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聚丙烯腈纤维的现状-聚丙烯腈纤维的发展

化纤行业的现状

2019年,国内外经济形势复杂严峻,全球经济增长放缓,化纤行业发展面临的国内外风险挑战明显增多。行业运行稳中承压,受原油市场、国际贸易争端等多种因素拖累,化纤行业景气度下滑,但行业发展韧性增强。

2020年是全面建成小康社会和“十三五”规划的收官之年,新年伊始,我们就亲历了新冠肺炎疫情的爆发,见识了原油暴跌和美股几十年未见的二次熔断,以一个不寻常的开端预示着我国纺织化纤行业面临的形势将更趋复杂严峻,发展前景不确定性增强。

聚丙烯腈纤维的现状

根据文献[1]2006年,世界化纤工业保持平稳增长的态势,产量达到384.22 Mt,其中人造纤维的比重由2005年的7%上升到了7.45%,而合成纤维比重则由2005年的97.84%下降到了92.55%。曾经与涤纶、尼龙并称三大合纤的腈纶,2006年其产业结构持续整合,全球产量继续下滑,为2.465Mt,较2005年下降了7.7%。

腈纶的产业链逐渐向发展中国家转移,特别是在亚洲和非洲,如中国和东南亚为例,由于人口多和消费水平较低和纺织类企业集中等众多因素,使得腈纶产量一直在增加,然而腈纶产品长期以附加值较低的产品为主,技术含量低。

聚丙烯腈纤维面临的挑战

①原油价格的波动

追根溯源,腈纶等绝大部分化纤产品的原料均是石油衍生物,世界原油的价格走势与丙烯产品链的市场密切相关。今年以来,国际油价经历了3月份的暴跌,在4月份首次跌成负数,创下历史;之后开始向上震荡修复,给化纤成本端带来明显支撑。但是人们对于腈纶的需求量的影响还是为主要因素。

②市场的需求

从外部环境看,境外疫情快速蔓延,叠加经济全球化遭遇逆流,一些国家保护主义和单边主义盛行。国际货币基金组织、世界银行对今年全球经济增速的最新预测分别下降4.9%、下降5.2%,为二战以来最严重的经济衰退。

从内部环境看,尽管当前经济形势依然复杂严峻,但疫情等外部冲击不会改变我国经济长期向好的基本趋势,我国经济韧性仍强劲。随着疫情防控形势不断向好,复工复产复商复市有序推进,我国二季度经济增长明显好于预期,经济发展呈现稳定转好态势,为下半年持续恢复打下了坚实基础。不过,由于全球疫情仍在持续扩散蔓延,我国“外防输入、内防反弹”的压力持续存在。

虽然腈纶有着“人造羊毛”之称,但是其主要还是应用于低附加值、中低端的产品,人们对于羊毛的应用将集中于对细羊毛、羊绒的高档领域,符合高消费层次人们的消费观念,也一定程度上遏制了常规中长腈纶在羊毛衫、毛毯方面的需求。而且市场上对于腈纶的替代品还有棉花这一方面,腈纶与棉花的价差从2003年倒挂后逐级攀升,到2006年已经超过了600美元/t。

聚丙烯腈基碳纤维的发展

聚丙烯腈其中一个重要的应用就是用作碳纤维,聚丙烯腈基碳纤维兼具高性能和低比重,是轻质高强、轻质高模等高端装备轻量化的首选材料,是高性能纤维的典型代表,受到世界各国政府、国防与工业领域、科技与产业界的高度关注。

聚丙烯腈基碳纤维由日本的近藤昭男于1959年所发明,但是当时制备工艺还不成熟,是后续英国皇家空军研究所的瓦特和约翰逊等发现在热氧化处理过程中对纤维施加张力才能制得高性能碳纤维从而实现了PAN基碳纤维的工业化生产。

国内:中国的PAN基碳纤维始制于20世纪60年代中期,经历了长期低水平的徘徊、技术转型和快速发展三个阶段,20世纪90年代中国运行着3条PAN原丝技术路线:兰州化纤厂的硫氰酸钠(NaSCN)一步法、吉林石化的硝酸(HNO3)一步法和陕西榆次化纤厂的二甲基亚砜一步法,但由于原丝核心技术没有掌握,二甲基亚砜法和硫氰酸钠法原丝技术未能实现碳纤维的连续稳定制备,碳纤维的性能水平偏低、质量一致性不高。2000年,北京化工大学研发成功基于二甲基亚砜为溶剂的间歇聚合一步法制得PAN基碳纤维,掌握了纤维表截面结构调控、皮芯结构控制等关键技术。

国外:PAN基碳纤维力学性能高,应用领域广,占全球碳纤维总产量的90%以上,目前已经开发出高强度、高模量和高强高模三大系列约30个品种。全球范围内拥有PAN原丝、PAN基碳纤维、织物、预浸料、单向预浸带、片材至复合材料制品全套产业链的企业主要有日本的东丽(Toray)、东邦(Tenax)、三菱丽阳,美国Hexcel、Cytec以及德国SGL公司等。其中日本东丽公司生产的碳纤维,无论品质、产量还是品种均居世界前列,下图分别为全球小丝束和大丝束碳纤维的市场分布。

开发超高性能产品及降低常规品种的生产成本是未来碳纤维的发展趋势。目前,美国、日本等研发的高性能PAN基碳纤维强度可达 9 GPa以上,主要面向国防军工。与此同时,德国、美国和日本等均成立了相关机构开展低成本碳纤维工艺的研究。未来随着风力发电、汽车工业、飞机制造、高压容器等产业需求的进一步增长,PAN基碳纤维的应用领域及其产能将继续扩大。总体上看,PAN基碳纤维的需求依然集中在航空航天、工业用途和体育休闲等三大市场,但汽车行业的拓展空间巨大,预期至2020年其碳纤维需求量将达到2.2万t,相当于当年航空航天与军工需求量的总和。工业用途中,压缩天然气(CNG)容器、氢气瓶和大型氢气储罐以及大型风力发电叶片等将是今后的大市场。

展望

展望2020年,对于化纤行业来说将是个难熬的冬天,疫情危机叠加原油暴跌,全球经济动荡风险提升,化纤行业运行发展压力加大,但同时积极因素仍然存在,行业抵御下行风险的韧性日渐增强,也不具备进一步长期持续下行的空间,针对疫情的影响,国家已开始出台各种扶持政策,帮助企业逐步缓解经营压力。

疫情过后还要发展,化纤行业应静心思考未来该怎么做,未雨绸缪。疫情将催生新的业态和受益行业,化纤行业要认真研判,从中发现机会,研究如何利用好新业态的工具,适时调整业务结构和流程,来更好地适应疫情过后的新业态和新经济。我们要洞察某些可能引起变革的力量,它们既会深刻地改变当下,又会拉动未来发展。


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