芳綸纖維增強復合材料技術(shù)發(fā)展與市場分析展現(xiàn)了芳綸纖維作為一種高性能材料，在改性研究和應(yīng)用領(lǐng)域中的最新進展。通過物理刻蝕、化學刻蝕以及化學接枝等方法改性，顯著提升了芳綸纖維與基體材料間的結(jié)合能力，推動了其在多種應(yīng)用中的性能和效率。

1、芳綸纖維增強復合材料改性研究

芳綸纖維是一種高性能材料，但其應(yīng)用受到表面活性不足的限制。為了擴大其應(yīng)用范圍，開展了對芳綸纖維的改性研究。改性方法主要有兩種：第一種方法是改善芳綸纖維光滑表面的特性，通過降低纖維表面沿軸向的分子取向度，提高表面粗糙度和極性，從而增加纖維與基體材料的浸潤性，提升二者之間的結(jié)合能力。第二種方法是通過在纖維表面增加活性基團或“橋接”基團，實現(xiàn)纖維表面的功能化。這些活性基團或橋接基團能夠與基體材料通過化學鍵或物理作用結(jié)合，從而提高基體和纖維之間的界面粘結(jié)強度。這些改性方法對于提高芳綸纖維在多種應(yīng)用中的性能和效率至關(guān)重要。截止2024年3月目前較為前沿的改性研究進展如下：

2、芳綸纖維增強復合材料染色及印花研究

芳綸纖維的染色技術(shù)主要通過載體染色、非水介質(zhì)染色以及結(jié)構(gòu)生色三種方法來實現(xiàn)。載體染色技術(shù)通過添加特定的載體來改變纖維的物理狀態(tài)，具體做法是調(diào)整纖維分子鏈的活動性，降低芳綸纖維的玻璃化溫度，并減弱分子間的氫鍵力，從而促進染料在纖維上的著色。非水介質(zhì)染色依靠溶劑來改變纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)并使其膨脹，同時也對染料分子的聚集狀態(tài)進行調(diào)整，以便染料分子更容易地擴散到纖維內(nèi)部，實現(xiàn)染色。結(jié)構(gòu)生色方法則采用環(huán)保的方式，通過引入納米粒子并調(diào)整其形態(tài)和粒徑，或是通過添加高折射率物質(zhì)來構(gòu)建周期性的納米結(jié)構(gòu)，從而改變織物的顏色。這種方法依賴于納米粒子或光子晶體的結(jié)構(gòu)和排列來實現(xiàn)顏色變化。這三種方法各具特點，為芳綸纖維染色提供了多樣化的選擇，以滿足不同的應(yīng)用需求。截止2024年3月目前較為前沿的染色及印花研究如下：

二、芳綸纖維強復合材料行業(yè)市場分析

對位芳綸作為一種新型纖維材料，其應(yīng)用范圍非常廣泛。在某些應(yīng)用中，對位芳綸作為取代材料，譬如在汽車膠管中是作為尼龍取代，在防彈裝甲中是作為金屬取代，摩擦密封材料中的石棉取代，所以其市場需求會隨著科技的發(fā)展，行業(yè)標準的提升，下游應(yīng)用市場的打開，一直保持著上升趨勢。此外，對位芳綸也參與創(chuàng)造了某些新應(yīng)用，譬如室內(nèi)纜里需要用到的光纜加強芯，用于航空航天的新興復合材料，其用量也會隨著新應(yīng)用的推廣而穩(wěn)步提升。所以總的來說，對位芳綸的市場需求在各種下游應(yīng)用中都保持著上升態(tài)勢。

咨詢公司預測全球?qū)ξ环季]復合增長率在未來 5-10 年內(nèi)會維持在 8%的水平，至2023 年達到 108600 噸。未來對位芳綸主要替代傳統(tǒng)的聚酯和尼龍纖維，領(lǐng)域主要在橡膠骨架和勞保防護等。相比之下，我國的對位芳綸預測的增長速度要快些，復合增長率預測在 15%左右。光纖光纜，防彈防護和橡膠骨架是主要的增長點，也是我國對位芳綸產(chǎn)業(yè)中最重要的三個市場。

