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1、纵论:我国高新技术纤维材料的现状及发展 经营还不能适应市场的要求。所以,国产碳纤维价格低于国际平均水平,同时也低于其生产成本,基本处于全线亏损的境地。 目前我国碳纤维产业在国际市场没有话语权。假如生产技术、产品质量都能达到国际主流水平,我们的产品自然而然就会有市场话语权。而对于成本问题,不仅要从丙烯腈到碳纤维的系统中去解决,更须要从碳纤维到复合材料构件的系统中去解决,要从先进材料的综合运用效能上去解决。 产业工程化探讨目前还较为肤浅。在碳纤维领域,对比国内外专利就能明显看出其工作细致性的差距,工程化的探讨基本都是由企业结合生产实际来实现或完成,因此,要激励更多的科技人员走向企业一线,从事一些基
2、础、单调而有意义的工作。 杨建行、欧阳琴(中科院宁波材料技术与工程探讨所): 各级碳纤维都有相应市场 T300、T730、T800级碳纤维的应用领域各有侧重,不存在谁取代谁的问题。其中T300的历史最为悠久,生产质量也稳定牢靠。T730主要用于压力容器、休闲用品的制造,其生产具有速度快、成本比较低等优点,有效地解决了成本问题,满意了工业化与大量运用的需求。标准模量碳纤维目前的市场份额为80%90%,剩下的市场份额由高强中模碳纤维占据。 高强高模碳纤维是由高强中模碳纤维经过石墨化而制成。高强中模碳纤维的研制工作,从其自身水平、应用领域来讲都至关重要。高强中模碳纤维没有明确需求牵引,所以更须要企业
3、自身的创新推动。国内的企业大都停留在试验室阶段或工程化探讨阶段,很难实现规模化稳定生产。 李建新(天津工业高校教授): 膜材料产业正在努力追逐 人工肾是中空纤维膜材料产业最早被应用的领域,这一市场始终由日本企业主导,国内企业正在努力追逐。现在的膜产业已被广泛应用到水处理、制药的分别纯化、啤酒的生产等诸多领域。中空纤维膜材料的运用具有多种优势。中空纤维材料的装填率特别大,而料液的压差最小,使过滤过程的压力也比较小,价格比较低。但是由于中空纤维是单丝功能纤维,它的强度也是个关键的性能参数。 “十二五”规划中中空纤维膜发展方向为高强度PVDF等中空纤维膜及大型膜组器(MBR)装置、水处理中空纤维复合
4、纳滤膜规模化制备技术、气体分别中空纤维复合膜技术。 目前全球高性能膜材料的发展呈现以下几方面特点:一是膜材料产业向高性能、低成本及绿色化方向发展。二是膜材料市场快速发展,与上下游产业结合日趋紧密。三是膜技术对节能减排、产业结构升级的推动作用日趋明显。四是膜技术对保障饮水平安、削减环境污染的作用显著增加。高性能膜材料在这些领域的应用呈发展趋势。 刘兆峰(苏州兆达特纤科技有限公司总经理): 发展芳纶产业顺应历史进程 有观点认为,化学纤维发展史有两个里程碑,第一个里程碑是化纤部分取代自然纤维,其次个里程碑是高技术纤维材料部分取代钢铁、塑料。芳纶是高技术纤维的代表,由此可见对位芳纶产业的重要性。目前,
5、国外对位芳纶的生产企业主要有美国杜邦公司、日本帝人公司、韩国可隆公司及晓星公司。 胡显奇(浙江石金玄武岩纤维有限公司总经理): 持续创新才能抢占先机 连续玄武岩纤维(ContinuousBasaltFiber,简称CBF)是以火山岩为原料经14501500高温熔融后快速拉制而成的连续纤维。它的耐烧蚀性与碳纤维、高硅氧相当,隔热性能比碳纤维优越,价格却只有碳纤维的1/8到1/5。高强高模的玄武岩纤维可用于树脂基复合材料的增加,对武器装备的高性能化和轻量化有干脆的贡献。国内外CBF的产业尚处于初级阶段,无论是基础探讨、还是市场的应用探讨,或是规模生产的工艺技术及装备等方面都有许多的技术瓶颈须要攻克
6、。因此,CBF产业的技术创新之路任重而道远。我国生产玄武岩纤维具有自主学问产权,对外依存度为零,其生产技术在世界处于领先地位,为我国新型武器装备的制造供应新材料的支撑。 CBF产业既须要国家的大力扶植,也须要企业加强技术攻关。CBF是“烧钱”的高技术产业,因此,必需引进产业资本,要从CBF性能优势动身,要通过产学研结合的方式加强应用探讨,有重点地找寻量大面广的领域,大力开展应用探讨,引导和撬动市场需求,促进产业快速发展。高技术产业都是大投入大产出,干小了等于白干、干慢了等于自杀。只有持续创新才能在与传统产业的竞争中抢占先机,进一步实施可实现价值创新的“蓝海战略”,迎来企业快速增长和持续赢利的春
