芳綸行業(yè)概況

一、芳綸簡介

芳綸是指以芳香族化合物為原料經(jīng)縮聚紡絲制得的高科技合成纖維，全稱為芳香族聚酰胺纖維，1974年，美國貿(mào)易聯(lián)合會將其命名為“Aramid fiber”，簡稱AF。其定義是：至少有85%的酰胺鍵（-CONH-）直接與兩個苯環(huán)中的碳原子相連接。芳綸和碳纖維、超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維一起統(tǒng)稱為世界3大高性能纖維。

芳綸具有輕質(zhì)、阻燃、耐溫、絕緣、抗輻射、高強度、高彈性模量等優(yōu)異特性；廣泛應用于軍事國防、安全防護、航空航天、環(huán)保、電子電氣材料等領(lǐng)域。

（一）芳綸的分類

目前實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要是間位芳綸（芳綸1313）和對位芳綸（芳綸1414）。間位芳綸（芳綸1313）的分子是由酰胺基團相互連接間位苯基所構(gòu)成的鋸齒形線型大分子。在它的晶體里氫鍵在2個平面上存在，如格子狀排列，從而形成了氫橋的三維結(jié)構(gòu)；對位芳綸（芳綸1414）的大分子結(jié)構(gòu)是酰胺鍵連接在苯環(huán)的對位，形成一種近似剛性的直鏈結(jié)構(gòu)，是一種主鏈型高分子液晶聚合物。兩者化學結(jié)構(gòu)相似，但性能差異較大，應用領(lǐng)域各有不同。

間位芳綸具有突出的耐高溫、阻燃和絕緣性，主要應用于高溫防護服、電絕緣和高溫過濾等領(lǐng)域。對位芳綸則具有高強度高模量的特點，主要應用于個體防護、防彈裝甲、力學橡膠制品、高強纜繩、石棉替代品等。

1、間位芳綸

間位芳綸全稱聚間苯二甲酰間苯二胺纖維，俗稱芳綸 1313，有“防火纖維”之美稱，是一種綜合性能優(yōu)異的有機耐高溫阻燃纖維，是一種熱穩(wěn)定性高、阻燃性突出和電絕緣性好的高性能纖維材料，被廣泛應用于安全防護、環(huán)境保護和現(xiàn)代工業(yè)等領(lǐng)域。

在安全防護領(lǐng)域，間位芳綸制成的防護服裝、防護手套等安全防護裝備，能有效抵御高溫、火焰、電弧等作業(yè)傷害，大限度保護勞動者安全，廣泛應用于軍隊、消防、石油、電力、林業(yè)等領(lǐng)域；

在環(huán)境保護領(lǐng)域，間位芳綸可加工成針刺無紡布、機織濾布，廣泛應用于水泥、鋼鐵、筑路等行業(yè)的高溫煙氣過濾，除塵效率達99.99%，可大大減少空氣污染物的排放，實現(xiàn)環(huán)境保護綠色可持續(xù)發(fā)展；

在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域，間位芳綸以其耐溫、阻燃、絕緣等特性，在各類高溫輸送裝備、電力變送裝備、電氣絕緣裝備及其他工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應用，是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎性、關(guān)鍵性材料。

間位芳綸化學結(jié)構(gòu)式：

2、對位芳綸

對位芳綸全稱聚對苯二甲酰對苯二胺纖維，俗稱芳綸1414，有“防彈纖維”之美稱，是當今世界產(chǎn)量大、用途廣的高性能纖維之一。在汽車工業(yè)領(lǐng)域，對位芳綸是汽車膠管、輪胎、同步帶中不可缺少的骨架增強材料，是剎車片、離合器片中重要的環(huán)保型增強耐磨材料，尤其是環(huán)保型渦輪增壓汽車，芳綸的應用更是不可替代；在信息通信領(lǐng)域，對位芳綸的應用，極大的推動通信行業(yè)的發(fā)展，對位芳綸如今幾乎應用于所有的光纖光纜、新型手機電池等信息及通信產(chǎn)品，其在加快通信現(xiàn)代化建設中發(fā)揮重要作用。

（二）芳綸的發(fā)展歷程

（三）芳綸的主要性能特點

芳綸具有輕質(zhì)、阻燃、耐溫、絕緣、抗輻射、高強度、高彈性模量等優(yōu)異特性；廣泛應用于軍事國防、安全防護、航空航天、環(huán)保、電子電氣材料等領(lǐng)域。

