芳纶浆粕产品概述及上、下游产业链及技术工艺发展趋势分析

第一节 产品定义、性能及应用特点

1、定义

芳纶浆粕是聚对苯二甲酰二胺浆粕（即对位芳酰胺浆粕），表面呈毛绒状，毛羽丰富，粗糙如木材浆粕，可作为石棉的替代品用于摩擦密封材料，高性能耐热绝缘纸及增强复合材料。

2、性能特点

芳纶浆粕的密度为1.41-1.42g/cm3,表面毛羽丰富，纤维沿轴向劈裂原纤化成针尖状，使其具有较大的比表面积，一般在6-12m2/g，它还具有分散聚合性能好，韧性优异的特点。毒性试验表明：芳纶浆粕不会给生产者和用户造成值得注意的健康危害。

第二节 行业发展历程

1972年美国杜邦公司首先推出了高性能材料Kevlar商用纤维，即PPTA纤维，我国称为芳纶1414，其分子结构上的酰胺基团被芳环分离且与苯环形成丌共轭效应，内旋位能相当高，分子链节呈平面刚性伸直链，使其具有很高的拉伸强度(仅次于玻璃纤维、石墨纤维和PBI纤维)、优异的耐热性和韧性，同时还有良好的耐强碱性、耐有机溶剂和耐漂白性能以及抗虫蛀和霉变，因此，尽管开发芳纶的初衷是用于航天工业，但现已广泛用于消费纺织品和产业用纺织品，PPTA纤维的产品规格也走向多样化、差别化。

芳纶浆粕纤维正是近年发展起来的PPTA差别化产品，它是2O世纪8O年代初美国杜邦公司首先开发出的一种高度分散性的原纤化的PPTA产品，它的兴起主要是作为石棉的理想替代纤维而与玻璃纤维及炭纤维竞争于密封材料、增强材料及摩擦材料等领域，随着欧美等地区开展禁止使用石棉的环境保护运动后，PP—TA—Pulp得到迅速发展，如荷兰AKZO公司的Twaron—Pulp1099、日本帝人公司的Technora—Pulp等。

第三节上游产业发展状况分析

芳纶浆粕以化学试剂为主要原材料进行制备，以下就以化学试剂为上游进行分析。

1、化学试剂行业发展特点

传统的化学试剂被称作“通用试剂”。这表明：化学试剂的应用极其广泛。但随着科学技术的突飞猛进，这类试剂的通用性逐渐丧失；而且不能满足日益增长的各方面需要。因此，当前新的试剂不断应运而生，它们具有以下的特点。

1）门类众多

就大类言，则有生化试剂、环境分析试剂、临床诊断试剂等。如细分之，则生化试剂又可分为氨基酸、酶与辅酶、碳水化合物、核苷酸、药物代谢物、兴奋剂、脑科学用试剂、生物分子学用试剂、基因分析试剂、重组剂、测序剂等小类。环境分析试剂则有水质分析试剂、残留农药分析试剂等。其中分析二恶英(多氯二苯并－对二氧杂环己烷)就有32种。临床诊断试剂则有活体诊断辅助试剂、肾功能试剂、肝功能试剂等。以上是根据应用目的而划分的。如按应用技术分类，则又有色谱试剂、电泳试剂等大类。属于新门类的试剂都是专用试剂，缺乏通用性。

2）本身就是高科技产品

技术含金量高，大多为高新尖科技服务。

3）质量要求高

如邻甲苯不含间甲苯、对甲苯等异构体。手征性试剂的主成分应≥95%。色谱试剂应附有紫外吸收数据。因此其技术规格的数据比通用试剂要多得多。

4）包装特殊

(1)包装单位很小，一般以mg计。如有的二恶英品种仅1mg。(2)有特殊要求，如须充氮气以防因混入空气而引起氧化变质；或须有特殊的冷冻附加装置。如试剂级酶有保持-0℃(低于0℃)或-20℃的规定，此外，仓储要求也有严格规定。

