2005年的一個(gè)雨天，東華大學(xué)胡祖明教授、陳蕾副研究員、圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司董事長(cháng)鐘炫柱和總經(jīng)理鐘洲，深一腳淺一腳地踏進(jìn)了蘇州吳江松陵鎮的一片荒地中。因為多雨，眼前的荒地到處泥濘。天空雖然陰沉，但他們的內心卻充滿(mǎn)希望的陽(yáng)光，因為在這里一個(gè)新興的高技術(shù)項目即將展開(kāi)。事實(shí)證明，它讓圣歐公司在短短的4年多時(shí)間里，從“零”發(fā)展為年銷(xiāo)售超3億元的國際性企業(yè)，這個(gè)項目就是“聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(芳綸1313)與耐高溫絕緣紙制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”。

　　緣起

長(cháng)期以來(lái)，由于受到美國、日本等國的聯(lián)手壟斷，我國的芳綸需求無(wú)論在數量上還是在價(jià)格上都完全受制于人，嚴重制約了芳綸材料的應用拓展。自上世紀70年代以來(lái)，我國對芳綸開(kāi)展了大量研制工作，但由于技術(shù)上、原料上的困難，直到20世紀末，也沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。芳綸1313產(chǎn)業(yè)化項目多次位列我國政府五年發(fā)展規劃重點(diǎn)發(fā)展項目之中。

本世紀初，隨著(zhù)經(jīng)濟建設迅猛發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級，我國對高科技纖維材料的需求急速增加。作為重要戰略物資和高科技產(chǎn)業(yè)不可或缺的基礎材料，芳綸及其制品的市場(chǎng)銷(xiāo)量隨之增加。相關(guān)數據顯示，2002年我國芳綸1313下游產(chǎn)品芳綸紙銷(xiāo)量680噸，到2003年達到850噸，到2007年迅速增加到2000噸，平均年增幅達到30%。

到2005年時(shí)，芳綸生產(chǎn)的關(guān)鍵性技術(shù)被美國、日本等發(fā)達國家壟斷已長(cháng)達40余年。據有關(guān)部門(mén)的保守測算，杜邦公司僅芳綸纖維及其制品每年獲得的利潤就超過(guò)了我國化纖工業(yè)一年的總利潤額。

為了打破這種受制于人的局面，以胡祖明為帶頭人的東華大學(xué)材料學(xué)院科研組毅然將目光鎖定在芳綸項目上。科研組的成員東華大學(xué)博士陳蕾和圣歐公司經(jīng)理車(chē)明國親歷了這一項目從研發(fā)、中試、產(chǎn)業(yè)化的全過(guò)程。

“當時(shí)從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化困難重重。”胡祖明回憶說(shuō)，因為芳綸1313生產(chǎn)工藝極其復雜、技術(shù)難度大、投資成本居高不下等原因，剛開(kāi)始很難找到公司進(jìn)行技術(shù)投資。經(jīng)過(guò)一系列洽談，圣歐(中國)有限公司慧眼識金，于2005年與東華大學(xué)合作，創(chuàng )建了專(zhuān)業(yè)從事芳綸1313高性能纖維及其下游產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司。隨后的3年內，依托東華大學(xué)強大的自主研發(fā)團隊，圣歐公司逐步完成了芳綸纖維、芳綸絕緣紙的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，成就了中國芳綸行業(yè)的一個(gè)奇跡。研發(fā)團隊自主設計、自行加工核心設備，使芳綸1313噸纖維的投資成本低于競爭對手。車(chē)明國說(shuō)，到2009年，圣歐公司芳綸1313纖維產(chǎn)能已達到2000噸/年，成為國內第二大生產(chǎn)企業(yè)，全球第四大生產(chǎn)企業(yè)，也成為國內惟一的芳綸1313纖維絕緣紙生產(chǎn)供應商。

　　突破

那么，東華大學(xué)的這一芳綸項目究竟在哪些方面進(jìn)行了突破？胡祖明和陳蕾在帶領(lǐng)記者參觀(guān)工廠(chǎng)車(chē)間的過(guò)程中，作了詳細解釋。

“我們這個(gè)項目是具有獨立知識產(chǎn)權的創(chuàng )新技術(shù)，生產(chǎn)工藝不同于國外(美國杜邦和日本帝人)原有的工藝路線(xiàn)。”胡祖明說(shuō)，該項目解決了芳綸1313絕緣紙產(chǎn)業(yè)化中的原料分散難題，優(yōu)化了熱壓工藝，設計了專(zhuān)用生產(chǎn)裝置。而且，該項目全面改進(jìn)了芳綸1313沉析纖維制作工藝，提高了沉析纖維的質(zhì)量和產(chǎn)能，并設計了與新工藝配套的新設備。

