季国标院士报告――高性能纤维产业发展战略研究

“高性能纤维产业发展战略研究”重大咨询项目2008年9月结题汇报提纲一、前言二、国外高性能纤维发展近况三、国内高性能纤维工业发展现状四、问题的分析与研究五、重要性与紧迫性六、政策建议七、展望高性能纤维是国防建设和国民经济发展的重要材料。为解决关键高性能纤维材料短缺，推进国产化进程，中国工程院于2006年3月设立“高性能纤维产业发展战略研究”重大咨询项目。项目组由中国工程院、中国科学院、中国社会科学院、航天科技集团、航空工业第一集团、总后勤部等16家单位参加，11名院士（学部委员）和91名专家组成，分7个课题。一、前言高性能纤维产业发展战略研究产业经济课题科技创新课题碳纤维课题芳纶课题UHMWPE纤维课题其他高性能纤维纤维课题两年多来，项目组先后赴11个省市考察了50多家高性能纤维科研、工程化试验、制造及应用单位，摸清了发展现状、市场需求、与发达国家的差距以及制约产业化的关键问题，并与有关的政府主管部门和行业组织访谈研讨，提出了产业发展构想与政策建议。一、前言现已完成考察、调研、咨询工作，形成了近20万字的研究总报告及65万字的分课题报告。一、前言项目组考察、调研、咨询工作重点：——重点对象：•高强高模型碳纤维、芳纶1414、高强高模聚乙烯纤维•耐高温型芳纶1313、芳砜纶、聚苯硫醚纤维（PPS）、玄武岩纤维等。——重点环节：•研发成果工程化试验工业化产业化及应用二、国外高性能纤维发展近况（一）国外高性能纤维产业近年来发展迅速芳纶：2005年全世界总产能是4.6万吨，而2007年则达到了5.4万吨，增长了39％。碳纤维：2005年全世界总产能是3.5万吨，而2007年是5.1万吨，增长了46％。高强高模聚乙烯纤维：2005年全世界总产能是6500吨，2007年达到了1.1万吨，增长了69％（已含我国）。现全世界高性能纤维的总产能约20万吨，虽然只占化纤总产能的0.5%，但它的战略意义、重要性以及销售额和利润都是极大的。二、国外高性能纤维发展近况（二）发展迅速的主要原因1.政治和军事方面。中东战乱及国际形势在一些地方趋于紧张，有关各国纷纷战备，使高性能纤维材料的需求量激增，用于作战飞机、火箭、导弹、装甲防护材料等领域。2.在工业应用方面。对新材料需求增加，高性能纤维的复合材料在飞机、能源、建筑、环保、海洋产业等的应用迅速增长。在运动休闲器材方面也在增加。二、国外高性能纤维发展近况高性能纤维在国防领域的应用(导弹、火箭、卫星、士兵防护、装甲防护、战斗机、舰艇等）二、国外高性能纤维发展近况高性能纤维在国民经济领域的应用（航空、风能发电、汽车轻量、海洋产业、环保、建筑、工业器材等）二、国外高性能纤维发展近况（三）日、美高性能纤维产业发展的战略和特征1.将高性能纤维作为战略性产业和材料，西方国家和企业都对我国严格封锁技术，控制高端产品出口.——战略性的含义首先在于高性能纤维的用途：航天（火箭、导弹、宇航）、防弹装备、大飞机、风能、海上采油、汽车轻量、高温尾气处理、现代建筑、渔业和海军专用绳缆等。——我国必须自力更生，自主建设。二、国外高性能纤维发展近况（四）日、美高性能纤维产业发展的战略和特征2.高性能纤维产业技术难度高，专业跨度大，是复杂的系统工程和高度的集成创新。——高性能纤维产业涉及石油化工、材料工程、化纤工程、精密机械制造、电子信息、自动化控制、工程集成等，多学科、多专业的相互融合和前后衔接。二、国外高性能纤维发展近况（四）日、美高性能纤维产业发展的战略和特征3.国外高性能纤维产业正值快速发展期，技术和产品不断升级，应用领域日益拓展，科技创新和市场应用相互推进。——碳纤维从T300T700，800，1000；从MJ35MJ70芳纶从kevlar2949129149二、国外高性能纤维发展近况（四）日、美高性能纤维产业发展的战略和特征4.主要集中在少数专业相关的大企业手里，其优势在于：有远见、有财力、有人力、有魄力；善于创建新兴产业。