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对位芳纶国内外市场需求与产业化现状
后处理需加入水以置换聚合物颗粒中的溶 剂,与此同时,溶解在溶剂中的HCl会溶于水形 成强酸,聚合溶剂本身含有助溶剂CaCI:,也和水
形成cacl:水溶液,因此,液相有ca2+,cl一:H+
等,既含盐又含游离酸,还需考虑后处理体系的撤 热,体系较复杂,选材显得尤为重要。 对位芳纶聚合物是多孔性物质,吸湿性强,颗 粒密度不到350 kg/m3,湿含量接近70%,不利于 干燥过程的进行。
1.2市场需求
1980年国外对位芳纶需求量约5 kt,2000年 需求量约38 kt,2010年需求量约56
kt【6 J,2011年
需求量约60.4 kt。1980—2011年,国外对位芳纶 需求增长了约12倍,年平均增长速率约8.4%。 预计今后几年,国外对位芳纶的需求量将以每年 约10%的速度增长,至2015年,对位芳纶的需求 量将超过90
[1] 刘兆峰,曹煜彤,胡盼盼,等.对位芳纶产业化现状及其发展 趋势[J],高科技纤维与运用,2012,37(3):l一4. [2] 晓铭.对位芳纶的开发及应用前景[J].精细化工原料及中 间体,2012(6):1l—14. [3]燕丰.国内外对位芳纶纤维开发及应用前景分析[J].中国 石油和化工经济分析,2011(12):42—45.
[6]钱伯章.世界芳纶生产能力及消费[J].合成纤维工业,
2011,34(6):33. [7] 王荣海,李云龙,李文娟,等.我国对苯二甲酰氯生产、应用 现状及发展思考[J].中国氯碱,201l(5):22—25. [8] 崔小明.我国正在或即将建设的对位芳纶生产装置[J].合 成纤维工业,2012,35(2):66. [9]江镇海.我国千吨级对位芳纶产业化项目正式成功投产[J]. 合成纤维工业,20ll,34(6):58. [10]马祥林.2015年我国对位芳纶需求将达12h[J].合成纤维 工业,20ll,34(6):58.
(P眦)纤维,简称芳纶1414或芳纶Ⅱ。对位芳
纶与碳纤维、高强高模聚乙烯纤维并称当今世界 高性能纤维三大品种,在高性能纤维中占据重要 地位。由于其具有高强度、高模量、耐高温、低密 度等优点,被喻为“防弹纤维”,应用于航空航天、 国防军工、绳索光缆、体育休闲等领域。
对位芳纶学名为聚对苯二甲酰对苯二胺
从表1还可看出,国外对位芳纶的生产主要 集中在杜邦公司与帝人公司,二者生产能力之和 约占世界总生产能力的85%。
3.1.2聚合反应
聚合反应分为3个阶段进行: (1)溶液反应动力学阶段:反应速度由反应 体系中的自由胺基浓度控制。反应程度超过 50%后,聚合反应由HCl在胺基和溶剂间的平衡 控制。由于初始反应速度极快(一般认为秒级), 需快速消除急剧反应放出的热量。 (2)前凝胶反应阶段:反应速率随着搅拌速 率的提高而加快,反应生成的刚性聚合物在溶液 中形成液晶态,限制了胺基和酰氯基相互碰撞反 应的几率,强力搅拌有助于克服这种限制,提高聚 合反应速率,同时需撤出大部分反应热。达到凝 胶点时,所需搅拌功率急剧升高,此时聚合物比浓 对数黏度约2.O
年需求量在4.0 kt以上,2011年需求量约5.o
基本以进口为主。预计未来几年我国对位芳纶需 求年平均增长率将高于15%;到2015年,我国对 位芳纶需求量将达到12
kt【1 0|。目前,我国对位
芳纶的消费结构与国外还有差别,主要用于补强 材料,其次是防弹材料。未来我国对位芳纶在军
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第4期
丁海兵.对位芳纶国内外市场需求与产业化现状
针对反应特点,设计结构合理的反应器是聚 合反应成功与否的关键所在。
3.1.3后处理工艺
少技术问题,和国外相比还存在一定的差距,特别 是开工率较低,产品性能不够稳定,产品系列化程 度较低,产品牌号少,不能满足国内实际生产需 求。建议国家集中优势力量加快对位芳纶产业化 发展步伐,培育较为完整的上中下游产业链,优化 产业结构。 (3)研发力量分散。我国对位芳纶研发工作 始于“六五”期间,起步比国外晚10多年,至今与 国外差距已经拉大。目前,我国对位芳纶研发单 位有5~6家,生产企业已达十多家,企业数量甚 至超过了国外对位芳纶生产企业数量的总和,但 实际处于小而散的状态和较低水平的重复建设, 研发力量分散。我国对位芳纶发展形势总体上较 好,建议抓住机遇,对有实力的研发单位重点扶 持,集成创新。 (4)工程开发滞后。我国对位芳纶的开发仍 是传统的开发模式,研究过程与工程脱节。工程 研究是化工过程开发的核心和灵魂。为了尽快突 破关键技术,实现关键设备国产化,建议国家继续 加大对重点科技攻关项目的资金扶持力度,并通 过科研、工程、制造、生产联盟等方式,实现集成创 新,特别要强化工程开发力度,促进科技成果迅速 转化为生产力。 参考文献
(下转第55页)
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王润泽等.静电纺丝纳米纤维及其在生物气溶胶过滤中的应用
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3.1.1原料储运
公司
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备注