7、天。 杨年慈(湖南中泰特种装备有限责任公司探讨所所长): PE纤维产品还需开拓与细化 个体防护装备是现代斗争、反恐和维稳中削减伤亡、提高战斗力的重要保障。个体防护装备随武器的发展而不断提升,目前已成为一个重要产业。枪击和刀刺是对人体损害的两大威逼,目前单独的防弹服和防刺服走向防弹防刺(双防)将成为必定趋势。兼有防弹防刺功能的材料攻关难点在于两种防卫机理间的悬殊差异,须要同时满意三种贯穿相冲突的材料制备。此项探讨起步较晚,在国际上尚无防弹防刺服的标准。 近十年来,我国PE纤维取得了迅猛发展,纤维品质有待进一步提高。我们仍需在后加工产品方面努力开拓与细化,提升产品附加值,使产业步入良性循环,最终实
8、现由纤维生产国向纤维产业国的转变。 袁其朋(北京化工高校生命科学与技术学院院长): 化工多元醇市场尚未成熟 化工多元醇广泛应用于化工、制药、材料与食品等领域。我国的化工多元醇产业干脆年生产总值超过730亿元,与之相关的产业超过7300亿元。目前,国内多元醇生物炼制工业面临成本与技术的双重挑战。首先是粮食原料来源受限,而非粮生物质组分困难,利用率低;菌种(催化剂)催化效率低、选择性差;现有的生产工艺能耗高、污染严峻;生产规模小,下游产业开发不足,诸多缘由造成国内多元醇生物炼制工业成本高、技术不成熟、缺乏市场竞争力。 研发投入须从实际需求动身 技术升级要与工程一线结合 张定金(中国复合材料集团有限
9、公司董事长): 技术合作要与自主研发相结合 面对我国高性能纤维(包含碳纤维)相关生产技术基础薄弱的问题:一方面要多渠道主动汲取并消化国外的相关技术,加强相关领域的技术合作;另一方面,在化纤相关领域不行一味引进与复制国外生产线,要加强自主研发,从国家层面进行相关技术的整合与共享,集中优势力气解决主要冲突。 刘兆峰(苏州兆达特纤科技有限公司总经理): 核心技术须要理论联系实际 企业想发展,单靠资金和技术人才不驾驭关键的核心技术是不行的。而关键的核心技术必需在小试、中试过程中理论联系实际,进行艰苦实践才能得到。而仅驾驭关键的核心技术,缺乏资金支撑,发展会很艰难,不成气候。因此,我们呼吁二者结合,希望
10、几年后中国可以出现和杜邦、帝人相匹敌的芳纶企业。国内目前有6家企业从事对位芳纶产业化,4家央企或大型国企,2家民企。其中有3家宣布已建成千吨级产能。苏州兆达公司是常熟市以范建刚为首的一批民营企业家以自然人身份集资成立的公司。公司以企业为主体,实行产、学、研三结合,由东华高校退休老师及东华高校毕业的博士、硕士组成技术团队,由总后装备探讨所等单位参与后续产品的研发。 施楣梧(总后勤部军需装备探讨所博士): 遮挡性探讨推动多学科发展 服装最基本的功能是御寒和蔽体。虽然现代服装面料的设计更多考虑的是美观,但仍旧要重视服装的防透视性能,加强浅色服装的遮挡效果。我国海军的87式、04式水兵服都采纳了有衬里
11、设计,而07式海军服不加衬里,使得加强遮挡效果变得尤为重要。 除了保证海军官兵穿着白色夏季服装后拥有庄重威猛的外观且兼具舒适性之外,遮挡性的探讨还可以使穿着夏季轻薄服装的人群避开内衣和体肤暴露的尴尬,有关视觉遮挡理论探讨也可推动光学理论的发展,指导其他遮障物的设计,对气象学、烟幕学等学科的发展具有推动作用,具有重大的学术意义。 要达到视觉遮挡效果,可以从染整环节的涂层、泡沫整理,到纺制细支高密纱线,设计多层结构、强反光的组织结构,再到细旦、多孔、中空、粗糙化、异型纤维的生产等多方面入手。日本在此方面的探讨成果最多,水平也较高。总后装备探讨所运用的是增加光散射的方法来实现纤维的防透视效果和织物的
12、视觉遮挡效果。 徐坚(中国科学院化学探讨所探讨员): 产业建设中技术薄弱成问题 经过多年的持续努力,我国高性能纤维制备与应用技术取得了重大突破,初步建立起国产高性能纤维制备技术研发、工程实践和产业建设的较完整体系,产品质量不断提高,产学研用格局初步形成,基本解决了国产高性能纤维制备与应用的“有无”问题,有效缓解了国民经济和国防建设对国产高性能纤维的迫切需求。但相对高速发展的国民经济与国防建设,我国高性能纤维及其复合材料理论基础和产业化基础仍相对薄弱。碳纤维制备、芳纶纤维制备和复合材料高效制备与应用等领域中的一系列关键科学技术问题还没有完全突破,行业自主创新实力不强,部分高性能纤维及其复合材料制
