对位芳纶工业化生产技术

1.痛点问题

聚对苯二甲酰对苯二胺纤维（我国称为对位芳纶或芳纶1414）是一种高性能纤维，具有高强高模、耐高温、耐酸碱以及重量轻等优异性能,其性价比在所有高性能纤维中最高，因此在众多民用和国防领域都有广泛的应用,是目前产量最大、用途最广的高性能纤维。但是，由于对位芳纶生产技术难度大，涉及领域众多，我国虽然对对位芳纶的技术进行了持续的研发投入，目前也已实现了工业量产，但是在产品质量、稳定性及系列化方面和国外先进技术相比仍有明显差距。

2.解决方案

对位芳纶的生产涉及三个不同的领域：聚合、纺丝和溶剂回收。对位芳纶聚合存在单体活性高、聚合放热量大、聚合过程相变复杂等一系列难题；对位芳纶的纺丝存在溶解中伴随降解、非牛顿流体的复杂流变学特性、纺丝过程中的取向与解取向的竞争；溶剂回收虽然主要是物理分离过程，但是也存在萃取剂分解酸化的难题，处理不好对结合会产生致命性影响。

针对以上各个部分的问题，由清华大学化工系高分子研究所庹新林团队对这些问题进行了系统深入的研究，形成了具有完全自主知识产权的全连续聚合技术，连续批量的溶剂回收技术及高速液晶纺丝技术，并最终集成形成成套专利技术，可以实现对位芳纶纤维千吨级以上的规模化稳定生产。

合作需求

与合作方共同推进工业生产和应用，合作方需具备资金、场地、技术团队。

芳纶的国产化应用很存有很大缺口，一旦实现了对位芳纶的国产化，仅国内消费量将快速提升到2万吨/年以上，而且可以快速提升我国在航空航天，高铁，汽车，光缆等众多领域的水平。鉴于目前我国对位芳纶的发展速度，在未来5年内，将是一个技术成熟和快速发展的阶段。本项成果有望加速我国对位芳纶产业发展，无论从社会效益还是经济效益角度看，都具有重要意义。

技术优势：本项目技术优势有：国内首家实现全连续聚合，实现了聚合物料性状的稳定，为纺丝生产打下坚实基础；溶剂回收解决了萃取剂酸化以及能耗的问题，实现了连续稳定生产；在纺丝技术上，创新性解决了高粘原液的脱泡问题，降低了聚合物在纺丝过程中的降解。纺出的纤维和同类产品相比，色泽鲜亮稳定，杂质含量低，纤维柔软，质量稳定，非常利于下游的织布和复合加工。

成本优势：本项目成功实现了关键设备的国产化。如双螺杆反应器，国外进口设备动辄数千万一台，且缺乏设备和工艺配套的保障；而本项目和国内设备厂家合作共同研发，顺利实现了双螺杆反应器的国产化，国产后设备价格约为进口设备的十分之一。仅此一项，在目标产品的成本上就可以节约至少1万元/吨。

市场规模：对位芳纶纤维最早开发于20世纪60年代初，并于1973年由杜邦公司率先实现工业化生产，产品名“Kevlar”。目前全球生产对位芳纶纤维的厂家主要有美国杜邦公司和日本帝人公司，两家产能在6.75万吨/年。近些年韩国有三家公司实现了对位芳纶纤维的工业化生产，产能总共在5000吨/年左右。由于对位芳纶在航空航天领域有重要的用途，所以至今一直被西方作为管控物资对我国禁运，对其生产技术也是严格保密封锁，因此我国长期以来未能实现完全的技术突破。目前，国内已有几家企业开始批量生产，但产能偏小，产品系列如高强、高模尚为空白。近些年随着我国经济和许多高端制造领域的发展，对对位芳纶的需求量越来越大，尤其对高强、高模牌号的需求越来越急迫。据行业估计，仅我国目前每年对对位芳纶纤维的需求就超过万吨，目前国内产能远远不能满足需求，严重抑制了许多领域的发展。