加大萃取、溶劑回收技術(shù)研發(fā)，降低能耗物耗和“三廢”排放，助力“雙碳”戰略目標實(shí)現。

此外，要加強標準創(chuàng )新，優(yōu)化行業(yè)標準體系框架。圍繞安全防護、深海養殖等應用領(lǐng)域，通過(guò)應用牽引，制定符合中國市場(chǎng)特性、國產(chǎn)UHMWPE纖維特點(diǎn)的自主標準體系，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游間的標準協(xié)調配套，推動(dòng)國產(chǎn)UHMWPE纖維規?；瘧?推動(dòng)上下游關(guān)聯(lián)企業(yè)信息共享，構建行業(yè)大數據平臺，為UHMWPE纖維創(chuàng )新發(fā)展提供支撐;持續發(fā)揮團體標準獨特作用，完善UHMWPE纖維抗蠕變、耐切割等性能測試標準，滿(mǎn)足下游應用多樣化、快速化需要，拓展國產(chǎn)UHMWPE纖維加快應用。