13、件仍依靠于进口,处于受制于人的局面。 朱美芳(东华高校材料科学与工程学院院长): 纳米杂化材料超越传统材料限制 纳米杂化材料结合了有机及无机基团的性质和功能,与单一的有机物或无机物相比,其在力学、光学、电磁学、耐热性和生物医学功能等方面具有明显的性能优势,而且简单通过结构设计、方法选择合理限制各种反应参数(如反应温度、时间、无机组分的相对含量等)来实现功能调控和优化。 将无机纳米粒子分散在聚合物基体中制备高聚物基纳米复合材料,已被广泛地应用于聚合物的性能改善和功能化。因为这类纳米复合材料可以综合无机纳米材料与聚合物的优点,对高聚物基体的力学性能、热性能等产生特别的影响或增加新的物理性能,极大改
14、善材料的稳定性和可加工性,对开发高性能、有特别功能的复合材料具有重要意义。从物理和化学两方面改进PHAs结构,克服其上述结构与性能缺陷,全面提高其物理机械性能是本事域前沿和热点探讨问题。课题组及其国内外同行运用纳米材料和技术改性PHAs的探讨进展。通过与纳米粒子的复合,PHAs基复合材料的力学性能、热性能和可加工性等得到显著提高,且有新的特别物理性能产生,对开发高性能、多功能的PHAs具有指导意义。大力发展PHAs材料产业链,既能够削减对石油等不行再生资源的依靠,又可以降低污染物排放。 朱波(山东高校材料科学与工程学院教授): 碳纤维生产也要科学降耗 在碳纤维制备过程中,主要能耗环节包括原料精
15、制、原液制备、原液保温、牵伸浴槽加热、蒸汽牵伸加热、原丝干燥烘干、预氧化炉、低温碳化炉、高温碳化炉、碳纤维制备烘干、溶剂回收、单体回收、氮气制备、废气焚烧、车间空调、冷却循环等。以年产1010吨12K碳纤维设施为例,须要消耗蒸汽约20吨/小时,电力约4200千瓦时。假如我们运用科学的方法优化设计,可以大幅降低碳纤维制备过程中的能耗,促进碳纤维生产技术的进步。 原料精制采纳多效精馏,利用余热预热须要精制的原料、须要回收的废液、须要汽化的液氮,综合可以节约蒸汽约2吨/小时;加强浴槽保温,加强原液保温,优化烘干设备,密闭烘干设施,可以削减约1.5吨/小时蒸汽损耗,同时可削减车间空调能耗;优化蒸汽牵伸
16、机的设计,削减蒸汽流失量,可以削减约1.5吨/小时蒸汽损耗,同时可削减车间空调能耗。 利用废气焚烧炉余热预热进入燃烧室的废气,利用烟气预热预氧化炉的簇新空气,每小时可节约煤气约200立方米,节约预氧化炉电力消耗约1010千瓦时。低温碳化炉采纳出口预热冷氮气,可有效利用碳纤维余热,同时可削减出口水冷消耗,可节约电力约50千瓦时。高温碳化炉采纳复合保温设计,取消炉壁水冷,可削减装机容量500千伏/安730千伏/安,削减冷却水带走热量能耗约200千瓦时,同时可削减备用电源及平安设备投入,削减冷却水循环量及消耗量。优化设计烘干设备,实行远红外加热,可提高加热效率,预料在碳纤维制备流程中可节约电力约50
17、0千瓦时。 设备折旧始终是导致影响碳纤维成本的一个重要因素,假如全部采纳进口设备,生产每公斤碳纤维(12K)设备折旧约30元35元,国产设备每公斤碳纤维(12K)设备折旧约8元10元。通过合理的节能措施和能源再利用,可以节约能耗30%左右,通过设备国产化,每公斤碳纤维(12K)可降低成本20元30元。综合考虑,每公斤碳纤维(12K)生产成本可降低30元40元,规模越大,相对经济效益更加突出。 袁其朋(北京化工高校生命科学与技术学院院长): 生物质化工多元醇关键技术待突破 利用可再生的生物质原料生产化工多元醇产品已在技术上可行,并成为石油资源替代的有效途径之一。从产品的替代方式来看,能源的替代方
18、式是多元化,如风能、太阳能,而生物质是碳基化学品的唯一来源。所以采纳生物资源生产高附加值化学品(如化工多元醇)比用做生物燃料具有更高的经济价值。 目前探讨虽已取得重要进展,但仍有关键技术须要突破。秸秆等原料的预处理技术须要突破,以限制混合糖成本。在合成生物学技术中,如何选择菌种,构建1,4-丁二醇等合成的新途径。在化工多元醇提取技术方面,采纳机械再压缩蒸发(MVR)工艺代替传统的多效蒸发,实现水的重复利用和能耗的降低,蒸发每吨水仅需耗电20度。针对多元醇发酵产物浓度低,提取工艺能耗高、回收率低、污水排放量大等问题,开发新型浓缩精馏工艺,可以实现废水的零排放和高回收率(提取率达101%以上,产品纯度达101.5%以上)。 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页