1、力學性能

對位芳綸顯著的特性是高強度、高模量，其強度大于25克/旦，是優(yōu)質(zhì)鋼材的5～6倍、玻纖的3倍、高強尼龍工業(yè)絲的2倍；模量是優(yōu)質(zhì)鋼材或玻璃纖維的2～3倍、高強尼龍工業(yè)絲的10倍；韌性是鋼絲的2倍。另外芳綸纖維重量輕，其重量僅為鋼絲的1/5左右。

對位芳綸與其他高強度纖維的性能比較

2、耐熱性能

芳綸纖維具有長久的熱穩(wěn)定性，芳綸1313在130℃時強度幾乎無損失，可以在220℃使用十年以上，在260℃高溫下100小時，機械強度仍保持原來的65%，400℃左右開始碳化而不熔融。芳綸1414的耐熱性更勝芳綸1313一籌，在150℃下的收縮率為0，在560℃的高溫下不分解不熔融。而錦綸和聚酯的強力和模量均隨溫度的升高而下降。

各纖維材料的熱性能指標

3、阻燃性能

通?？諝庵醒鯕夂繛?1%，而芳綸1313的極限氧指數(shù)大于28%，芳綸1414的極限氧指數(shù)在30%左右，屬于難燃纖維，所以不會在空氣中燃燒，也不助燃，有自熄性，不產(chǎn)生熔滴，遇到極高溫度時，纖維會迅速膨脹碳化，形成特有的絕熱層，能阻擋外部的熱量傳入內(nèi)部，起到有效的保護作用。這種源于本身分子結(jié)構(gòu)的固有特性使芳綸永久阻燃，具有“防火纖維”之美稱。

4、耐化學腐蝕性能

芳綸纖維具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性能，通常只有把芳綸長時間暴露在濃度相對高的酸或堿溶液中，才會對芳綸的性能產(chǎn)生顯著影響。并且，芳綸對霉菌或銹蝕不敏感。

5、電絕緣性

芳綸纖維電導率很低，而且由于纖維吸濕性較差，使其在高低溫和高低濕度環(huán)境中均可以保持優(yōu)良的電絕緣性能。用芳綸1313制備的絕緣紙耐擊穿電壓可達到100kV/mm。芳綸1414的電阻達到5×1014Ω/cm。由于出色的電絕緣性能，使其在電子電氣領(lǐng)域有著很好的應用前景。

除以上介紹的性能之外，芳綸簾線還具有較好的抗老化性、耐磨性以及耐輻射性能等。作為一類高性能材料，芳綸的優(yōu)異性能在不同的領(lǐng)域被開發(fā)應用。

二、芳綸的應用領(lǐng)域

（一）應用領(lǐng)域介紹

1、軍事國防領(lǐng)域

芳綸復合材料可以制造導彈的固體火箭發(fā)動機殼、壓力容器、宇宙飛船駕駛艙、潛艇、防彈裝甲車、防彈運鈔車、防彈板、防彈頭盔、防彈衣等。

2、安全防護領(lǐng)域

個體防護裝備的阻燃耐高溫性能是保障人員安全的重要條件。隨著材料科學技術(shù)及紡織加工技術(shù)的發(fā)展，阻燃防護服已經(jīng)由暫時性阻燃整理、半耐久性阻燃整理逐步發(fā)展為耐久性阻燃整理以及本質(zhì)阻燃材料的應用。

3、橡膠補強領(lǐng)域

由于橡膠的彈性大，彈性模量較低，在外力作用下極易產(chǎn)生變形，因此很多橡膠制品都必須用纖維材料或金屬材料作為骨架。以芳綸制成的簾子布、線繩、紗線、帆布、整體帶芯、直經(jīng)直緯織物等被用作輪胎、動力傳動膠帶、物料輸送膠帶、膠管的骨架材料。

4、環(huán)保領(lǐng)域

芳綸具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性和化學穩(wěn)定性，可在高溫惡劣環(huán)境中長期工作，是加工耐高溫過濾袋的理想材料，用于鋼鐵、水泥、炭黑等空氣污染較重領(lǐng)域的高溫煙塵過濾。

由芳綸1313纖維所織成的非織造布具有非常好的過濾粉塵性質(zhì)，例如：380g/m2的間位芳綸非織造布作為高溫過濾布具有較滌綸布530 g/m2及腈綸布600 g/m2更好的過濾性質(zhì)。在袋式除塵領(lǐng)域，對于間位芳綸濾袋，在廢氣溫度不超過200℃，濕度6%，SO2的含量為100ppm的情況下，使用壽命超過兩年。

