聚乙烯纤维 向多领域拓展的求生法则

　　生意社8月5日讯　高强高模聚乙烯纤维具有非同一般的高强“性格”，我们用一把不锈钢剪刀剪高强高模聚乙烯纤维，在连续剪一分钟后刀口就会钝化。此外，高强高模聚乙烯纤维在水中的自由断裂长度为无限长，在粗细相同的情况下，它能承受的最大质量是钢丝绳的8～10倍，这种聚乙烯纤维的强度比钢高15倍。若按质量计算，其强度比芳纶高40%，可称之为当今世界上强度最高的纤维。因此它也成为继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代超高强度纤维。

　　国际上，高强聚乙烯纤维及其复合材料产品的主要应用领域包括：国防军需，如飞机、坦克、装甲车及各类战车、舰艇、轻质防弹装甲板材；安全防护，如轻质防弹衣、轻质防弹头盔、防刺衣、防切割服装面料、防切割手套等；海洋工程，如舰艇、船舶、远洋捕鱼、深海天然气、石油钻探平台拉索的高强绳缆和渔网等。此外，由高强聚乙烯纤维制得的高性能复合材料还在航空、航天以及体育器材等领域得以应用，具有广阔的发展前景。

　　目前我国自主生产的高强高模聚乙烯纤维已成功应用到军警用防弹衣、防弹头盔和防弹板，用其做成的防弹衣质量比传统的防弹衣重量轻且强度高，可以说，它在安全防护行业发挥了巨大价值。此外，“神五”的降落伞系统也应用了该项技术。但目前受成本及开发能力的限制，国内产品应用范围仍局限于传统的安全防护及绳缆行业。

　　两家与十家的较量

　　目前，我国是既荷兰、美国之后的第三个能够生产高强高模聚乙烯纤维的国家。这两个国家的代表企业分别是荷兰的帝斯曼(DSM)公司和美国的霍尼韦尔(HONEYWELL)公司。在高强高模聚乙烯纤维领域的知名品牌Dyneema就是由帝斯曼公司所有。帝斯曼公司已经成为是世界上Dyneema品牌高性能聚乙烯(HPPE)纤维最大的生产商。霍尼韦尔公司是继帝斯曼公司之后，第二家成功实现高强聚乙烯纤维的产业化生产的公司。虽然该公司的高强聚乙烯纤维断裂强度比不上帝斯曼公司的同类产品，但其在模量上却超过了后者。在下游应用方面，霍尼韦尔公司在防弹领域的研究居于领先地位，目前广泛用于防弹衣和防弹头盔方面的高强聚乙烯纤维无纬布，就是由霍尼韦尔率先研制成功的。

　　荷兰帝斯曼公司为保持全球的领先地位，不仅在研发上投入大量资金，同时也在世界范围内开设分厂，以满足不同区域、不同领域的客户需求。据来自上海金秋能源石化工作室的资料表明，自上世纪90年代以来，帝斯曼公司的高强聚乙烯纤维产能一直保持快速增长，2008年其位于欧洲和美国的工厂产能达到4500吨/年，日本合资工厂产能达到1600吨/年(与日本东洋纺公司合资)。2010年帝斯曼公司位于欧洲和美国工厂的高强聚乙烯纤维产能将达到6000吨/年，日本合资工厂产能也将达到3200吨/年。此外，该公司还拥有专门的应用研究及市场开发团队，其对高强聚乙烯纤维应用领域的拓展起着引领作用。

　　而霍尼韦尔公司的高强聚乙烯纤维产能截至2009年也达到了1000吨/年，预计2010年其产能将达到3000吨/年。

　　反观我国，据不完全统计，目前已知的能够生产高强高模聚乙烯纤维的企业就有十家之多，它们分别是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、仪征化纤公司、上海斯瑞聚合体科技有限公司、江苏常熟绣珀纤维有限公司、山东爱地高分子材料有限公司、杭州东南化纤有限公司、杭州翔盛纺织有限公司、北京威亚高性能纤维有限公司。这些企业中，有的属于国有企业，有的属于民营资本企业。

　　这些企业在与高校、科研院所联手合作的基础上，在高强高模聚乙烯纤维的研发、产业化的道路上，也取得了程度不同的业绩。

　　宁波大成公司是较早实现高强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。截至2009年底，宁波大成已形成年产高强聚乙烯纤维1500吨，防弹衣、防弹头盔20万套，各类防弹装甲板材300吨，防切割手套600万双，高强度绳索300吨，高性能复合材料用基布200吨的生产规模，其产品大部分用于出口。目前，英国驻伊拉克部队、驻科威特部队，拉克新政府军队及警察、沙特阿拉伯部分军队都在使用宁波大成制造的防弹装备。

