一文看懂芳纶产业概况

一、芳纶简介

芳纶纤维具有轻质、阻燃、耐温、绝缘、抗辐射、高强度、高弹性模量等优异特性；广泛应用于军事国防、安全防护、航空航天、环保、电子电气材料等领域。

（一）芳纶的分类

目前实现工业化生产的主要是间位芳纶（芳纶1313）和对位芳纶（芳纶1414）。间位芳纶（芳纶1313）的分子是由酰胺基团相互连接间位苯基所构成的锯齿形线型大分子。在它的晶体里氢键在2个平面上存在，如格子状排列，从而形成了氢桥的三维结构；对位芳纶（芳纶1414）的大分子结构是酰胺键连接在苯环的对位，形成一种近似刚性的直链结构，是一种主链型高分子液晶聚合物。两者化学结构相似，但性能差异较大，应用领域各有不同。

间位芳纶具有突出的耐高温、阻燃和绝缘性，主要应用于高温防护服、电绝缘和高温过滤等领域。对位芳纶则具有高强度高模量的特点，主要应用于个体防护、防弹装甲、力学橡胶制品、高强缆绳、石棉替代品等。

1、间位芳纶

间位芳纶全称聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，俗称芳纶 1313，有“防火纤维”之美称，是一种综合性能优异的有机耐高温阻燃纤维，是一种热稳定性高、阻燃性突出和电绝缘性好的高性能纤维材料，被广泛应用于安全防护、环境保护和现代工业等领域。

在安全防护领域，间位芳纶制成的防护服装、防护手套等安全防护装备，能有效抵御高温、火焰、电弧等作业伤害，更大限度保护劳动者安全，广泛应用于军队、消防、石油、电力、林业等领域；

在环境保护领域，间位芳纶可加工成针刺无纺布、机织滤布，广泛应用于水泥、钢铁、筑路等行业的高温烟气过滤，除尘效率达99.99%，可大大减少空气污染物的排放，实现环境保护绿色可持续发展；

在现代工业领域，间位芳纶以其耐温、阻燃、绝缘等特性，在各类高温输送装备、电力变送装备、电气绝缘装备及其他工业生产领域得到广泛应用，是现代制造业的基础性、关键性材料。

2、对位芳纶

对位芳纶全称聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，俗称芳纶1414，有“防弹纤维”之美称，是当今世界产量更大、用途更广的高性能纤维之一。在汽车工业领域，对位芳纶是汽车胶管、轮胎、同步带中不可缺少的骨架增强材料，是刹车片、离合器片中重要的环保型增强耐磨材料，尤其是环保型涡轮增压汽车，芳纶的应用更是不可替代；在信息通信领域，对位芳纶的应用，极大的推动通信行业的发展，对位芳纶如今几乎应用于所有的光纤光缆、新型手机电池等信息及通信产品，其在加快通信现代化建设中发挥重要作用。

（二）芳纶的主要性能特点

芳纶具有轻质、阻燃、耐温、绝缘、抗辐射、高强度、高弹性模量等优异特性；广泛应用于军事国防、安全防护、航空航天、环保、电子电气材料等领域。

1、力学性能

对位芳纶更显著的特性是高强度、高模量，其强度大于25克/旦，是优质钢材的5～6倍、玻纤的3倍、高强尼龙工业丝的2倍；模量是优质钢材或玻璃纤维的2～3倍、高强尼龙工业丝的10倍；韧性是钢丝的2倍。另外芳纶纤维重量轻，其重量仅为钢丝的1/5左右。

2、耐热性能

芳纶纤维具有长久的热稳定性，芳纶1313在130℃时强度几乎无损失，可以在220℃使用十年以上，在260℃高温下100小时，机械强度仍保持原来的65%，400℃左右开始碳化而不熔融。芳纶1414的耐热性更胜芳纶1313一筹，在150℃下的收缩率为0，在560℃的高温下不分解不熔融。而锦纶和聚酯的强力和模量均随温度的升高而下降。

3、阻燃性能

通常空气中氧气含量为21%，而芳纶1313的极限氧指数大于28%，芳纶1414的极限氧指数在30%左右，属于难燃纤维，所以不会在空气中燃烧，也不助燃，有自熄性，不产生熔滴，遇到极高温度时，纤维会迅速膨胀碳化，形成特有的绝热层，能阻挡外部的热量传入内部，起到有效的保护作用。这种源于本身分子结构的固有特性使芳纶阻燃，具有“防火纤维”之美称。

4、耐化学腐蚀性能

芳纶纤维具有优良的耐化学腐蚀性能，通常只有把芳纶长时间暴露在浓度相对高的酸或碱溶液中，才会对芳纶的性能产生显著影响。并且，芳纶对霉菌或锈蚀不敏感。

5、电绝缘性

芳纶纤维电导率很低，而且由于纤维吸湿性较差，使其在高低温和高低湿度环境中均可以保持优良的电绝缘性能。用芳纶1313制备的绝缘纸耐击穿电压可达到100kV/mm。芳纶1414的电阻达到5×1014Ω/cm。由于出色的电绝缘性能，使其在电子电气领域有着很好的应用前景。

除以上介绍的性能之外，芳纶帘线还具有较好的抗老化性、耐磨性以及耐辐射性能等。作为一类高性能材料，芳纶的优异性能在不同的领域被开发应用。

二、芳纶的应用领域

（一）应用领域介绍

1、军事国防领域

芳纶复合材料可以制造导弹的固体火箭发动机壳、压力容器、宇宙飞船驾驶舱、潜艇、防弹装甲车、防弹运钞车、防弹板、防弹头盔、防弹衣等。

2、安全防护领域

个体防护装备的阻燃耐高温性能是保障人员安全的重要条件。随着材料科学技术及纺织加工技术的发展，阻燃防护服已经由暂时性阻燃整理、半耐久性阻燃整理逐步发展为耐久性阻燃整理以及本质阻燃材料的应用。

