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一、高性能纖維概述

高性能纖維是指具有特殊的物理化學(xué)結構、性能和用途，或具有特殊功能的化學(xué)纖維，一般具有極高的抗拉伸力、楊氏模量，同時(shí)具有耐高溫、耐輻射、抗燃、耐高壓、耐酸、耐堿、耐氧化劑腐蝕等其他特性，被廣泛應用于航空航天、國防軍工、交通運輸、工業(yè)工程、土工建筑、乃至生物醫藥和電子產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域。

高性能纖維是新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是我國化纖行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展關(guān)鍵材料， 其發(fā)展水平關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展和國家戰略安全。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展， 在政府、 企業(yè)、 科研院所、 行業(yè)協(xié)會(huì )的共同努力下， 我國高性能纖維行業(yè)狠抓關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，著(zhù)力拓展下游應用，產(chǎn)業(yè)規模、技術(shù)進(jìn)步、體系建設等全面推進(jìn)，大幅縮短了與發(fā)達國家近30年的水平差距， 取得突破性進(jìn)展和明顯成就。目前國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能約28% ，芳綸約占23%，超高分子量聚乙烯 纖維約占66%。

整體上看， 我國高性能纖維已成為全球產(chǎn)品覆蓋面及應用范圍最廣的國家，碳纖維、芳綸和超高分子量聚乙烯纖維、玄武巖纖維生產(chǎn)規模位居世界前三，主流產(chǎn)品技術(shù)水平、產(chǎn)量和質(zhì)量已居世界先進(jìn)水平。

國產(chǎn)高性能纖維的快速發(fā)展為我國制造業(yè)核心競爭力提升注入了新動(dòng)力，對航空航天、國防軍工、風(fēng)力發(fā)電、土木建筑、汽車(chē)輕量化、海洋工程等領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展做出了重大貢獻。

二、高性能纖維產(chǎn)業(yè)的國內發(fā)展現狀

在國家政策扶持和相關(guān)部委的大力支持下，通過(guò)各類(lèi)科技項目的實(shí)施，專(zhuān)項能力建設和國家級創(chuàng )新研究機構設立等，我國高性能纖維經(jīng)過(guò)數十年的發(fā)展，基礎研究、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都取得很大進(jìn)步，已經(jīng)建立起完整的高性能纖維制備、研發(fā)、工程實(shí)踐和產(chǎn)業(yè)化體系，不斷取得突破性進(jìn)展，大幅縮短了與發(fā)達國家的差距，目前已成為全球范圍內高性能纖維生產(chǎn)品種覆蓋面最廣的國家。以下對主要高性能纖維的國內發(fā)展現狀分別進(jìn)行介紹。

1、碳纖維

我國聚丙烯腈基碳纖維的研制開(kāi)發(fā)工作已有60多年歷史。在20世紀60年代初，吉林應用化學(xué)研究所最早開(kāi)始研究聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，并在70年代初完成了碳纖維生產(chǎn)的連續化中試裝置。

在此之后，東華大學(xué)、上海合成纖維研究所、中國科學(xué)院山西煤化研究所等科研單位和院校也相繼開(kāi)展了聚丙烯腈基碳纖維的研制及開(kāi)發(fā)工作。經(jīng)過(guò)“十一五”至“十四五”期間的集中技術(shù)攻關(guān)，國產(chǎn)T300級碳纖維性能基本達到國際水平，航空航天領(lǐng)域應用漸趨成熟；干噴濕法T700級碳纖維實(shí)現了千噸化生產(chǎn)，但主要以民用領(lǐng)域為主，航空領(lǐng)域應用處于初級階段。

目前，中國仍處在以T300和T700為主要增強體的第1代先進(jìn)復合材料的擴大應用階段，T800級碳纖維的工程化應用尚處研制階段，而國外航空航天等領(lǐng)域已經(jīng)大規模應用以T800級碳纖維為主要增強體的第2代先進(jìn)復合材料。在碳纖維領(lǐng)域，我國處于跟跑地位。

