由于具有優(yōu)良的力學性能、耐磨性、耐低溫、耐紫外線和耐腐蝕性等優(yōu)點，超高分子量聚乙烯纖維 （以下簡稱UHMWPE纖維）在航空航天、軍事防護、海洋工程及紡織等領域頗受歡迎，成為世界各國競相發(fā)展的戰(zhàn)略性新材料。
但是，我國UHMWPE纖維的發(fā)展之路卻并不平坦。作為軍民兩用新材料，多年來，我國UHMWPE纖維一直受制于國外，直到20世紀80年代，我國關于UHMWPE纖維的研究才展開。
東華大學教授王依民告訴中國工業(yè)報記者，1984年，東華大學成立了凍膠紡絲課題組，逐步攻克了聚乙烯凍膠紡絲技術，積累了豐富的小試、中試數據，研發(fā)了具有自主知識產權的技術工藝，為后續(xù)產業(yè)化奠定了堅實基礎。
1998年，江蘇宏達 （現江蘇神鶴科技發(fā)展有限公司）開始進行UHMWPE纖維生產成套裝備及工程技術的研發(fā)工作，并于2005年與東華大學合作成立“工程技術研究所”，共同開發(fā)大產能成套技術及裝備。其與東華大學聯(lián)合開發(fā)的年產300噸耐熱抗蠕變UHMWPE纖維生產技術及成套裝備于2018年6月通過由中國紡織工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，整體技術達到國際先進水平。
“2005年以來，在相關部門、單位、協(xié)會、企業(yè)的通力合作下，UHMWPE纖維產業(yè)化已取得突破性進展，在產業(yè)規(guī)模、核心技術、產品質量和應用拓展等方面取得了令人矚目的成就?！敝袊瘜W纖維工業(yè)協(xié)會副會長呂佳濱說道。
我國UHMWPE纖維產業(yè)化取得突破性進展
“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，合計產能約4.1萬噸，總產能已超過國外總和，產品質量和技術也已具備較強市場競爭力?！眳渭褳I介紹。2005-2022年期間，我國UHMWPE纖維產能從2000噸左右增至約42000噸，年均增速19.6%；產量從800多噸增至31000噸，年均增速24.0%，同時我國UHMWPE纖維總產能在全球產能的占比由2005年的8%提高到2022年的67%以上。整體上看，我國UHMWPE纖維產量和質量水平已居世界前列。
在產業(yè)規(guī)模不斷攀升的同時，我國UHMWPE纖維的技術裝備也在不斷提升。王依民介紹：“我國UHMWPE纖維行業(yè)已形成了具有自主知識產權的濕法紡絲和干法紡絲技術，且技術體系逐漸完善，生產效率進一步提升。我國UHMWPE纖維差別化、功能化技術進一步提升，高強、細旦、耐熱、抗蠕變等新產品持續(xù)滿足繩纜網、手套、防彈和紡織等領域應用需求，特別是UHMWPE纖維專用樹脂技術實現新突破，產量和品質大幅提高，支撐了纖維質量穩(wěn)定性提高和高等級產品開發(fā)?！?/p>
在市場應用方面，我國UHMWPE纖維也逐漸走向多元化。目前，國內UHMWPE纖維主要應用領域是繩纜網、手套、防彈和家紡四大領域，合計用量約占80%以上。2022年國內UHMWPE纖維產量約為3.1萬噸，市場呈現產銷兩旺、量價齊升的良好態(tài)勢。而且近年來防彈領域市場需求旺盛，對防彈級纖維需求大幅增加，用量增長約3倍，且纖維價格年內持續(xù)攀升。此外，UHMWPE纖維在登山繩、球拍網線、滑雪板等體育器材領域，以及床墊、涼席、被罩等家用紡織品領域也實現了應用。
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纖維每年進口量為100噸左右，僅占國內應用總量的0.6%，表明國 產UHMWPE纖維已占據國內絕大部分市場，并得到下游客戶廣泛認可。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量的近20%，表明國產UHMWPE纖維已具有較強的國際競爭力。
UHMWPE纖維行業(yè)仍存三項短板