3、橡胶补强领域

由于橡胶的弹性大，弹性模量较低，在外力作用下极易产生变形，因此很多橡胶制品都必须用纤维材料或金属材料作为骨架。以芳纶制成的帘子布、线绳、纱线、帆布、整体带芯、直经直纬织物等被用作轮胎、动力传动胶带、物料输送胶带、胶管的骨架材料。

4、环保领域

芳纶具有优异的耐热性、阻燃性和化学稳定性，可在高温恶劣环境中长期工作，是加工耐高温过滤袋的理想材料，用于钢铁、水泥、炭黑等空气污染较重领域的高温烟尘过滤。

由芳纶1313纤维所织成的非织造布具有非常好的过滤粉尘性质，例如：380g/m²的间位芳纶非织造布作为高温过滤布具有较涤纶布530 g/m²及腈纶布600 g/m²更好的过滤性质。在袋式除尘领域，对于间位芳纶滤袋，在废气温度不超过200℃，湿度6%，SO₂的含量为100ppm的情况下，使用寿命超过两年。

5、电子电气材料领域

（1）天线结构件

（2）特种印刷电路基板

（3）芳纶绝缘纸

（4）光纤

6、 航空航天领域

芳纶可用于制作大型飞机的二次结构材料，如机舱门、窗、机翼、整流罩体表面等，也可以制作机内天花板、仓壁等，可减轻其重量。

7、运动器材领域

充分利用芳纶耐高温、耐疲劳等特性，以制作运动条件苛刻的拳击手套、登山鞋靴、赛车车体、赛马头盔等，还可用于制作球拍、滑雪板、滑雪杆、雪橇、弓箭、弓弦、钓鱼竿、风筝骨架、高尔夫球棍、赛艇等。

8、其他领域

（1）密封材料

（2）绳索

（3）摩擦材料

（4）建筑材料

三、芳纶应用市场情况

（一）间位芳纶市场情况

截止 2018年底，全球共有间位芳纶产能约 3. 9万吨，其中50%以上集中于杜邦公司; 我国现有间位芳纶规模化生产企业2 家，有效产能1万吨左右。

目前全球间位芳纶产能约4万吨/年。全球市场需求（不含造纸用纤维）终端消费总量约2.7万吨，其中美国约1万吨，西欧约9500吨，占据超过 70%的市场比例，我国间位芳纶纤维用量约5000-6000吨。

2018年全球间位芳纶年需求量约4万吨，主要集中在欧美日韩等发达国和地区; 我国年需求量6000 吨左右，年出口量3000吨左右。

我国间位芳纶纤维下游应用结构与发达国存在较大差距，国内市场60%以上用于相对低端的高温过滤材料，而国际市场在电气绝缘纸、安全防护等领域应用占比较高。我国间位芳纶应用于高端产品芳纶纸、长丝、可染纤维虽然开发成功，但还处于初级阶段，而杜邦公司此类高端产品占其产品总量的80%左右，高温滤料用纤维不足20%。高端间位芳纶产品的技术开发难度较大，市场推广门槛较高造成了国产间位芳纶品种结构的极不合理。

经过多年的市场耕耘，芳纶在国内个体防护市场的应用已得到各方的认可，产业防护及警用防护领域的需求呈逐年增长的趋势。消防服强制标准已经实施，其他警种、军队的单兵防护及日常作训服防护质量的提升也已提上日程。根据《新时代的中国国防》白皮书介绍，我国现役部队军人约200万人，假设作战套服配备春秋、夏季、冬季各一套，对应约600万套，以平均每套1kg纤维，其中60%间位芳纶计算，对应间位芳纶增量需求3600吨。假若考虑“战训一体化”要求而增加训练套装需求，则对应需求量将达到7200吨。以间位芳纶为主的装备已多次在阅兵方队亮相，例如在纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵式上，武警反恐突击车方队的战训服、战略打击部队中的导弹部队迷彩阻燃服以及空中梯队中的飞行服等均由芳纶等纤维制成。

同时产业防护市场潜力巨大，需要阻燃、耐高温等特种防护的作业人员约600万人，分布在冶金、电力、地矿、油田、化工等行业，间位芳纶是更符合标准要求的个体防护材料之一。随着社会经济的发展、人民安全、意识、防护标准的加强，以及“体面劳动”理念的推广和践行，我国防护服装用间位芳纶纤维增量市场规模可观。

我国对位芳纶主要是应用于光纤、绳索和橡胶补强等领域。而应用于例如国防军工高端防弹领域的芳纶产品则较少。以2014年为例，我国对位芳纶实际供应量在1000吨左右，主要应用在高温材料、摩擦材料、缆绳等较低端领域。国内大多数对位芳纶下游生产企业主要还是依靠进口。

对位芳纶全球消费量约8万吨，国内消费量约1万吨，主要用于安全防护、车用摩擦材料、光纤保护增强等领域。对位芳纶生产工艺壁垒高，美国杜邦和日本帝人占据全球约70%份额，国内80%以上依赖进口。由于对位芳纶在国防军工等领域具有重要应用，而全球贸易环境不确定性增强，敏感性应用领域易受海外牵制，使得对位芳纶国产化替代需求愈发迫切。

综上，国内市场芳纶纤维的应用还处在比较低端和狭窄的领域，在高端防护领域尚处在开发阶段，但随着军队国防领域、工业生产领域、以及民用领域防护要求的逐步提高，国内市场的需求会出现极大的增长，即使在军警战斗训练服市场每年就有几万吨的需求。