國產(chǎn)碳纖維原絲形成了二甲基亞砜（DMSO）、二甲基乙酰胺（DMAc）、硫氰酸鈉（NaSCN）三種生產(chǎn)工藝體系，干噴濕紡和濕法紡絲工藝技術(shù)逐漸完善，生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升；碳纖維核心技術(shù)不斷突破，在實(shí)現T300級碳纖維產(chǎn)業(yè)化的基礎上，又相繼實(shí)現了T700級、T800級，以及24K以上工業(yè)用大絲束碳纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)，M40J、M55J等高強高模碳纖維也突破關(guān)鍵技術(shù)，處于工程化階段。

但與日本東麗相比，我國二甲基亞砜系列產(chǎn)品尚未覆蓋日本東麗同系列碳纖維品種。T1000級及以上更高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)尚未完全突破，不能有效滿(mǎn)足航空航天、國防軍工等領(lǐng)域需求。

我國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有中復神鷹、光威集團、恒神股份、吉林精功、上海石化、中簡(jiǎn)科技等企業(yè)，但因缺乏對基礎科學(xué)問(wèn)題與規律、核心技術(shù)與關(guān)鍵裝備的系統深入研發(fā)，產(chǎn)品性能與生產(chǎn)穩定性與國際龍頭企業(yè)有差距。高精度計量泵、耐腐蝕噴絲板、超高溫石墨化爐等設備仍依賴(lài)進(jìn)口。

2、芳綸

（1）對位芳綸

國內對位芳綸的年消耗量在1.1kt左右，其中光纖領(lǐng)域用量近6000t，防護材料用量約1000t，汽車(chē)領(lǐng)域（膠管、剎車(chē)片等）用量約2500t，其他工業(yè)用約1500t，但80%的產(chǎn)品仍需依賴(lài)進(jìn)口。

隨著(zhù)我國交通運輸、光纖通信、高速鐵路、航空補強、輕量汽車(chē)子午胎用簾子布及剎車(chē)片等領(lǐng)域和防護領(lǐng)域應用的快速發(fā)展，對位芳綸的需求將呈現更加旺盛的局面，預計2025年國內對位芳綸的需求量達到30kt。

我國早期對位芳綸生產(chǎn)企業(yè)主要有中藍晨光、蘇州兆達、煙臺泰和以及儀征化纖。2017年起中化國際集團開(kāi)始投入對位芳綸生產(chǎn)，在東華大學(xué)的技術(shù)支持下，將蘇州兆達對位芳綸生產(chǎn)線(xiàn)搬遷至揚州，并與其合資成立中化高性能纖維材料有限公司，2019年開(kāi)始其二期工程5kt/a生產(chǎn)線(xiàn)的建設，于2020年底建設成功，總產(chǎn)能達5.5kt/a。

煙臺泰和新材股份有限公司2020年在寧夏地區擴建3kt/a的對位芳綸生產(chǎn)線(xiàn)，疊加煙臺1.5kt/a，目前共有4.5kt/a的對位芳綸產(chǎn)能，此外，泰和新材正在進(jìn)行技改項目，預計將進(jìn)一步提升產(chǎn)能1.5kt/a。泰和新材在2020年收購民士達，募資建設年產(chǎn)3kt的高性能芳綸紙基材料產(chǎn)業(yè)化項目。

（2）間位芳綸

間位芳綸下游市場(chǎng)整體不景氣，并且過(guò)濾材料領(lǐng)域競爭激烈，產(chǎn)品價(jià)格走低，此外，間位芳綸原料價(jià)格大幅上漲，雙重因素導致企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力較大。

在此市場(chǎng)環(huán)境下，部分公司（包括廣東彩艷和杭州九?。┫嗬^關(guān)停其間位芳綸生產(chǎn)線(xiàn)，導致國內間位芳綸產(chǎn)業(yè)集中度提高。目前國內間位芳綸的生產(chǎn)企業(yè)主要為煙臺泰和新材料股份有限公司和超美斯新材料股份有限公司（原圣歐芳綸），產(chǎn)能分別為7kt/a和5kt/a。