對位芳綸主流供應(yīng)商目前為杜邦，帝人，可隆。杜邦于 2017 年關(guān)停 COOPER RIVER 工廠，這直接導致全球?qū)ξ环季]產(chǎn)能減少了 7000 噸，使對位芳綸的供應(yīng)出現(xiàn)緊缺。關(guān)停主要因為杜邦于 2011 年投產(chǎn)新工廠生產(chǎn)高強高模產(chǎn)品，針對防彈及光纜市場，但防彈市場受高強高模聚乙烯沖擊，高模產(chǎn)品在中國售價又很低，新裝置盈利未達預期，同時美國和英國原有工廠設(shè)備需要替換，杜邦不想再加大投資，故而關(guān)停。由于自 2018 年起，市場出現(xiàn)供應(yīng)吃緊的情況，并且全球未來需求繼續(xù)保持 8%的上升態(tài)勢，幾家主要對位芳綸供應(yīng)商紛紛宣布擴產(chǎn)計劃如下：

• 帝人：至 2022 年在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加約 25%的產(chǎn)能，達到 39000 噸；

• 儀征化纖：2018 年宣布擴產(chǎn)至 1000 噸，并計劃 3000 噸的項目，但實際市場上的供應(yīng)量仍非常小，讓人懷疑其真實產(chǎn)能是否已達到 1000 噸。

根據(jù)前文所述，對位芳綸是一項技術(shù)門檻相當高的產(chǎn)業(yè)，其投入資金也很大，投資回報時間一般超過 5 年。根據(jù)以往經(jīng)驗來看，新進入者從研發(fā)到百噸線再至千噸線最后至萬噸線需要至少 10 年的時間，而且即便實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定還需要 1-3 年的時間不等，如果要進一步具備生產(chǎn)高強高模對位芳綸的能力，那還需要額外 3-5 年時間。此外，對位芳綸的生產(chǎn)制造技術(shù)幾乎沒有對外輸出，對位芳綸基本都是依賴于自主研發(fā)，技術(shù)壁壘很高。由此可見，新進入者的威脅性不大。

位芳綸所應(yīng)用的領(lǐng)域基本都有一定的排他性。所謂的替代，通常只有如下三種情況：

1、被其他纖維取代，但需要犧牲一部分最終產(chǎn)品性能

2、被其他同級別的高性能纖維取代，譬如碳纖維，高強高模聚乙烯，但由于纖維之間本身的物理力學性能和化學性能差異，其本質(zhì)并不是取代，而是因為最終產(chǎn)品訴求不同而做的選擇。譬如在軟質(zhì)裝甲中，原來對位芳綸使用較多，但是高強高模聚乙烯出現(xiàn)后，由于軟質(zhì)裝甲對子彈射擊產(chǎn)生的凹陷程度要求不高，所以逐漸以高強高模聚乙烯為主，但是在硬質(zhì)裝甲中，還是需要對位芳綸的高模量特性。關(guān)于三大高性能纖維的特性及替代關(guān)系如圖所示。

3、被更高級別的高性能纖維取代，譬如 PBO 纖維，芳綸 III 或者帝人的 Technora纖維，但是這會使成本大幅度上升，有時對性能也是浪費。

三、小結(jié)

隨著對芳綸纖維增強復合材料技術(shù)的不斷深入研究，其市場前景顯示出廣闊的應(yīng)用潛力。通過對芳綸纖維表面的改性研究，不僅提高了材料的性能，同時也拓展了其在新興領(lǐng)域中的應(yīng)用。市場分析預測，未來芳綸纖維的需求將持續(xù)增長，尤其是在橡膠骨架、勞保防護等領(lǐng)域。盡管面臨如高技術(shù)門檻和激烈的市場競爭等挑戰(zhàn)，芳綸纖維的技術(shù)創(chuàng)新和市場應(yīng)用前景仍舊被看好。主流供應(yīng)商的擴產(chǎn)計劃以及對新應(yīng)用的探索，預示著芳綸纖維增強復合材料將在全球范圍內(nèi)維持其增長勢頭。