晨光化工研究院有限公司进人芳纶的研究和 开发较早。在对位芳纶上,晨光化工研究院完成 了连续聚合与高速干湿法液晶纺丝的攻关,申请 有多项专利技术,并已建成投产千吨级的对位芳 纶连续生产装置。 苏州兆达特纤科技有限公司将特殊组合双螺 杆运用于纺丝生产,完成连续溶解和连续脱泡过 程,缩短溶解、过滤和脱泡的时间,同时,将连续结 晶和连续离心脱盐工艺运用于溶剂回收中,降低 生产成本。 中国石化仪征化纤股份有限公司在建的3 k∥a对位芳纶装置包括3 k∥a对位芳纶,3
3.2.3丝束后处理
纤维需经过水洗、碱洗、烘干、上油、卷绕等多 道工序,后处理工序较长。溶剂浓硫酸以废酸 (质量分数约10%的稀硫酸)形式排出,lt纤维 排放废酸约30 t,废酸量大。 4我国对位芳纶产业化存在的问题及建议 (1)投资高、能耗及生产成本较高。千吨级 对位芳纶的投资约超过2.0亿元,远高于常规合 成纤维品种的投资;生产成本约为涤纶的6倍、锦 纶的5倍、粘胶的4倍。建议加快实现专用设备 和助剂的国产化,强化节能减排措施。 (2)开工率较低、产品性能不够稳定、系列化 程度低。国内在对位芳纶产业化过程中还存在不
邦公司和帝人公司,对位芳纶的消费已逐渐从军工、航天等领域发展到工业、民用领域,未来世界对位芳纶的
需求将以较快速度增长;我国对位芳纶已实现千吨级产业化,主要应用于补强材料和防弹材料,但存在研发 力量分散,连续生产不够稳定等问题,建议国家重点扶持,加强工程开发,促进我国对位芳纶的产业化进程。
关键词:对位芳纶生产能力市场需求产业化工艺建议 中图分类号:TQ342.772 文献标识码:A 文章编号:1001.0041(2013)04—0049.03
k∥a。
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国外生产现状与市场需求
1.1生产现状
对位芳纶最早由美国杜邦公司于20世纪60 年代开发成功,1972年开始工业化生产。随后荷 兰、日本、韩国等先后实现工业化生产,俄罗斯则 致力于杂环芳纶的研究开发和生产。从表1可 知,2011年,世界对位芳纶的生产能力约68.1
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对位芳纶的应用领域十分广泛,航空航天与 体育用材料占40%、轮胎骨架材料与传送带材料 占20%、高强绳索占13%、防弹衣与头盔占8%、 其他增强材料占19%等。其中,对位芳纶在前两 大项中的应用占50%以上。随着生产技术的发 展以及生产成本的逐步降低,对位芳纶的的消费 领域已经逐步从军工、航天等领域发展到工业、民
3.2纺丝工艺
3.2.1原液制备 根据工艺要求,干燥后聚合物需溶解在浓硫 酸中,形成均一的原液。同时,为保证聚合物性 能,需要缩短溶解时间,以控制聚合物的降解和磺 化,还需考虑脱泡,因此,该过程的设备选型及设 备选材成功与否直接关系到下游纺丝的好坏。 高浓度、高黏度纺丝原液的过滤与计量、高压 纺丝原液管的现场焊接也具有较大的难度。
表2国内千吨级及以上对位芳纶装置情况 T曲.2
用防弹制品、航空工业、高端车用制品、绳索光缆 及风力发电等领域将有较大需求。
3我国对位芳纶产业化现状
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目前国内外对位芳纶生产典型工艺都是以 Ⅳ-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,原料对苯二甲酰 氯(TPC)和对苯二胺(PPDA)经连续聚合,生成的 聚合物经水洗、干燥后溶于浓硫酸,干喷湿纺纺 丝,再经碱洗、水洗、干燥等工序后得到纤维产品。 但是,我国对位芳纶生产普遍存在开工率较低、产 品性能不够稳定等问题,这与对位芳纶的工艺技 术难点密切相关。 3.1聚合工艺
2.2市场需求
2006年我国对位芳纶需求量约2.3
kt,2010 kt,
(3)后凝胶反应阶段:为了保证反应继续进 行,凝胶需通过捏合增加胺基和酰氯基相互碰撞 的几率,被束缚的端基可以在凝胶态中被机械搅 动进一步参与聚合反应,机械搅拌给体系带人较 多热量,引起体系温度升高。 反应结束时,聚合物的比浓对数黏度超过 5.0。整个反应过程要求温度不能超过90℃。
[4]
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[J].IIlt Fiber,2008,58(1):12一14.
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A.c∞t eⅡ&tive80luti∞‘时competitive st印le fibers
busine%[J].Int Fiber,2007,22(6):28—29.
收稿日期:2013一01.04;修改稿收到日期:2013.05-13。 作者简介:丁海兵(1978一),男,工程师,硕士,从事石油化
工、化纤工程设计与开发。E一瑚jl:∞xi锄9098@siM.com。
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合成纤维工业
2013年第36卷
2)‘7“],烟台氨纶股份有限公司的首批500 kg对 位芳纶长丝于2011年投向市场【9 J。
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对位芳纶原料PP7rA和11PC,一般要求对PP一 ’rA,11PC的单官能团杂质质量分数低于500 仙g/g。但是,两种原料在储存过程中容易受日照、 潮湿空气等而变质。 PPDA和11PC熔点分别是140,81.4℃。液 态灌装运输到用户,往往需要熔化、倒料等工序, 容易导致单官能团杂质含量增多超标。 两种原料的物化特点及生产对原料规格的苛 刻要求都增加了原料的储运难度。