2018年，由于美國軍隊換裝導致杜邦纖維供應緊張以及芳綸原料供應緊張，引起間位芳綸市場(chǎng)供不應求，纖維價(jià)格有所提升。2019年，國內間位芳綸產(chǎn)量實(shí)現較大增長(cháng)，產(chǎn)品仍以過(guò)濾材料和防護材料為主，高端產(chǎn)品國產(chǎn)比例仍較低。行業(yè)整體運行平穩，產(chǎn)品逐步向差異化、功能化、時(shí)尚化發(fā)展，擴大了高端領(lǐng)域應用。

目前，國內間位芳綸生產(chǎn)廠(chǎng)商和軍方展開(kāi)合作生產(chǎn)作戰套服，軍隊與武警的大人員基數及高頻率戰損打開(kāi)間位芳綸產(chǎn)量消化渠道，也為其提供龐大的市場(chǎng)空間。在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，泰和新材宣布新增4kt/a的間位芳綸生產(chǎn)線(xiàn)，并于2021年8月投產(chǎn)，公司間位芳綸的產(chǎn)能達到萬(wàn)噸級。

（3）芳綸Ⅲ

芳綸Ⅲ生產(chǎn)線(xiàn)最早由中藍晨光化工研究院有限公司在2009年建成，開(kāi)始Staramid F-368和F-358系列產(chǎn)品的生產(chǎn)，性能與俄羅斯Armos相當，產(chǎn)能為50t/a，解決了我國雜環(huán)芳綸國產(chǎn)化“有無(wú)”問(wèn)題，填補了國內空白。

2013年以后，中藍晨光開(kāi)始致力于研發(fā)制造第二代芳綸Ⅲ的生產(chǎn)技術(shù)，并于2015年初獲得了公斤級纖維樣品，力學(xué)性能優(yōu)異。之后進(jìn)一步優(yōu)化紡絲組件設計，實(shí)現了單紡位200～300tex絲束的紡制，性能水平與75～100tex絲束一致，即股絲束密度提高了3倍。

在目前，國產(chǎn)芳綸Ⅲ拉伸強度達到5.0GPa，彈性模量達130～160GPa，性能居國內批產(chǎn)有機纖維之首，達到俄羅斯Rusar批產(chǎn)產(chǎn)品水平，已批量穩定生產(chǎn)并用于軍工領(lǐng)域，解決了國防急需，具有重要意義。除中藍晨光外，國內還有廣東彩艷股份有限公司、四川輝騰科技股份有限公司以及中國航天科工六院46所等先后開(kāi)展了雜環(huán)芳綸的研究開(kāi)發(fā)工作。

2008年，由廣東彩艷承擔的國家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)雜環(huán)芳綸專(zhuān)題項目和雜環(huán)芳綸的核心原料M-3單體研制專(zhuān)題項目通過(guò)了科技部的驗收。2010年，四川輝騰自主研發(fā)生產(chǎn)的商品名為“芙絲特”的雜環(huán)芳綸通過(guò)國家權威機構檢測，并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)雜環(huán)芳綸復合板型材和成型構件產(chǎn)品，現已具備50t/a芳綸Ⅲ及100t/a芳綸Ⅲ先進(jìn)復合材料生產(chǎn)能力。

中國航天科工六院46所于1990年代開(kāi)始研究F-12雜環(huán)芳綸，通過(guò)對聚合-紡絲-后處理纖維工藝不斷優(yōu)化和完善，1999年研究成功，之后依次進(jìn)行了3t/a中試、5t/a放大和20t/a產(chǎn)業(yè)化及產(chǎn)品應用技術(shù)，在國內率先設計研制出多種規格的F12纖維及其織物，其性能達到國際先進(jìn)水平，產(chǎn)能達50t/a，最近正準備將F-12產(chǎn)能擴至100t/a，以滿(mǎn)足我國航空航天及高端戰略武器的需求。