5、電子電氣材料領(lǐng)域

（1）天線結(jié)構(gòu)件

（2）特種印刷電路基板

（3）芳綸絕緣紙

（4）光纖

6、 航空航天領(lǐng)域

芳綸可用于制作大型飛機的二次結(jié)構(gòu)材料，如機艙門、窗、機翼、整流罩體表面等，也可以制作機內(nèi)天花板、倉壁等，可減輕其重量。

7、運動器材領(lǐng)域

充分利用芳綸耐高溫、耐疲勞等特性，以制作運動條件苛刻的拳擊手套、登山鞋靴、賽車車體、賽馬頭盔等，還可用于制作球拍、滑雪板、滑雪桿、雪橇、弓箭、弓弦、釣魚竿、風箏骨架、高爾夫球棍、賽艇等。

8、其他領(lǐng)域

（1）密封材料

（2）繩索

（3）摩擦材料

（4）建筑材料

芳綸的應用領(lǐng)域

三、芳綸應用市場情況

（一）間位芳綸市場情況

目前全球間位芳綸產(chǎn)能約4萬噸/年。全球市場需求（不含造紙用纖維）終端消費總量約2.7萬噸，其中美國約1萬噸，西歐國家約9500噸，占據(jù)超過 70%的市場比例，我國間位芳綸纖維用量約5000-6000噸。

國內(nèi)外間位芳綸主要生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)能

2018年全球間位芳綸年需求量約4萬噸，主要集中在歐美日韓等發(fā)達國家和地區(qū); 我國年需求量6000 噸左右，年出口量3000噸左右。

1、我國間位芳綸的應用結(jié)構(gòu)偏低端

我國間位芳綸纖維下游應用結(jié)構(gòu)與發(fā)達國家存在較大差距，國內(nèi)市場60%以上用于相對低端的高溫過濾材料，而國際市場在電氣絕緣紙、安全防護等領(lǐng)域應用占比較高。我國間位芳綸應用于高端產(chǎn)品芳綸紙、長絲、可染纖維雖然開發(fā)成功，但還處于初級階段，而杜邦公司此類高端產(chǎn)品占其產(chǎn)品總量的80%左右，高溫濾料用纖維不足20%。高端間位芳綸產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)難度較大，市場推廣門檻較高造成了國產(chǎn)間位芳綸品種結(jié)構(gòu)的極不合理。

國際間位芳綸下游應用領(lǐng)域? ? 我國間位芳綸下游應用領(lǐng)域

經(jīng)過多年的市場耕耘，芳綸在國內(nèi)個體防護市場的應用已得到各方的認可，產(chǎn)業(yè)防護及警用防護領(lǐng)域的需求呈逐年增長的趨勢。國家消防服強制標準已經(jīng)實施，其他警種、軍隊的單兵防護及日常作訓服防護質(zhì)量的提升也已提上日程。根據(jù)《新時代的中國國防》白皮書介紹，我國現(xiàn)役部隊軍人約200萬人，假設作戰(zhàn)套服配備春秋、夏季、冬季各一套，對應約600萬套，以平均每套1kg纖維，其中60%間位芳綸計算，對應間位芳綸增量需求3600噸。假若考慮“戰(zhàn)訓一體化”要求而增加訓練套裝需求，則對應需求量將達到7200噸。以間位芳綸為主的裝備已多次在閱兵方隊亮相，例如在紀念中國人民抗日戰(zhàn)爭暨世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年閱兵式上，武警反恐突擊車方隊的戰(zhàn)訓服、戰(zhàn)略打擊部隊中的導彈部隊迷彩阻燃服以及空中梯隊中的飛行服等均由芳綸等纖維制成。

同時國家產(chǎn)業(yè)防護市場潛力巨大，需要阻燃、耐高溫等特種防護的作業(yè)人員約600萬人，分布在冶金、電力、地礦、油田、化工等行業(yè)，間位芳綸是符合國家標準要求的個體防護材料之一。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、人民安全、意識、防護標準的加強，以及“體面勞動”理念的推廣和踐行，我國防護服裝用間位芳綸纖維增量市場規(guī)模可觀。

