新材料

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題

聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維（我國(guó)稱為對(duì)位芳綸或芳綸1414）是一種高性能纖維，具有高強(qiáng)高模、耐高溫、耐酸堿以及重量輕等優(yōu)異性能, 其性價(jià)比在所有高性能纖維中最高，因此在眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用, 是目前產(chǎn)量最大、用途最廣的高性能纖維。但是，由于對(duì)位芳綸生產(chǎn)技術(shù)難度大，涉及領(lǐng)域眾多，我國(guó)雖然對(duì)對(duì)位芳綸的技術(shù)進(jìn)行了持續(xù)的研發(fā)投入，目前也已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)量產(chǎn)，但是在產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性及系列化方面和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比仍有明顯差距。

2. 解決方案

對(duì)位芳綸的生產(chǎn)涉及三個(gè)不同的領(lǐng)域：聚合、紡絲和溶劑回收。對(duì)位芳綸聚合存在單體活性高、聚合放熱量大、聚合過(guò)程相變復(fù)雜等一系列難題；對(duì)位芳綸的紡絲存在溶解中伴隨降解、非牛頓流體的復(fù)雜流變學(xué)特性、紡絲過(guò)程中的取向與解取向的競(jìng)爭(zhēng)；溶劑回收雖然主要是物理分離過(guò)程，但是也存在萃取劑分解酸化的難題，處理不好對(duì)結(jié)合會(huì)產(chǎn)生致命性影響。

針對(duì)以上各個(gè)部分的問(wèn)題，由清華大學(xué)化工系高分子研究所庹新林團(tuán)隊(duì)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，形成了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全連續(xù)聚合技術(shù)，連續(xù)批量的溶劑回收技術(shù)及高速液晶紡絲技術(shù)，并最終集成形成成套專利技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)位芳綸纖維千噸級(jí)以上的規(guī)模化穩(wěn)定生產(chǎn)。

3. 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：本項(xiàng)目技術(shù)優(yōu)勢(shì)有：國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)全連續(xù)聚合，實(shí)現(xiàn)了聚合物料性狀的穩(wěn)定，為紡絲生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；溶劑回收解決了萃取劑酸化以及能耗的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)；在紡絲技術(shù)上，創(chuàng)新性解決了高粘原液的脫泡問(wèn)題，降低了聚合物在紡絲過(guò)程中的降解。紡出的纖維和同類產(chǎn)品相比，色澤鮮亮穩(wěn)定，雜質(zhì)含量低，纖維柔軟，質(zhì)量穩(wěn)定，非常利于下游的織布和復(fù)合加工。

成本優(yōu)勢(shì)：本項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。如雙螺桿反應(yīng)器，國(guó)外進(jìn)口設(shè)備動(dòng)輒數(shù)千萬(wàn)一臺(tái)，且缺乏設(shè)備和工藝配套的保障；而本項(xiàng)目和國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家合作共同研發(fā)，順利實(shí)現(xiàn)了雙螺桿反應(yīng)器的國(guó)產(chǎn)化，國(guó)產(chǎn)后設(shè)備價(jià)格約為進(jìn)口設(shè)備的十分之一。僅此一項(xiàng)，在目標(biāo)產(chǎn)品的成本上就可以節(jié)約至少1萬(wàn)元/噸。

4. 市場(chǎng)應(yīng)用前景

市場(chǎng)規(guī)模：對(duì)位芳綸纖維最早開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)60年代初，并于1973年由杜邦公司率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品名“Kevlar”。目前全球生產(chǎn)對(duì)位芳綸纖維的廠家主要有美國(guó)杜邦公司和日本帝人公司，兩家產(chǎn)能在6.75萬(wàn)噸/年。近些年韓國(guó)有三家公司實(shí)現(xiàn)了對(duì)位芳綸纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)能總共在5000噸/年左右。由于對(duì)位芳綸在航空航天領(lǐng)域有重要的用途，所以至今一直被西方作為管控物資對(duì)我國(guó)禁運(yùn)，對(duì)其生產(chǎn)技術(shù)也是嚴(yán)格保密封鎖，因此我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)未能實(shí)現(xiàn)完全的技術(shù)突破。目前，國(guó)內(nèi)已有幾家企業(yè)開(kāi)始批量生產(chǎn)，但產(chǎn)能偏小，產(chǎn)品系列如高強(qiáng)、高模尚為空白。近些年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和許多高端制造領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)對(duì)位芳綸的需求量越來(lái)越大，尤其對(duì)高強(qiáng)、高模牌號(hào)的需求越來(lái)越急迫。據(jù)行業(yè)估計(jì)，僅我國(guó)目前每年對(duì)對(duì)位芳綸纖維的需求就超過(guò)萬(wàn)噸，目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，嚴(yán)重抑制了許多領(lǐng)域的發(fā)展。

盈利前景：對(duì)位芳綸聚合所用原料是普通的化工原料，價(jià)格在3萬(wàn)元/噸左右，制備成纖維后價(jià)格在十幾萬(wàn)到上百萬(wàn)/噸。

5. 發(fā)展規(guī)劃

如上文所述，芳綸的國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用很存有很大缺口，一旦實(shí)現(xiàn)了對(duì)位芳綸的國(guó)產(chǎn)化，僅國(guó)內(nèi)消費(fèi)量將快速提升到2萬(wàn)噸/年以上，而且可以快速提升我國(guó)在航空航天，高鐵，汽車，光纜等眾多領(lǐng)域的水平。鑒于目前我國(guó)對(duì)位芳綸的發(fā)展速度，在未來(lái)5年內(nèi)，將是一個(gè)技術(shù)成熟和快速發(fā)展的階段。本項(xiàng)成果有望加速我國(guó)對(duì)位芳綸產(chǎn)業(yè)發(fā)展，無(wú)論從社會(huì)效益還是經(jīng)濟(jì)效益角度看，都具有重要意義。

6. 知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況

已授權(quán)6項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利。

與合作方共同推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用，合作方需具備資金、場(chǎng)地、技術(shù)團(tuán)隊(duì)。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人：庹新林副教授。對(duì)位芳綸領(lǐng)域?qū)＜遥瑢?duì)對(duì)位芳綸的生產(chǎn)應(yīng)用有系統(tǒng)深入的研究，獲相關(guān)中國(guó)授權(quán)發(fā)明專利30余項(xiàng)，美國(guó)授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)，兩項(xiàng)專利分別獲得中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)和紡織聯(lián)合會(huì)專利銀獎(jiǎng)等。

E-mail：ott@tsinghua.edu.cn