目前，我國UHMWPE纖維行業(yè)在逐步發(fā)展的過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(jié)，但不可否認，與國外先進水平相比，我國UHMWPE纖維行業(yè)仍存在短板。
王依民認為，一是產業(yè)化技術成熟度尚需提高。雖然我國UHMWPE纖維核心技術不斷突破，產品系列不斷豐富，但產品穩(wěn)定性、可靠性仍有待于進一步提高，特別是后道使用工藝性和復合性能亟待解決。
二是中高端產品供給不足。目前國內UHMWPE纖維已實現產業(yè)化的產品主要集中在強度為35cN/dtex左右的產品，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品仍缺乏。
三是國產裝備綠色化、規(guī)?；?、自動化水平有待加強。國內已突破UHMWPE纖維成套裝備的設計制造技術，但單線產能以150-300噸為主，且生產能耗和三廢排放較高，輔料回收水平需進一步提高。此外，生產過程中涉及的物料輸送、車間物流、包裝倉儲和信息流轉等環(huán)節(jié)的數字化水平仍需提升。
多舉措推進UHMWPE纖維發(fā)展
如何進一步推動我國UHMWPE纖維行業(yè)發(fā)展？
在王依民看來，要加強技術創(chuàng)新，實現差異化發(fā)展。圍繞UHMWPE纖維產業(yè)提質增效，結合不同應用領域需求，開發(fā)超高分子量聚乙烯纖維高效溶解、抗蠕變專用樹脂，重點研發(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鍵制備技術和專用設備。加強細旦、高耐磨、中低強度、有色等差別化產品研發(fā)力度。開發(fā)環(huán)保溶劑、無固廢產生溶劑回收技術，及綠色環(huán)保的低成本生產關鍵技術和裝備，大幅降低生產成本，拓寬產品在民用和海洋產業(yè)的應用。研發(fā)適合工業(yè)化生產的新型改性技術，提升纖維界面粘結性能，提高復合材料力學性能。
呂佳濱則建議，要加強融合創(chuàng)新，拓展應用領域。以行業(yè)內龍頭企業(yè)為依托，以重大項目為抓手，以保障產業(yè)鏈安全，滿足國家戰(zhàn)略需求為目的，持續(xù)推動超高分子量聚乙烯纖維生產應用技術突破，穩(wěn)步提升纖維質量穩(wěn)定一致性，推動UHMWPE纖維與醫(yī)療、電子等學科領域的技術突破與交叉融合，實現跨領域協(xié)同研發(fā)攻關和產業(yè)化應用，為國防軍工、航空航天、電子信息、生物醫(yī)療、深海養(yǎng)殖、交通運輸等關鍵領域提供高性能、多功能纖維材料及制品，形成系統(tǒng)解決方案。
同時，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，加快應用移動互聯(lián)網、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算、大數據等新一代信息技術，推進自動配料、外觀檢測、自動包裝及立體倉儲等示范應用，不斷推動行業(yè)向數字化轉型升級，鞏固提升產業(yè)國際競爭優(yōu)勢。同時，加大萃取、溶劑回收技術研發(fā)，降低能耗物耗和 “三廢”排放，助力“雙碳”戰(zhàn)略目標實現。
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(yǎng)殖等應用領域，通過應用牽引，制定符合中國市場特性、國產UHMWPE纖維特點的自主標準體系，促進產業(yè)鏈上下游間的標準協(xié)調配套，推動國產UHMWPE纖維規(guī)模化應用；推動上下游關聯(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(xù)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，滿足下游應用多樣化、快速化需要，拓展國產UHMWPE纖維加快應用。（記者 馬艷）
轉自：中國工業(yè)報
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