2、間位芳綸的市場價格2009年間位芳綸價 格高達16萬元/噸，隨著國內(nèi)部分低端產(chǎn)能進入，對市場價格造成沖擊，一度下跌至僅約7萬元/噸。2017年國內(nèi)兩家產(chǎn)能退出，國內(nèi)企業(yè)僅剩泰和新材和圣歐集團（超美斯新材料），間位芳綸行業(yè)景氣回升，2019年平均價格已上漲至約12萬元/噸。

（二）對位芳綸市場情況

對位芳綸屬于典型的軍民兩用材料，在軍用方面，對位芳綸纖維織物具有高抗張強度、高彈性模量和低密度的性能特點，能迅速將子彈的沖擊能量吸收并分散轉(zhuǎn)移，避免造成“鈍傷”，因而防護效果顯著，被譽為“終極防彈材料”，廣泛應用于防彈衣、防彈頭盔、搜排爆服和軍警作訓服等個體防護裝備。

截止2018年底，全球共有對位芳綸產(chǎn)能約7. 6萬t/a，主要集中于杜邦公司、帝人公司; 我國現(xiàn)有對位芳綸規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)3家，有效產(chǎn)能2 000 t/a左右。下游主要集中于安全防護、車用摩擦材料、光纖增強保護、橡膠增強等。

2018年，全球芳綸紙需求約1萬t，國內(nèi)市場需求約2300 t，主要市場份額由杜邦公司所占據(jù)。

對位芳綸消費量穩(wěn)健增長

國內(nèi)對位芳綸消費量? ? ? ? ?國內(nèi)對位芳綸下游分布1、對位芳綸的軍用市場

美國利用凱夫拉材料研發(fā)出來了著名的PASG噸頭盔，是世界上種大量裝備的防彈頭盔。在此之后，各國開始防彈頭盔研制工作，材料上基本都是采用對位芳綸。我國軍隊目前普遍裝備的是QGF02/03式凱夫拉防彈頭盔，另有部分軍隊依舊裝備的是老舊的GK80鋼盔，仍然存在替換需求。根據(jù)2018年底陸軍裝備部招標中心新型軍用頭盔招標結(jié)果，招標采購數(shù)量不少于35萬頂，盔體為芳綸材料，以2kg/頂計算，預計對位芳綸需求約700噸。

此外對位芳綸制成的復合材料具有優(yōu)異的輕量化效果及防彈等性能，在武器裝備等領(lǐng)域的應用也將逐漸提升。過去很長一段時間西方國家一直將對位芳綸作為戰(zhàn)略物資管制對我國禁運，而我國產(chǎn)量寥寥，原料受制于人導致我國難以在國防軍工領(lǐng)域大規(guī)模應用，隨著國產(chǎn)化進程的加快，國防軍工應用有望快速增長。

對位芳綸在個體防彈防刺領(lǐng)域應用

2、對位芳綸的民用市場

民用市場領(lǐng)域，對位芳綸在信息通信（光纖保護增強）；對位芳綸在汽車工業(yè)的應用包括剎車片、輪胎增強、汽車膠管等。

對位芳綸在信息通信領(lǐng)域應用? ? ? ? ? ? 對位芳綸在汽車工業(yè)領(lǐng)域應用

對位芳綸高強度和高模量、較低的密度和耐蠕變性等特點使其常被用作支撐光纖、電纜的增強材料，用來保護光導纖維及電纜導芯因過載引起的軸向應變。纖維的不可燃性，在電纜使用中也起到一定的防火保護作用。因此對位芳綸纖維廣泛應用于室內(nèi)外光纖和電力纜的增強件，對推動我國新一代通信技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。

2012年7月，我國將寬帶升級工程上升為國家戰(zhàn)略，即“寬帶中國”戰(zhàn)略，隨后幾年，我國新建光纜長度和光纜產(chǎn)量快速增長，帶動對位芳綸需求。近幾年隨著寬帶入戶的普及以及4G建設大潮的退卻，我國光纜產(chǎn)量和新建長度有所放緩。目前國內(nèi)光纖保護增強用對位芳綸消費量約4-5千噸，國內(nèi)企業(yè)供應量近約6-7百噸，存量替代空間在3000噸以上。而2019年作為5G元年， 未來5G建設資本開支將逐步加大，預計將重新帶動光纜需求增長，光纖增強保護用對位芳綸消費量也將進一步提升。