　　目前，高强高模聚乙烯纤维有两种工艺技术路线，一条是以高挥发性溶剂干法凝胶纺丝工艺路线，简称干法路线；一条是以低挥发性溶剂湿法凝胶纺丝工艺路线，简称湿法路线。干法纺丝工艺生产的高强高模聚乙烯纤维中溶剂含量少、强力高，抗蠕变性能好，故而多用于高端产品。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，因此，此项技术一直被帝斯曼公司为代表的国外企业垄断。

　　被列为中国石化“十条龙”攻关项目，由仪征化纤公司、南化集团公司研究院、中国纺织科学研究院联合开发的300吨/年高性能聚乙烯纤维干法纺丝工业化成套技术于2009年11月通过中国石化股份公司组织的技术鉴定。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。

　　据东华大学化学纤维研究所教授刘兆锋介绍，目前我国的高强高模聚乙烯纤维的产能已占世界总产量的1/3左右。由此可以推测，我国十家企业的总产量只占世界1/3的产量，而帝斯曼与霍尼韦尔两家公司则占到2/3的产量，这表明我们的企业规模小、产量低。

　　千元与万元的差距

　　据调查，在国内出现高强高模聚乙烯纤维库存积压、低价竞争的背后，则是企业利润率低、设备开工不足的尴尬局面。

　　据了解，有的国内企业销售一吨高强高模聚乙烯纤维的利润只有1000元左右，而国外一吨产品的利润则高达3~4万元。

　　同是高科技纤维，为什么我们的利润如此之低？扣除品牌影响力外，产品质量则是横亘在高低利润间的一道不好逾越的鸿沟。东华大学刘兆峰教授认为，和国外同类产品相比，我国生产的产品在纤维强度和纤度方面不匀率较高；树脂质量不稳定，缺少纤维级专用树脂；纤维力学性能不足，指标仅达到发达国家同类产品的中等水平；缺乏纤维表面改性技术，导致复合材料性能不高；单套设备产能偏低，容易引起纤维质量波动等。

　　上海金秋能源石化工作室创办人钱伯章分析认为，虽然预计未来10年全球高强聚乙烯纤维年需求量将达到10万吨，由此带动纤维直接产值300亿元人民币，下游制品产值1000亿元人民币，但目前受成本及开发能力的限制，国内产品应用范围仍局限于传统的安全防护及绳缆行业，新的应用领域有待于进一步开发和培育。由于下游领域开发进度赶不上产能扩张速度，目前国内已经出现了大量产能过剩和设备闲置的状况，生产商大都存在开工不足的问题。

　　产品方面，虽然目前企业已经积累了许多宝贵的生产经验，但产品质量至今仍未能达到理想的状态。目前国内高强聚乙烯纤维行业尚处于发展初期，市场主体发育尚不成熟，大多处于自发盲目的状态。受制于资金条件，不少企业为尽快获取投资回报，在设备投入和产品研发方面采取节省的办法，这势必会给其产品品质带来很大负面影响，甚至陷入恶性循环。

　　为实现高强聚乙烯纤维产业的可持续发展，不少专家建议当务之急应当实现产学研结合，通过科技攻关提升树脂及产品质量，改进其耐热性和抗蠕变性能，扩大高强聚乙烯纤维的适用范围；开辟新的生产工艺和制造方法，努力降低制造成本，降低产品价格；加强行业自律，避免无序投资和产能浪费；重点加强高强聚乙烯纤维复合材料方面的研究力度，拓展高强聚乙烯纤维在民用领域，如大型风电叶片加强芯材、建筑结构物补强、光缆补强以及医用材料方面的应用。

　　以医疗用制品为例，帝斯曼公司开发出的一种高强聚乙烯纤维Dyneema Purity系列产品，该纤维柔性好，耐磨损，制成手术缝合线后和同等强度的聚酯线相比，直径为后者的1/2。该纤维还可用于制造介入疗法和内窥镜手术用导管，目前国内大量使用的是进口产品，价格昂贵，如果国内能生产同类导管，必将获得巨大经济效益。

　　知道差距，更能奋进。相信在下一个五年，我国的高强高模聚乙烯纤维在应用的广度和产品的品质上会有一个质的提升。