3、UHMEPE纖維

隨著(zhù)UHMWPE纖維在軍品、民品特別是量大面廣的各類(lèi)纜繩和家紡等領(lǐng)域的應用開(kāi)發(fā)，國內UHMWPE纖維需求量穩步遞增，纖維產(chǎn)能逐步擴大。2010年我國UHMWPE纖維生產(chǎn)企業(yè)20余家，總產(chǎn)能17kt/a，至2015年發(fā)展至30余家，總產(chǎn)能達26.6kt/a。

然而，30余家UHMWPE纖維生產(chǎn)企業(yè)中年產(chǎn)千噸級的企業(yè)僅8家，大多數企業(yè)產(chǎn)能僅為300t/a左右，產(chǎn)品單一，生產(chǎn)成本也居高不下。

2016年，江蘇九九久購買(mǎi)了東華大學(xué)專(zhuān)利開(kāi)始建設UHMWPE纖維生產(chǎn)線(xiàn)，成為國內首個(gè)UHMWPE纖維生產(chǎn)規模達萬(wàn)噸的企業(yè)，其纖維產(chǎn)品投入市場(chǎng)后引發(fā)了國內UHMWPE纖維的價(jià)格戰。之后，部分工藝、技術(shù)落后的企業(yè)逐漸退出UHMWPE纖維市場(chǎng)，部分企業(yè)則通過(guò)重組或吸收資金重建纖維生產(chǎn)線(xiàn)，同時(shí)也有一批新的企業(yè)投資UHMWPE纖維產(chǎn)業(yè)。

目前，九九久公司UHMWPE纖維產(chǎn)能已達16kt/a。此外，山東如意集團于2018年宣布投資建設UHMWPE纖維生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)能為10kt/a ；浙江毅聚、江蘇領(lǐng)譽(yù)也于2018年后開(kāi)始投入UHMWPE纖維行業(yè)，預計產(chǎn)能在3kt/a以上。這些企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)全部建成之后，我國UHMWPE纖維的產(chǎn)能將超過(guò)60kt/a，占全球生產(chǎn)能力的3/4。

國產(chǎn)UHMWPE纖維及制品國際市場(chǎng)競爭力也不斷提高，外貿出口量也由50%逐步增大到超過(guò)70%。目前，國內UHMWPE纖維生產(chǎn)企業(yè)有20余家，其中產(chǎn)能過(guò)千噸的生產(chǎn)企業(yè)如表8所示。

表 國內UHMWPE 纖維主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能匯總

4、PPS纖維

國內聚苯硫醚樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)主要有浙江新和成、重慶聚獅、內蒙古磐迅和珠海長(cháng)先。2020年10月，國家商務(wù)部出臺政策，對美國、日本、韓國以及馬來(lái)西亞四國進(jìn)口的PPS，實(shí)施保證金形式的反傾銷(xiāo)措施，顯著(zhù)提高進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格，促使國內企業(yè)產(chǎn)品性?xún)r(jià)比提升，為我國PPS樹(shù)脂產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供基礎。

浙江新和成、重慶聚獅產(chǎn)量分別占全球產(chǎn)量的9.6%和6.4%，未來(lái)有望擴產(chǎn)成為全球PPS產(chǎn)能前五的企業(yè)。但由于PPS纖維產(chǎn)業(yè)應用領(lǐng)域未完全開(kāi)發(fā)，需求量遠低于PPS樹(shù)脂在電子電氣領(lǐng)域的應用。因此，重慶聚獅公司主要集中于PPS注塑原料的研究，纖維級切片產(chǎn)品研究較少，產(chǎn)品單一。

目前，僅有浙江新和成建有5kt/a產(chǎn)能的纖維級樹(shù)脂生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)多種批號的熔噴級、短纖級切片，但其缺乏長(cháng)絲級和改性級紡絲切片，纖維產(chǎn)品質(zhì)量低于國際水平。

國內也僅有浙江新和成和四川安費爾高分子材料科技有限公司能實(shí)現PPS短纖維的連續生產(chǎn)，產(chǎn)能分別為5kt/a和3kt/a ；江蘇瑞泰科技有限公司、四川德陽(yáng)科技股份有限公司等短纖維生產(chǎn)企業(yè)因各種原因相繼停產(chǎn)停業(yè)。