對位芳綸還適用于作為輪胎子午線及其它橡膠制品的增強。芳綸增強輪胎具有較高的行駛速度、操控性和舒適性，還能降低車身重量，減少滾動摩擦和行駛中的噪聲，降低“面外彎曲剛度”，減少滾動摩擦，降低燃油消耗，具有節(jié)能、低噪音、長壽命的特性。目前固特異、米其林、倍耐力、普利司通等國際輪胎廠商已商業(yè)化應用對位芳綸增強輪胎配套 各類高端車型。國內(nèi)萬力輪胎、青島森麒麟和雙星輪胎等開展了對位芳綸增強乘用胎的研發(fā)，玲瓏輪胎、三角輪胎和雙錢輪胎則開展了對位芳綸增強載重子午胎的研發(fā)和生產(chǎn)。此外采用針織（或編織）工藝將對位芳綸捻線加工成網(wǎng)格布，再與橡膠復合，現(xiàn)已廣泛應用于汽車膠管，如冷卻水管、燃油管、制動管，尤其是渦輪增壓管。國內(nèi)汽車膠管代表性企業(yè)有美晨生態(tài)、安徽中鼎、天津鵬翎、浙江峻和等，芳綸膠管已為大眾、通用、奇瑞等主車廠配套。

商業(yè)化的對位芳綸增強輪胎應用

從全球看車用摩擦材料加橡膠增強材料消費量約3萬多噸，國內(nèi)由于纖維原料制約以及汽車工業(yè)發(fā)展與海外仍有差距，該領(lǐng)域應用尚處于起步階段。2018年我國汽車產(chǎn)量約2780萬輛，占全球約30%，是大的汽車生產(chǎn)消費國，未來對位芳綸市場大有可為。

3、對位芳綸的市場價格

對位芳綸需求旺盛，價格大幅上漲。尤其在2018年，由于國內(nèi)越來越嚴格的環(huán)保要求導致國內(nèi)對位芳綸生產(chǎn)原料供應緊張，加上同期美軍啟動單兵武器裝具換裝,其中包括迷彩服、頭盔、作戰(zhàn)靴、戰(zhàn)斗背心等單兵裝具，因此杜邦產(chǎn)品優(yōu)先保障美國供應，國內(nèi)供給缺口增大，導致產(chǎn)品平均價格由2017年約15.5萬元/噸上漲至約23.5萬元/噸，同比上漲51.6%。2019年對位芳綸價格整體穩(wěn)定，平均價格維持在22-24萬元/噸。

對位芳綸價格持續(xù)上漲（萬元/噸）

由于對位芳綸在軍工領(lǐng)域具有重要應用屬性，而國內(nèi)技術(shù)落后于海外企業(yè)，因此對位芳綸是政策長期重點支持的新材料之一，國產(chǎn)化替代需求強烈。國內(nèi)對位芳綸80%依賴進口，其中主要來自于美國、日本等企業(yè)，而近年來全球貿(mào)易環(huán)境不確定性增強，軍工等高端、敏感性應用領(lǐng)域容易受到海外企業(yè)限制，因此國產(chǎn)化替代需求愈發(fā)迫切。

我國對位芳綸應用領(lǐng)域分布如下圖所示：

我國對位芳綸主要是應用于光纖、繩索和橡膠補強等領(lǐng)域。而應用于例如國防軍工高端防彈領(lǐng)域的芳綸產(chǎn)品則較少。以2014年為例，我國對位芳綸實際供應量在1000噸左右，主要應用在高溫材料、摩擦材料、纜繩等較低端領(lǐng)域。國內(nèi)大多數(shù)對位芳綸下游生產(chǎn)企業(yè)主要還是依靠進口。

對位芳綸全球消費量約8萬噸，國內(nèi)消費量約1萬噸，主要用于安全防護、車用摩擦材料、光纖保護增強等領(lǐng)域。對位芳綸生產(chǎn)工藝壁壘高，美國杜邦和日本帝人占據(jù)全球約70%份額，國內(nèi)80%以上依賴進口。由于對位芳綸在國防軍工等領(lǐng)域具有重要應用，而全球貿(mào)易環(huán)境不確定性增強，敏感性應用領(lǐng)域易受海外牽制，使得對位芳綸國產(chǎn)化替代需求愈發(fā)迫切。（申萬宏源）

總結(jié)

綜上，國內(nèi)市場芳綸纖維的應用還處在比較低端和狹窄的領(lǐng)域，在高端防護領(lǐng)域尚處在開發(fā)階段，但隨著軍隊國防領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、以及民用領(lǐng)域防護要求的逐步提高，國內(nèi)市場的需求會出現(xiàn)極大的增長，即使在軍警戰(zhàn)斗訓練服市場每年就有幾萬噸的需求。