新材料

1. 痛點問題

聚對苯二甲酰對苯二胺纖維（我國稱為對位芳綸或芳綸1414）是一種高性能纖維，具有高強高模、耐高溫、耐酸堿以及重量輕等優異性能, 其性價比在所有高性能纖維中最高，因此在眾多領域都有廣泛的應用, 是目前產量最大、用途最廣的高性能纖維。但是，由于對位芳綸生產技術難度大，涉及領域眾多，我國雖然對對位芳綸的技術進行了持續的研發投入，目前也已實現了工業量產，但是在產品質量、穩定性及系列化方面和國外先進技術相比仍有明顯差距。

2. 解決方案

對位芳綸的生產涉及三個不同的領域：聚合、紡絲和溶劑回收。對位芳綸聚合存在單體活性高、聚合放熱量大、聚合過程相變復雜等一系列難題；對位芳綸的紡絲存在溶解中伴隨降解、非牛頓流體的復雜流變學特性、紡絲過程中的取向與解取向的競爭；溶劑回收雖然主要是物理分離過程，但是也存在萃取劑分解酸化的難題，處理不好對結合會產生致命性影響。

針對以上各個部分的問題，由清華大學化工系高分子研究所庹新林團隊對這些問題進行了系統深入的研究，形成了具有完全自主知識產權的全連續聚合技術，連續批量的溶劑回收技術及高速液晶紡絲技術，并最終集成形成成套專利技術，可以實現對位芳綸纖維千噸級以上的規模化穩定生產。

3. 競爭優勢分析

技術優勢：本項目技術優勢有：國內首家實現全連續聚合，實現了聚合物料性狀的穩定，為紡絲生產打下堅實基礎；溶劑回收解決了萃取劑酸化以及能耗的問題，實現了連續穩定生產；在紡絲技術上，創新性解決了高粘原液的脫泡問題，降低了聚合物在紡絲過程中的降解。紡出的纖維和同類產品相比，色澤鮮亮穩定，雜質含量低，纖維柔軟，質量穩定，非常利于下游的織布和復合加工。

成本優勢：本項目成功實現了關鍵設備的國產化。如雙螺桿反應器，國外進口設備動輒數千萬一臺，且缺乏設備和工藝配套的保障；而本項目和國內設備廠家合作共同研發，順利實現了雙螺桿反應器的國產化，國產后設備價格約為進口設備的十分之一。僅此一項，在目標產品的成本上就可以節約至少1萬元/噸。

4. 市場應用前景

市場規模：對位芳綸纖維最早開發于20世紀60年代初，并于1973年由杜邦公司率先實現工業化生產，產品名“Kevlar”。目前全球生產對位芳綸纖維的廠家主要有美國杜邦公司和日本帝人公司，兩家產能在6.75萬噸/年。近些年韓國有三家公司實現了對位芳綸纖維的工業化生產，產能總共在5000噸/年左右。由于對位芳綸在航空航天領域有重要的用途，所以至今一直被西方作為管控物資對我國禁運，對其生產技術也是嚴格保密封鎖，因此我國長期以來未能實現完全的技術突破。目前，國內已有幾家企業開始批量生產，但產能偏小，產品系列如高強、高模尚為空白。近些年隨著我國經濟和許多高端制造領域的發展，對對位芳綸的需求量越來越大，尤其對高強、高模牌號的需求越來越急迫。據行業估計，僅我國目前每年對對位芳綸纖維的需求就超過萬噸，目前國內產能遠遠不能滿足需求，嚴重抑制了許多領域的發展。

盈利前景：對位芳綸聚合所用原料是普通的化工原料，價格在3萬元/噸左右，制備成纖維后價格在十幾萬到上百萬/噸。

5. 發展規劃

如上文所述，芳綸的國產化應用很存有很大缺口，一旦實現了對位芳綸的國產化，僅國內消費量將快速提升到2萬噸/年以上，而且可以快速提升我國在航空航天，高鐵，汽車，光纜等眾多領域的水平。鑒于目前我國對位芳綸的發展速度，在未來5年內，將是一個技術成熟和快速發展的階段。本項成果有望加速我國對位芳綸產業發展，無論從社會效益還是經濟效益角度看，都具有重要意義。

6. 知識產權情況

已授權6項中國發明專利。

與合作方共同推進工業生產和應用，合作方需具備資金、場地、技術團隊。

團隊負責人：庹新林副教授。對位芳綸領域專家，對對位芳綸的生產應用有系統深入的研究，獲相關中國授權發明專利30余項，美國授權發明專利2項，兩項專利分別獲得中國專利優秀獎和紡織聯合會專利銀獎等。

E-mail：ott@tsinghua.edu.cn