3、新试剂开发是市场竞争的必然趋势

一个试剂生产厂或公司如果墨守成规、故步自封、无所作为，必将在激烈的市场竞争中被淘汰。因此，每个厂家无不狠狠抓住“创新”这条生命线。不断开拓新的试剂门类，特别是可以运用组合合成的成果，多、快、好、省地实现这一至关重要的战略目标。此外，高额利润的回报也是不断开发新试剂门类的动力。例如，Sigma公司生产的免疫毒素192－lgG-SAP100цg包装单位售价高达2257.50美元。

化学试剂的应用面极广，它的开拓和创新在推动人类社会进步事业中起着极其重要的作用，因此它的发展有着广阔的空间。

4、开发新化学试剂的必备条件

1）必须拥有高素质的人才

人才是根本。因此，化学试剂生产厂家不论大小，无不竭力罗致各种有用人才，而且是高素质的，拥有博士学位的人才不在少数。否则无法胜任开拓新试剂的艰巨工作。

所谓“有用的高素质人才”大致包括以下各类：

(1)具有远见卓识、通晓试剂发展趋势的、能总揽全局的决策人才。

(2)具有锐敏观察力的、能随时捕捉新涌现的科技信息和市场动态的信息人才。

(3)具有开发新试剂能力、并能优化合成工艺的专业人才。所谓“优化”有两层含义：既能贯彻“走可持续发展”的总方针，采用“绿色化学(greenchem-istry)”工艺；又能采用降低成本而保证质量的最佳路线。

决策人才决定新开发的试剂的特色；开发专业人才决定其优良的质量；信息人才决定其“人无我有”的新颖性。兼具新、特、优三性的试剂必能占领市场而出名。所谓“新、特、优”是以“特”和“优”作基础的。

2）必须拥有开发新试剂必需的物质条件

在国外，科技人员提出的购置新仪器的申请，都能得到迅速的批准。

第四节 下游产业发展情况分析

芳纶浆粕广泛应用于摩擦密封材料行业，以下就以摩擦密封材料为其下游进行分析。

我国摩擦材料工业起步较晚，但发展很快。经过20多年的改革开放历程，我国摩擦材料行业无论在原料制备，产品生产，质量检测及设备研制等方面均取得了长足的进步，基本形成了教学、科研、生产、流通较为完整的体系。企业总数已从“七五”末的60多家发展到现在的600多家，全行业近几年的产量、销售额、工业增加值和出口交货值每年都以两位数快速增长，呈现一派欣欣向荣景象。

我国拥有生产摩擦材料的原料资源优势和劳动力资源优势，国外对我国产品的认可程度也在不断提高，所以我国极有可能成为全球摩擦材料主要制造国之一。我国国内现有摩擦材料生产企业约为600多家，销售产值约100亿人民币，其中80％产品为汽车用制动器衬片，基本分为四大区块：浙江杭州区块（杭州杭城、杭州西湖、浙江杭万等）；山东区块（山东金麒麟、山东信义、山东双连等）；河北故城区块（河北星月等）；湖北枣阳区块（湖北飞龙、枣阳等）。四大区块生产的产品总产值约占全国75％以上，此外还有一些较著名的合资或独资企业，如杭州泰明顿摩擦材料有限公司、石家庄泰明顿摩擦材料有限公司、辉门摩擦产品有限公司、霍尼韦尔摩擦材料（广州）有限公司、乳山韩京摩擦材料有限公司等。

从供给情况看，国内现在生产的摩擦材料其中70％产品为汽车用摩擦材料，全国本土生产的摩擦材料占70%，国外企业生产的摩擦材料占30%。本土需求摩擦材料占30%，国外需求的摩擦材料占70%，产值前50各生产企业中，外资企业占60%。摩擦与密封材料行业“十一五”期间的发展目标是：总产值平均每年递增11.8%，2010年达到100亿元。其中，摩擦材料80亿元。出口交货值平均每年递增27.6%，2010年达到50亿元。国内产品的无石棉化进程在不断加快，2010年摩擦与密封材料的无石棉化率将分别达到80%和60%以上。到“十一五”末期，行业集中度提高20%以上，通过质量管理体系认证的企业比例为70%以上。在品牌建设方面，摩擦材料行业新增两个自主知识产权的国际品牌，培育4到6家中国名牌企业。