“同時(shí)，我們自主開(kāi)發(fā)了非圓形截面芳綸1313絕緣紙專(zhuān)用短切纖維的紡絲工藝，采用高效纖維水洗技術(shù)有效降低了成品纖維的金屬離子含量，提高其電絕緣性能；采用高效剪切工藝和特殊聚合裝置，解決了反應不均勻的難題，使單線(xiàn)聚合能力大大提高。溶劑回收率達到98%以上。”

該項目的成功產(chǎn)業(yè)化，使我國成為繼美、日、俄之后又一個(gè)能生產(chǎn)芳綸這種高性能纖維的國家。胡祖明認為，該項目不但推動(dòng)了化纖行業(yè)的科技進(jìn)步，同時(shí)帶動(dòng)了國內上游(原料)和下游(應用)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為我國高性能纖維研究成果從實(shí)驗室走向工業(yè)化，實(shí)現自主創(chuàng )新提供了成功范例。

“但最重要的是，這個(gè)項目培育了一批芳綸生產(chǎn)企業(yè)。比如圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司和廣東彩艷股份有限公司。”胡祖明說(shuō)，芳綸項目在這兩個(gè)公司實(shí)現產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)后，產(chǎn)品行銷(xiāo)海內外。其中，廣東彩艷已累計出口間位芳綸近3000噸，目前，廣東彩艷的芳綸Ⅲ項目也成功實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。而圣歐公司目前年銷(xiāo)售額已超3億元。

　　未來(lái)

2009年9月，江蘇鼎橋創(chuàng )業(yè)投資管理有限公司與圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司正式簽署投資協(xié)議，向蘇州圣歐增資6000萬(wàn)元，用于建設年產(chǎn)2000噸的芳綸1313纖維絕緣紙生產(chǎn)線(xiàn)，加快實(shí)現成為世界第二大芳綸特種纖維新材料生產(chǎn)商的戰略目標。

這一舉措，進(jìn)一步推動(dòng)圣歐公司對新材料產(chǎn)業(yè)的資源進(jìn)行整合，擴充產(chǎn)能、延伸產(chǎn)業(yè)鏈，加快了其成為“全球主要的特種纖維材料生產(chǎn)商”的步伐。

據業(yè)內專(zhuān)家預測，今后一個(gè)時(shí)期，全球間位芳綸紙需求量將以超過(guò)20%的速度增長(cháng)，到2012年可達到21000噸，屆時(shí)，中國的需求量將達到4000噸，成為世界最大的間位芳綸紙市場(chǎng)。

胡祖明介紹說(shuō)，中國市場(chǎng)對芳綸1313纖維紙的旺盛需求首先表現在電氣絕緣領(lǐng)域。眾所周知，絕緣材料是決定電力設備的技術(shù)裝備水平、保障電力設備安全運行的重要基礎材料。

而在絕緣材料家族中，絕緣性?xún)?yōu)于芳綸紙的雖然有很多，但在耐熱性方面能與芳綸紙相匹敵的卻極少，芳綸紙在高等級耐熱絕緣領(lǐng)域具有不可替代的重要地位。

隨著(zhù)我國電力工業(yè)的發(fā)展，電機產(chǎn)品升級換代的步伐加快，并向高電壓等級、高功率、大容量、高性能等方向發(fā)展，國內各行業(yè)，包括電機出口行業(yè)，對F、H級大中型交流電機的需求量越來(lái)越大，使得間位芳綸絕緣紙的需求量激增。特別是在大型動(dòng)力機車(chē)的牽引電機、起重電機、潛油潛水電機、隔電機以及在高惡劣工作環(huán)境的電機中，高性能間位芳綸纖維紙都有極好的應用前景。

變壓器是目前我國使用芳綸絕緣紙最多的領(lǐng)域。近年來(lái)，采用間位芳綸紙絕緣系統的變壓器產(chǎn)品具有耐高溫、過(guò)載能力強、難燃、安全、環(huán)保、節能、噪聲低、免維護、壽命長(cháng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。

胡祖明說(shuō)，我國江蘇中電電氣集團的SG系列干式變壓器、昆明變壓器電氣公司的賽格邁干式變壓器、保定天威順達公司的OVDT類(lèi)干式變壓器均采用了芳綸1313紙絕緣系統。

“芳綸1313紙蜂窩是我國芳綸1313纖維紙市場(chǎng)的另一個(gè)重要領(lǐng)域。”胡祖明說(shuō)，目前我國正在集中力量研制大型客機和大型軍用運輸機，作為已在國外飛機中得到成熟運用的高性能輕質(zhì)航空材料，芳綸紙蜂窩結構在國產(chǎn)大飛機中的應用比例會(huì )越來(lái)越高。可以預見(jiàn)，當中國的自主品牌大飛機開(kāi)始批量生產(chǎn)之時(shí)，蜂窩用芳綸紙的用量將會(huì )出現跨越式的增長(cháng)。

