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高科技纤维应用领域及在我国的发展现状
高科技纤维又称特种纤维,按性能划分有五大类:耐强腐蚀含氟类纤维、耐高温纤维、阻燃纤维、高强高模纤维和功能纤维。其中,高强高模纤维特别是聚丙烯腈基碳纤维和对位或间位芳酰胺纤维(芳纶)最为重要。早在20世纪80年代初,以美、日为代表的发达国家对化纤的发展作了重要战略转移,开始把投资重点由传统化纤转向高科技纤维。21世纪发达国家高科技纤维的发展可望继续加速,一些通用化纤生产线不断转产高科技纤维,新工艺、新技术和新产品将不断涌现。而我国在这方面的研究开发落后于发达国家约20年。由于发展高科技纤维有着极其重要的战略意义,专家呼吁我国应重视高科技纤维特别是碳纤维的科技攻关和产业化。其重要意义并不亚于纳米材料,对提升国民经济的整体素质和改造传统产业有着重要作用。
高科技纤维应用领域广泛
高科技纤维是具有高附加值和高收益的产品。以美国为例,1984年高科技纤维产量占化纤总产量的1.6%,而产值却占12.6%;到1998年,其产量所占比例上升至2.4%,而产值却占化纤总产值的20.4%。尽管这些高科技纤维的前期开发投入较大,但后期回报也高。在前些年世界经济低弥时期,高科技纤维却供不应求,成为支撑收益的中坚产品。
高科技纤维也是支撑高科技产业发展的重要基础材料,是运载火箭和导弹、各类航天器、宇宙站、人造卫星、宇航服、喷气式客机和战斗机、船舶、超高速列车、医学和生物工程等的关键材料。同时,也能满足许多传统产业特别是支柱产业更新换代的需要。例如,环保节能型新一代汽车,其高速飞轮转子、压缩天然气罐、高速子午胎、发动机耐热传感器、轻量传动轴、弹簧板以至车体,皆采用高性能纤维复合材料。在新建建材领域,高强高模纤维增强水泥、复合材料型材、混凝土结构物的加固修复用片材、大跨度斜拉桥和悬索桥用代钢索缆绳、拉挤成型代钢筋材料等,都采用高性能纤维。在电子和信息产业领域,柔性印刷线路板基板、光缆及其补强材料、塑料光纤计算网络、防辐射手机外壳、电磁波屏蔽材料、防尘静电工作服、超净室高效空气滤材,都需要各种高性能纤维和功能纤维。对于现代国防来说,可以说任何高科技战争所需的现代化武器装备的制造,都要用到高性能纤维和功能纤维。
高科技纤维也是能源开发特别是新能源开发所必不可少的新材料。如抽油杆,千米以下深海油田开采平台所需升降机、输油管线、钻井套管等,大型风力发电叶片及其推进器,核电站耐辐射建材及其防护产品,含放射物冷却水回用滤材,海水吸铀高效吸附材料,铀同位素分离用高速转筒等,都需要各类高科技纤维。在环保方面其用途就更多了,如酸雨的防治、高温粉尘滤袋、含量金属离子等废水的处理等。就是在解决淡水资源短缺方面,也开始大规模2使用中空纤维反渗膜技术。如最近沙特阿拉伯和我国台湾省都分别引进了日本产世界最大的海水淡化装置,日产淡水高达12.8万吨。
高科技纤维的开发和应用,将使人类的衣着从“仿真”过渡到“超真”,使人们的服装具有各种奇特的功能,如光变色、冬暖夏凉、抗菌消臭和吸收远红外保温等功能。就连去年奥运会期间男女新泳装也选用了仿鲨鱼皮纤维的纺织品,不但轻且不吸水,摩擦阻力比皮肤还小,可以确保高速度。在医学领域,人工骨、关节、韧带、牙床、假眼、人工肺、人工肝、人工肾、人工脾、人造血管和皮肤等都可用高科技纤维制造。在尖端技术领域,由于解决了超低温绝缘材料,创造了磁悬浮列车的最高行驶纪录。由此可见,高科技纤维的应用领域可以说是无所不包。
我国高科技纤维发展基础和现状
1996年起发展中国家化纤的总产量和产能超过了发达国家。其主要原因是,发达国家进行了化纤产业的结构调整,早已把投资重点由传统化纤转向高科技化纤上了,并大规模地将普通化纤的生产技术及全套设备向第三世界国家转移,将收益用于发展高新技术产业。目前发达国家尤其是美国和日本的高新科技纤维已处于垄断地位。
我国已具备把投资重点转向发展高科技纤维的基本条件。近年来我国高科技纤维的市场需求增长很快,1995年聚丙烯腈基碳纤维的需求量只有60吨,到2000年已达1500吨;1995年芳纶纤维的需求量也只有60吨,到2000年已达到500吨;1995年超高分子量聚乙烯纤维需求量才20吨,2000年已超过500吨。我国高科技功能纤维随着人民生活的迅速提高和环保意识的增强,发展很快,需求成倍增长。仅中空纤维分离膜的生产厂家就达120多家,活性碳纤维生产厂家也有几十家,产品主要用于水处理等方面,市场需求量不断扩大。
我国发展高科技纤维存在的问题及发展建议 我国高科技纤维的应用研究和市场开发,不断取得进展,为持续快速发展奠定了基础。从20世纪80年代起,国家就安排了碳纤维和芳纶纤维科技攻关,也同时安排了一批应用研究项目,目前又有一批新应用领域正在开发,这些都是保证高科技纤维持续发展的基础。我国即将加入WTO,关税将逐步减少,市场准入将更加广泛,而我国的高科技纤维却处于小而散的状态,根本不具备国际竞争力,这种局面急待扭转。以上这些因素都使投资重点转移成为可能。
目前,国内不少企业集团已出现引进高性能纤维生产线热潮,国家应加强对高科技纤维的宏观调控,防止重复引进和建设。如不严加控制又会形成小而散的局面,很难形成有竞争力的规模经济。为了防止投资热点集中在碳纤维上。如果苯硫醚纤维及上述两大纤维的下游制品开发,因为聚苯纤维作为高温粉尘滤材和电绝缘材料等,其综合性能好。而碳纤维等复合材料制品的开发和生产,不仅有利于上游高性能纤维的发展,更重要的是风险和难度相对较小,经济效益更好。在对重大建设项目和引进项目审查时,国家有关部门应提高效率,因为久拖下去将会极失机遇,给企业带来重大损失。
正是由于高科技纤维提升一个国家的整体经济素质有举足轻重的作用,国家提出在“十五”期间加大对科技纤维的投入,奠定主要高科技纤维的产业化基础,实现聚丙烯腈基碳纤维及其原丝、芳纶、超强聚乙烯纤维及主要功能纤维产业化,并在消化吸收国外引进技术和装置的基础上加以创新,逐步拥有自
己的知识产权,实是明智之举。 |