——如：日本东丽、东邦、三菱三家企业的碳纤维产能即占全世界的70％；全世界芳纶1414产能的95％，集中在美国杜邦和日本帝人两家公司。二、国外高性能纤维发展近况（四）日、美高性能纤维产业发展的战略和特征5.发展高性能纤维是企业产业结构调整升级的必然.——如：日本东丽的碳纤维产值虽然仅占公司总产值的4％，而利润所占比例却达13％，是一般化纤利润率的5.9倍。——又如：美国杜邦把常规化纤，包括氨纶在内都已脱手，着力发展芳纶、M5、PTT等高新纤维。在杜邦的五个效益版块中，“先进材料”的效益占总效益的24％。二、国外高性能纤维发展近况（四）日、美高性能纤维产业发展的战略和特征6.高性能纤维从基础性研发到工程化试验、到工业化，不断改进成熟，需要时间较长（5年、10年、20年），投入相当大。——不同阶段资金投入比例：基础研发∶工程化试验∶工业化＝1∶10∶100二、国外高性能纤维发展近况（四）日、美高性能纤维产业发展的战略和特征7.产业扩大的方式主要是在海外办子公司或合资公司，使用统一的技术和商标牌号。——如：日本东丽（碳纤）法（Sofica）,美(TorayCarbon)美国杜邦（芳纶）日（东丽Kevlar），英（杜邦Kevlar）二、国外高性能纤维发展近况（四）日、美高性能纤维产业发展的战略和特征8.国家从政策上、项目上、投资上、产品应用上进行支持。9.对于国防需用的高性能纤维及其复合材料实施国防采办法（从研发到产品采购全程支持）。——如：现美国对M5纤维的研发和工程化，军方、政府和国会都专项支持。三、国内高性能纤维工业发展现状两年多来我们考察调研感到，对比上世纪七十、八十年代高性能纤维发展滞缓的状况，近十年，特别是近六、七年来，由于国家领导重视，企业成了技术创新和工业化的主体，政府和行业管理的加强等因素，我国高性能纤维发展势头还是比较好的。三、国内高性能纤维工业发展现状（一）已实现工业化的高性能纤维1、粘胶基碳纤维东华大学以棉短绒为原料，粘胶帘子线为原丝，成功地实现了粘胶基碳纤维工业化，成为继美国、俄罗斯之后第三个掌握这项技术的国家。现在实现工业化生产的单位有两家，一是东华大学，年产3吨；二是山西煤化所，也拥有吨级规模。总产能已能基本满足需求。其耐高温性能优异，用作导弹隔热部件，能减轻重量，增加射程。三、国内高性能纤维工业发展现状2、高强高模聚乙烯纤维由东华大学开发成功，是我国自有知识产权。这项技术先后在宁波大成、湖南中泰和北京中纺投资三个单位工业化，总产能约3000吨，纤维已用于我军单兵防弹装备，并部分出口。国产纤维性能指标基本可以，唯CV值偏高。支持仪征化纤上十氢萘新溶剂路线，以提升产品水平。三、国内高性能纤维工业发展现状3、芳纶1313（1）第一家实现芳纶1313工业化的企业是烟台氨纶，它花了一百多万美元从哈萨克斯坦购买基础技术。在工程化试验的基础上实现了产业化，现有产能2600吨/年。它与有实力的纺机厂和有经验的工程设计院合作，工业化水平较高。三、国内高性能纤维工业发展现状3、芳纶1313（2）广东新会彩艳公司。生产线与烟台氨纶相似，都采用邯郸纺机的生产线。（3）吴江圣欧公司。采用东华大学研发的技术，是我国自主知识产权，已建成了2000吨/年的装置，实现了工业化，还加工绝缘纸。目前，世界上仅美国杜邦和我国吴江能生产芳纶绝缘纸。三、国内高性能纤维工业发展现状4、芳砜纶由上海纺织科学研究院研发成功，有自主知识产权。现已建成年产1000吨的生产线。芳砜纶的耐热性优于Nomex，但投资和成本较高。可作为高端品种，用于特定领域。三、国内高性能纤维工业发展现状5、项目成功的基本经验——基于芳纶1313和高强高模聚乙烯纤维6家企业（大部分为民营企业）共同的成功要素分析①企业主要领导对项目看好，专业上有关联，有前瞻性，有信心、有决心，敢决策。②企业有实力，能够调动建设资金。③对工程建设有经验，有较强的组织、集成能力。④企业本身有技术专家，又善于与学、研合作。