我國目前已掌握高速動(dòng)車(chē)組總成、車(chē)體、牽引變流、牽引控制、牽引變壓、牽引電機等多項關(guān)鍵技術(shù)，由這些關(guān)鍵技術(shù)支撐的動(dòng)車(chē)組已陸續下線(xiàn)，國產(chǎn)化率達到75%以上。隨著(zhù)我國高速鐵路的進(jìn)一步發(fā)展，包括芳綸絕緣紙、芳綸蜂窩結構在內的高性能新材料將在高速列車(chē)制造方面發(fā)揮更大的作用。

　　延伸閱讀

何謂芳綸？

芳綸1313誕生于20世紀60年代末，是冷戰時(shí)期軍備競賽的產(chǎn)物，最初作為航天科技材料和重要的戰略物資而秘不示人，因而平添了許多神秘色彩。冷戰結束后，芳綸才作為高新技術(shù)的纖維材料開(kāi)始用于民生領(lǐng)域，逐漸露出廬山真顏。

芳綸中最具實(shí)用價(jià)值的品種有兩個(gè)，一是間位芳綸，我國命之為芳綸1313；二是對位芳綸，我國命之為芳綸1414。兩者化學(xué)結構相似，但性能差異卻很大，應用領(lǐng)域各有不同。芳綸1313以其出色的耐高溫絕緣性，成為高品質(zhì)功能性纖維的一種，而芳綸1414極好的力學(xué)性能使之在高性能纖維中占據著(zhù)重要核心地位。

目前，很多領(lǐng)域應用最多的是芳綸1313。這是一種柔軟潔白、纖細蓬松、富有光澤的纖維，外觀(guān)與普通化纖并無(wú)二致，卻集眾長(cháng)于一身，擁有超乎尋常的“特異功能”。

持久的熱穩定性。芳綸1313最突出的特點(diǎn)就是耐高溫，可在220℃高溫下長(cháng)期使用而不老化，其電氣性能與機械性能可保持10年之久，而且尺寸穩定性極佳，在250℃左右時(shí)，其熱收縮率僅為1%；短時(shí)間暴露于300℃高溫中也不會(huì )收縮、脆化、軟化或者熔融；在超過(guò)370℃的強溫下才開(kāi)始分解；400℃左右才開(kāi)始碳化––如此高的熱穩定性在目前有機耐溫纖維中是很少有的。

驕人的阻燃性。材料在空氣中燃燒所需氧氣體積的百分比叫做極限氧指數，極限氧指數越大，其阻燃性能就越好。通常空氣中氧氣含量為21%，而芳綸1313的極限氧指數大于29%，屬于難燃纖維，所以不會(huì )在空氣中燃燒，也不助燃，具有自熄性。這種源于本身分子結構的固有特性使芳綸1313永久阻燃，因此有“防火纖維”之美稱(chēng)。

極佳的電絕緣性。芳綸1313介電常數很低，固有的介電強度使其在高溫、低溫、高濕條件下均能保持優(yōu)良的電絕緣性，用其制備的絕緣紙耐擊穿電壓可達到10萬(wàn)伏/mm，是全球公認的最佳絕緣材料。

杰出的化學(xué)穩定性。芳綸1313的化學(xué)結構異常穩定，可耐大多數高濃無(wú)機酸及其他化學(xué)品的腐蝕，抗水解和蒸汽腐蝕。

優(yōu)良的機械特性。芳綸1313是柔性高分子材料，低剛度高伸長(cháng)特性使之具備與普通纖維相同的可紡性，可用常規紡機加工成各種織物或無(wú)紡布，而且耐磨抗撕裂，適用范圍十分廣泛。

超強的耐輻射性。芳綸1313耐α、β、χ射線(xiàn)以及紫外光線(xiàn)輻射的性能十分優(yōu)異。用50Kv的χ射線(xiàn)輻射100小時(shí)，其纖維強度仍保持原來(lái)的73%，而此時(shí)的滌綸或錦綸則早已成了粉末。

獨特而穩定的化學(xué)結構賦予芳綸1313諸多優(yōu)異性能，通過(guò)對這些特性加以綜合利用，一系列芳綸新產(chǎn)品被不斷地開(kāi)發(fā)出來(lái)。它們在安全防護、高溫過(guò)濾、電氣絕緣、結構材料等領(lǐng)域的應用越來(lái)越廣，普及程度越來(lái)越高，已成為軍事、工業(yè)、科技等許多領(lǐng)域不可或缺的重要基礎材料。

來(lái)源： 中國紡織網(wǎng)

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