第五节 产品技术发展现状

1、液晶纺丝法

这是目前市场上出售的PPTA—Pulp如KelvarPulp、TwaronPulp等制备的主要方式。BladestEu]、SmithE等人采用PPTA—H2SO4液晶溶液进行干湿纺丝制备PPTA长丝，经特殊的切割设备切割成20mm长的短纤维再进行原纤化叩解，使纤维的表面变得粗糙、毛羽化而形成PPTA—Pulp；后来发展了新方法，KodamaH．报道了将PPTA的各向异性硫酸溶液纺丝，经凝固、水洗，得到含水量为200的纤维，然后将纡维在38kg／cm的加压容器中保持5min，用旋风分离器排放，制得长度为0．5mm～2mm、含水量>5的浆粕状短纤维；杜邦公司的YangH．H．Ll又通过高速水流装置，喷出1244m／min的高速水流，将干喷、湿纺的PP—TA长丝细化并断裂成纤维，再经收集、洗涤、中和，未干燥的纤维紧接着在水中淤化，再精制而成PPTA—Pulp。后两种方法虽无需用机械的方法切断长纤维，但需增加高压容器(加压达38kg／cm)或高速水流装置(喷出的水流速度达1244m／min)，而且仍离不开以浓HSOt作溶剂，对设备腐蚀严重且过程复杂，且该方法在原纤化叩解过程中，对纤维的表面有所损伤，影响浆粕纤维的性能，但该方法制得的PPTA—Pulp性能稳定，工艺成熟。

2、低温溶液缩聚法

为了避免纺丝法制备芳纶浆粕技术中高腐蚀性的浓硫酸溶液纺丝和长丝切割或高速水流喷射等工艺，出现了低温溶液缩聚法。YoonH．S．Ll"等人首先报道了在NMP(N一甲基砒咯烷酮)-CaC1一PY(吡啶)组成的溶剂体系中，PPDA(对苯二胺)和TPC(对苯二甲酰氯)进行缩聚反应，当反应物的分子量达到一定程度时，由于PPTA是一种棒状的刚性分子，在该体系形成液晶，这种液晶在搅拌器的搅拌下，棒状的PPTA分子链沿着剪切的力场方向高度取向，与此同时，缩聚反应仍在进行，当PPTA分子量大到一定程度时，反应体系出现冻胶现象，如果停止对反应体系的搅拌，体系产生冻胶，限制PPTA取向大分子链的运动，使解取向过程变得异常困难，而胶体的硬度则随着PPTA分子量的增加而增加，PPTA大分子链的取向就被保留在胶体之中，加入沉淀剂以后，冻胶体被破坏，原纤聚集状聚合物析出，这种原纤聚集状聚合物经粉碎、中和、水洗而形成具有一定长径比和比表面积的PPTA—Pulp。

第六节 产品工艺特点或流程

纺丝法工艺流程



直接法工艺流程

第七节 国内外技术未来发展趋势分析

中国纺织大学材料学院芳纶课题研究组在PPTA—Pulp的低温缩聚工艺的研究中，发现在酰胺一无机盐的反应体系中加入某些二胺类第三单体，有加速缩聚反应的效应，且形成冻胶体后，有利于大分子的增长和堆砌，他们通过将所得到的预聚体取向结晶、相分离和原纤化制备了芳纶浆粕纤维；反应单体PPDA和TCP在酰胺一无机盐聚合溶剂体系中制得聚合物溶液，然后直接在水中或乙醇中沉淀，粉碎得到芳纶浆粕粒子，该聚合工艺简单，但低特征粘度的聚合物溶液在凝胶化前被打成碎片，使最终成品的特征粘度只有2.0～3.5。

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