⑤企业对技术人才的贡献有激励机制。⑥企业有生产运作和市场销售的经验。⑦企业取得了政府的支持。三、国内高性能纤维工业发展现状6、我国芳纶1313和高强高模聚乙烯的成功工业化，引起了国外大公司的关注，他们曾和我方企业谈过合资或收购问题，未能成功。三、国内高性能纤维工业发展现状7、未来发展需把握的要点①拓展纤维国内外应用和市场。（如芳纶1313用在环保上还大有空间）②继续提高技术和产品水平。（国产纤维现在处在中等偏下水平）③要防止低水平重复建设，盲目发展。（如高强聚乙烯纤维厂又新增了多个）三、国内高性能纤维工业发展现状（二）正在完善工程化试验、建设工业化的高性能纤维1、碳纤维碳纤维在我国经历了40年的研究开发，国家投入已超过5亿，有24个单位先后参与。后由“十五”863计划以产学研结合，企业为主体，T300得以进入工程化。三、国内高性能纤维工业发展现状1、碳纤维目前，正在实施T-300碳纤维工程化的企业：（1）威海光威：光威是世界上最大的钓鱼器材厂，有较强的综合实力，其碳纤维的工程化技术来源于吉化。年产1000吨的原丝和碳纤维生产线已经建成。是目前最大的生产企业。三、国内高性能纤维工业发展现状1、碳纤维（2）扬州惠通：基于山西煤化所863成果的应用，背景是化纤工程公司，正建设产能为原丝150吨，碳纤维45吨。（3）吉林化工：是进入碳纤维研发最早的单位，已有30多年历史。还进口过一套英国RK公司的碳化线，但多年来碳纤维工程化试验进展缓慢。目前正建设百吨级T300原丝及碳丝生产线.三、国内高性能纤维工业发展现状1、碳纤维（4）北京化工大学：是国家碳纤维研究中心依托单位，主要进行碳纤维高端品种的工程化试验，目前正在建设T70010吨/年工程化试验平台。上述4家企业/单位都进入了国防系统。（5）山西恒天：其总工、厂长分别来自亚砜法腈纶厂和纺机制造企业，只花500万就建立了200吨原丝生产线。目前在建1000吨原丝生产线，其特点是有丰富的腈纶和纺机设计经验，产品定位为原丝。三、国内高性能纤维工业发展现状1、碳纤维（6）连云港中复神鹰：企业属中复集团，同时依托于纺机制造，实力较强。目前在建1000吨原丝生产线。其产品主要用于风力发电。（7）上海金山石化：虽然起步较晚，但该厂以及中石化有较高的积极性，有腈纶基础.现正在建设500吨碳纤维原丝线，发展前景看好。三、国内高性能纤维工业发展现状1、碳纤维（8）吉林化纤：是大型腈纶厂，拥有意大利进口的二甲基乙酰胺法腈纶设备。现已建成100吨原丝生产线。项目组建议：吉林现有的四家碳纤维单位（吉化、吉碳、吉林化纤、吉林化纤研究院）最好能强强联合，优势互补，前后合作，把吉林市的碳纤维产业做好、做强。三、国内高性能纤维工业发展现状1、碳纤维（9）安徽华皖：国家已花费2亿元投资，由英国AMEC公司工程总承包，引进了一套产能为500吨原丝和200吨碳纤生产线，但软硬件上都有些问题。现该厂已由华源转入中石化，着手改造救活。（10）东华大学：东华大学在承建上海市碳纤维研发基地，也是“十一五”973的参与单位，基础研发力量较强。三、国内高性能纤维工业发展现状2、芳纶1414纤维芳纶1414纤维在我国有10多年研发历史。其工程化的难点在聚合反应快，粘度大，生产线材质要求耐酸；溶剂回收不能含水，技术要求苛刻。目前进行工程化试验的单位有：三、国内高性能纤维工业发展现状2、芳纶1414纤维（1）中蓝晨光化工研究院：90年代就建成了30吨连续聚合小试装置，但进展不快，项目组考察后有促进。现该院已与中国纺织设计院合作进行1000吨的工程化。三、国内高性能纤维工业发展现状2、芳纶1414纤维（2）仪征化纤与东华大学：也进行了芳纶1414的工程化试验，在东华大学提供技术的基础上，仪征建成了10吨的小试设备，正在建设100吨的装置。东华大学在研究和中试的基础上，和企业合作，在建设500吨的生产装置，年内建成。三、国内高性能纤维工业发展现状2、芳纶1414纤维（3）河南神马：为大型