2016年，蘇州金泉新材料股份有限公司與東華大學(xué)聯(lián)合承擔了江蘇省科技成果轉化項目，實(shí)現了PPS短纖維的改性研究，并建成3kt/a的柔性生產(chǎn)線(xiàn)，顯著(zhù)提高PPS纖維的阻燃性、服役溫度和壽命，提高PPS短纖維在國際市場(chǎng)的競爭力，但因纖維級樹(shù)脂原料短缺，無(wú)法持續生產(chǎn)。

綜上所述，國內PPS樹(shù)脂的聚合生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)具有一定的積累，在國家政策和市場(chǎng)需求雙重支持下，產(chǎn)業(yè)規模逐漸擴大，市場(chǎng)占有率大幅提高，但仍存在生產(chǎn)技術(shù)水平較低、產(chǎn)品品類(lèi)較少、缺乏長(cháng)絲級和熔噴級產(chǎn)品、高端產(chǎn)品低于國際先進(jìn)水平等問(wèn)題；在纖維產(chǎn)業(yè)方面，高端纖維級切片產(chǎn)能不足，市場(chǎng)應用領(lǐng)域狹窄，中低端產(chǎn)品市場(chǎng)競爭環(huán)境惡劣，高端應用市場(chǎng)嚴重缺乏。

高溫煙塵濾袋領(lǐng)域雖然仍存在50%以上的市場(chǎng)空缺，但隨著(zhù)靜電除塵技術(shù)的優(yōu)化升級和新型高性能纖維的市場(chǎng)沖擊，PPS纖維市場(chǎng)飽和，急需拓展應用領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)集群方面，基于市場(chǎng)競爭激烈化和纖維生產(chǎn)工藝難度大，常規產(chǎn)品價(jià)格競爭激烈，利潤低，準入門(mén)檻高，多數中小企業(yè)被迫轉型發(fā)展，難以實(shí)現產(chǎn)業(yè)集群效應，國內PPS高質(zhì)量發(fā)展提速緩慢。

5、PBO纖維

國內對PBO纖維的研究起步較晚，20世紀80年代，華東理工大學(xué)率先開(kāi)始了對PBO單體及聚合物的研究，所制備纖維的拉伸強度僅為1.20GPa，模量為10GPa，性能遠未達到Kevlar纖維水平。由于合成PBO的單體4,6-二氨基間苯二酚鹽酸鹽（DAR）完全依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格昂貴，制約了PBO相關(guān)的研究，對PBO纖維的研究也幾度被中斷。為填補這一空白，國家將PBO高性能纖維作為重點(diǎn)材料列入863國家計劃給予支持。

在此背景之下，華東理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等對DAR單體的合成進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究；哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華東理工大學(xué)、東華大學(xué)等單位則對PBO聚合及纖維制備開(kāi)展了研究，另有多家研究機構對PBO的應用及增強材料進(jìn)行了研究。

經(jīng)過(guò)二三十年的發(fā)展，國內高校及研究所在PBO聚合物的合成和紡絲方面取得了一定的進(jìn)展。東華大學(xué)聯(lián)合上海交通大學(xué)自1999年起開(kāi)始進(jìn)行PBO聚合、纖維成形的研究，先后攻克了單體合成及純化技術(shù)，設計制造了適用于高黏度聚合體系的特殊攪拌器，發(fā)明了PBO的反應擠出-液晶紡絲一體化工藝，在國內首次成功建成了噸級規模的PBO纖維試驗線(xiàn)，2005年完成了項目鑒定，制得的PBO聚合物特性黏數達25dL/g以上，強度達4.16GPa，模量達139GPa；之后，繼續進(jìn)行擴大試驗，在原有規模上完善和擴產(chǎn)，建成了5t規模PBO聚合、紡絲中試線(xiàn)，于2008年完成項目鑒定，制得的PBO纖維強度穩定在4.95GPa以上，接近日本東洋紡纖維產(chǎn)品水平。

