奥神新材陶明东:聚酰亚胺纤维十年发展之路
时间:19/10/15


说到纤维,普通人想到的只是衣服及各类编织物。其实,除了用在普通民用及工业领域,作为人类发明的最重要材料之一,高性能纤维已经成为了发展国防军工、航空航天、新能源及高科技产业的重要基础原材料。

高性能纤维包括碳纤维、对位芳纶、间位芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、玄武岩纤维等。聚酰亚胺纤维作为近年来产业化的一种新型高性能纤维材料,因综合性能优异而备受关注,但因其生产成本以及合成、成形工艺的高难度导致了其研发及市场化进展都比较缓慢。就聚酰亚胺纤维的研发和创新发展来说,江苏奥神新材料股份有限公司(下称“奥神新材”)的产业化过程极具代表性。

奥神新材是一家专注于高性能聚酰亚胺纤维及其后道制品的研发、生产的国家高新技术企业,公司成立于2011年,2013年全球首条千吨级干法纺聚酰亚胺纤维生产线建成并投产,2015年首创原液着色聚酰亚胺纤维,2017年高强高模型聚酰亚胺纤维研发成功。

据了解,目前该公司的产品广泛应用于环保高温除尘、特种防护、工业绝热以及结构与复合材料领域。公司建有江苏省聚酰亚胺纤维材料工程技术研究中心、江苏省聚酰亚胺材料工程研究中心、连云港市工业企业技术中心,公司持续开展聚酰亚胺纤维及其制品的研发工作,近五年累计投入研发费用近3000万元。


江苏奥神新材料股份有限公司


近日,奥神新材总经理陶明东在参加由寻材问料®、碳纤维研习社主办的“2018·第二届国际高性能纤维及其复合材料产业发展论坛”,接受了新材料在线®的独家专访,为我们讲述奥神聚酰亚胺纤维的研发及产业化故事。


江苏奥神新材料股份有限公司总经理陶明东


以下为采访实录:


新材料在线®:奥神新材在聚酰亚胺纤维领域研究域取得了哪些突破?


陶明东:在纤维研发方面,奥神新材与东华大学一起,突破了聚酰亚胺纤维干法纺丝的关键技术,所研发的“反应纺丝”新技术是全球首创,正是凭借这个技术研究成果,奥神新材完成了首条耐热型千吨级干法纺聚酰亚胺纤维生产线的建设,并成功投产;在此基础上,为了拓展聚酰亚胺纤维在高性能阻燃服装方面的市场,2015年,奥神新材投入大量资源,联合相关研究单位,首创了原液着色聚酰亚胺纤维,并成功实现量产;2016年,奥神新材与东华大学完成了高强高模型聚酰亚胺纤维小试,2017年搭建了一条百吨级高强高模型聚酰亚胺纤维中试线。目前,奥神新材已经具有了从短切,短纤,长丝,色纤,超细,高耐热,高强高模等系列化的产品供货能力。


在设备研发方面,奥神新材的主要工艺设备基本是自主研发的,并形成了一系列的设备标准,奥神的生产线设计充分考虑了聚酰亚胺纤维推广前期可能具有的小批量多品种特性,具有相当大的柔性生产能力,能够进行不同规模的定制化生产,以满足不同客户的特殊需求。


奥神新材目前在纤维研发及相关工艺设备方面已经形成了一系列的知识产权,打破了国外垄断,使得公司能够以优势的技术和优势的成本参与国际竞争,为我国高性能纤维的跨越式发展做出了贡献。


奥神新材在产业化过程中,充分认识到聚酰亚胺纤维在推广前期一定有个客户认知接受的过程,公司专门组织了面向后道产品的开发队伍,这些年,公司开发了高性能过滤材料,开发了如聚酰亚胺特种防护抓绒面料、聚酰亚胺新型消防员灭火防护服、聚酰亚胺特战头套、聚酰亚胺保暖被、聚酰亚胺防火毯、聚酰亚胺抗菌保暖袜、聚酰亚胺隔热防护手套等阻燃防护类产品,并与相关军工研究所合作开发了区域作战服,固体火箭发动机用特种抗烧蚀纤维,特种电缆护套,高性能机降救援绳等产品,提升了我国环保、国防军工、航空航天等关键领域的核心竞争力。


2016年,由东华大学和“奥神新材”联合完成的“干法纺聚酰亚胺纤维制备关键技术及产业化”项目,凭借着独创的工艺技术路线以及优异的产品性能,获得国家科学技术进步奖。


新材料在线®:聚酰亚胺纤维优势体现在哪些方面?在工业和民用领域聚酰亚胺纤维可以应用在哪些地方?


陶明东:聚酰亚胺纤维是一种综合性能优异的高性能纤维,没有特别的弱项,其突出优点是阻燃、耐高温、耐腐蚀,耐候性优异,它的各项指标都优于芳纶。


我们国家有着全球最大的钢铁和水泥产量,这些行业烟气粉尘含量很大,温度波动大,成分复杂,腐蚀性强,最近这些年我国一直面临着严峻的大气污染问题,聚酰亚胺纤维诞生之初便应用在了钢铁、水泥、电力等等高温的烟气过滤领域。就高温烟气过滤领域所用到的聚酰亚胺纤维市场来说,目前奥神新材要占到整个市场份额的40-50%。此外,因极为优异的耐热性能,目前已经被日本本土丰田雷克萨斯车厂汽车烤漆房采用,丰田考察了全球所有的耐热材料,最终选定了我们,把聚酰亚胺纤维应用在高温烤漆烘干过程中的空气过滤滤芯上。


奥神新材的聚酰亚胺纤维均通过了瑞士Oeko-Tex Standard 100认证,具有婴儿级的亲肤特性,并且高温碳化不融滴,烟气量极低且几乎没有毒性,原液着色聚酰亚胺纤维的色牢度达到4-5级,十分适合制作阻燃防护服装、高档阻燃面料。而且奥神的某些牌号的聚酰亚胺纤维还具有高达98%的天然抑菌性能和优异的保暖隔热性能,可以用作内衣,薄型高保暖服装制作。总之,其优异的综合服用性能能够大幅提升特种防护服装的性能。


就像之前提到的,聚酰亚胺纤维的性能是优异的,在工业方面及结构及复合材料方面也都能广泛应用,比如高性能绝热材料,绝缘材料,高性能橡塑增强材料。将聚酰亚胺纤维做成纸,可以做高性能绝缘纸,用于高等级电机绝缘;做成蜂窝芯,可以用来制造轻质复合材料;而高强高模型聚酰亚胺纤维则可以在军工,航空航天,光缆增强,结构材料方面发挥更大的作用。


新材料在线®:聚酰亚胺纤维在研发过程中遇到了哪些困难,如何克服这些困难?


陶明东:杜邦发明于上世纪60年代发明了聚酰亚胺,聚酰亚胺纤维的研发也有相当长的时间,但全球范围看,成功的不多。对于奥神新材来说,2009年与东华大学开始小试,2011年产业化起步,至今时间已近十年,相较于其他纤维的产业化进程,我们的进步已算快速。


这个过程可以说是历尽艰辛,即使我们做了小试、中试,但产业化过程仍然是困难重重,且不说自主设计、自主成套的种种问题,在我们在首期工程建设完成后,连续三个月试车产品品质不达标,每天都是近十万元的消耗,公司上下压力山大,管理层及骨干技术人员吃住在工厂,一个一个环节去检查,优化,甚至改造。我现在仍清楚记得,产品达标的那个晚上,我激动地和大家说:“上天还是很厚待努力的人的,付出终有回报!”这只是我们在研发聚酰亚胺纤维过程中一个缩影,聚酰亚胺纤维研发及产业化非常复杂和艰难,所以我也非常庆幸我们的投资方能够给我们提供足够的支持,相信我们,也庆幸我们有一支工程经验足够丰富、意念足够坚强的团队,没有这些我们是无法完成研发和产业化工作的。


新材料在线®:介绍奥神新材未来的发展规划。


陶明东:科技创新只有起点,没有终点。加速推广我国自主研发生产的材料在国防军工、航空航天、环保产业得到更多的应用,才能实现企业自身经济价值和社会价值,为建设科技强国做出一份贡献。“奥神新材”为了满足不同领域日益增长的聚酰亚胺纤维需求,制定了未来3~5年的发展规划,将在世界首条工业化生产的干法纺聚酰亚胺生产工艺技术基础上,进行纤维改性研究、工艺技术优化及产品应用开发,同时建成年产3000吨差异化的聚酰亚胺纤维生产线。


新材料在线®:针对高性能纤维的现状及存在的问题,下一步,企业、科研机构和政府该如何推动其进一步发展?


陶明东:目前高校侧重在原理的研究,而企业有着丰富的工程经验,在合作的过程中可以结合双方的优势进行研发。国内高性能纤维下一步的发展可从加工技术高效稳定化、加工体系智能化、原料体系专业化配套定制等方面展开。


建议:一是围绕国家发展战略需求,加强基础研究,强化产学研用结合,建立具有中国特色的产业创新体系。二是加强行业内提质增效、协同发展。三是加强政策配套支持。建议国家继续支持和鼓励行业领军企业联合高校、研究机构共建研发平台、生产应用示范平台、测试评价平台等,加快技术成果转化、新产品开发、新市场开拓。




本文图片已获奥神新材授权发布

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