2016年左右哈爾濱工業(yè)大學(xué)以三氯苯為原料合成的DAR單體純度達到99.5%以上，采用該單體進(jìn)行PBO的聚合及紡絲，所紡制的PBO纖維拉伸強度達到5.0GPa、模量達 240GPa。

在PBO纖維產(chǎn)業(yè)化方面，國內近幾年也取得了重要進(jìn)展，數家PBO纖維生產(chǎn)企業(yè)陸續投產(chǎn)。中藍晨光化工有限公司“十二五”期間建成一條2t/a產(chǎn)能的PBO纖維軍工小試線(xiàn)，其纖維強度穩定達到5.2GPa以上，并正在將其擴建到20t/a的產(chǎn)能。

2018年1月，成都新晨新材料科技有限公司投資約5億元建設產(chǎn)量達380t/a的高性能PBO纖維生產(chǎn)線(xiàn)，是目前國內產(chǎn)能最大的生產(chǎn)線(xiàn)；2018年8月，江蘇中匯特纖新材料公司高性能PBO特種纖維項目試產(chǎn)成功，項目一期具備50t/a的產(chǎn)能；同年，中科金綺新材料科技有限公司投資1.45億，建成150t/a的PBO生產(chǎn)線(xiàn)。

近年來(lái)，山東非金屬材料研究所因軍工需求與東華大學(xué)聯(lián)合推進(jìn)PBO纖維的產(chǎn)業(yè)化建設，2021年在山東濟南建成了百?lài)嵰幠５腜BO纖維生產(chǎn)線(xiàn)。綜合來(lái)看，國內尚處于PBO纖維產(chǎn)業(yè)化的初期階段，市場(chǎng)上產(chǎn)品較少，尚待進(jìn)一步發(fā)展。

6、碳化硅纖維

為打破美國、日本等發(fā)達國家對SiC纖維技術(shù)和產(chǎn)品的嚴密封鎖，國防科技大學(xué)從1980年開(kāi)始在國內率先開(kāi)展了制備連續SiC纖維的研究，獨立研發(fā)并建立了國內第一條連續SiC纖維的生產(chǎn)試驗線(xiàn)，在先驅體合成、紡絲、不熔化和燒成等方面均取得了具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品和技術(shù)。

所制備的KD型第一代和第二代連續SiC纖維的性能均處于國內領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平，已被國內航空、航天等領(lǐng)域多個(gè)研究單位和應用部門(mén)所使用，先后獲得軍隊科技進(jìn)步一等獎（2014年）、湖南省技術(shù)發(fā)明一等獎（2014年）、國家科技進(jìn)步二等獎（2015年）。

針對第三代SiC纖維的研制，通過(guò)加氫脫碳預燒，制備出近化學(xué)計量比的KD-S型第三代連續SiC纖維，性能與同樣采用加氫脫碳工藝的日本Hi-Nicalon S纖維水平相當；2016年攻克了SiC纖維高溫燒結致密化技術(shù)，在國內首次成功制備出高結晶近化學(xué)計量比的連續SiC纖維，即KD-SA型第三代SiC纖維，該纖維在組成與結構、耐高溫和抗蠕變等性能方面與國外的第三代SiC纖維Tyranno SA水平相當。

目前該纖維已經(jīng)實(shí)現了小批量生產(chǎn)并提供給應用部門(mén)使用，填補了國內空白，使我國成為世界上第三個(gè)能夠制備出高結晶近化學(xué)計量比連續SiC纖維的國家。

廈門(mén)大學(xué)從2002年開(kāi)始進(jìn)入了制備連續SiC纖維的研究領(lǐng)域，采用電子束輻照交聯(lián)的方法獲得了低氧含量的第二代連續SiC纖維，并采用電子束輻照后再加氫脫碳的方法制備了類(lèi)似于日本Hi-Nicalon S纖維的第三代連續SiC纖維，纖維的組成、結構與性能都與日本相應的第二代、第三代連續SiC纖維水平相當。

自2015年以來(lái)，中科院寧波材料所針對核工業(yè)領(lǐng)域的應用需求，開(kāi)展類(lèi)似于日本Hi-Nicalon S纖維的第三代SiC纖維的研制。另外，中科院過(guò)程所對含鋯的復相SiC纖維、中南大學(xué)對含鈹SiC纖維也都進(jìn)行了相關(guān)研究。

在產(chǎn)業(yè)化方面，2005年，蘇州賽菲集團有限公司與國防科技大學(xué)對接成果轉化，并于2010年在國內首次實(shí)現連續SiC纖維的產(chǎn)業(yè)化。2016年，寧波眾興新材料有限公司與國防科技大學(xué)簽署合作協(xié)議，開(kāi)展第二代連續SiC纖維的產(chǎn)業(yè)化，目前已建成產(chǎn)能40t/a的聚碳硅烷先驅體生產(chǎn)線(xiàn)以及10t/a的第二代連續SiC纖維生產(chǎn)線(xiàn)（Shincolon-Ⅱ）。

2019年該公司與中科院過(guò)程所簽署合作協(xié)議，轉化第二代連續復相SiC纖維（Sericafila Z）以及第三代連續復相SiC纖維（Sericafila ZB）。福建立亞新材有限公司自2015年成立以來(lái)與廈門(mén)大學(xué)合作，建成了產(chǎn)能10t/a的第二代SiC纖維、第三代SiC纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線(xiàn)。2018年，湖南博翔新材料有限公司碳化硅纖維事業(yè)部（現湖南澤睿新材料有限公司）通過(guò)中南大學(xué)的科技成果轉化建成具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)能 10t/a 的含鈹碳化硅纖維生產(chǎn)線(xiàn)。

7、玄武巖纖維

2002年，科技部將“玄武巖連續纖維及其復合材料”列入“863計劃”，加強對具有自主知識產(chǎn)權的氣電混熔和全電熔爐生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展及推廣，使得玄武巖纖維得到快速發(fā)展。但目前我國的玄武巖纖維總體走的是低端路線(xiàn)，集中在混凝土用短切玄武巖纖維的增強材料。2006年，我國第一條玄武巖纖維生產(chǎn)線(xiàn)由上海俄金玄武巖纖維有限公司開(kāi)發(fā)。

目前，我國約有十多家企業(yè)從事玄武巖纖維的生產(chǎn)，總產(chǎn)能達到100kt以上，多家企業(yè)具有萬(wàn)噸級生產(chǎn)線(xiàn)，包括吉林通鑫、河南登封電廠(chǎng)集團、四川玻纖集團、四川謙宜、貴州石鑫等，但是多數企業(yè)的實(shí)際產(chǎn)量在數百到數千噸。

我國玄武巖纖維的實(shí)際總產(chǎn)量為20～30kt，規格多在10～20μm之間，每噸價(jià)格在1.2萬(wàn)～2萬(wàn)元，主要應用在水泥混凝土、瀝青混凝土、車(chē)輛交通、高溫濾袋及保溫氈等方面。

國內玄武巖纖維生產(chǎn)企業(yè)目前仍然處于低價(jià)同質(zhì)化競爭階段，對如何提高玄武巖纖維性能，仍需要進(jìn)一步探索。1200孔及以上大絲束拉絲技術(shù)仍不穩定，需要從原料、熔化及成纖工藝等多方面出發(fā)攻克技術(shù)難題。只有解決了大絲束拉絲技術(shù)，才能提高玄武巖纖維的質(zhì)量穩定性，真正發(fā)揮玄武巖纖維高強度、高模量等特點(diǎn)，拓寬其應用范圍，突破玄武巖纖維發(fā)展的瓶頸。表9總結了我國玄武巖纖維主要的生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)情況及特點(diǎn)。

表 我國玄武巖纖維主要生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)情況及特點(diǎn)

三、高性能纖維目前存在問(wèn)題

我國高性能纖維研制起步并不晚，但由于經(jīng)費投入、原材料、裝備、人才等復雜的原因進(jìn)展一直較緩慢，近10年來(lái)雖取得了很大的進(jìn)步，但在產(chǎn)品性能穩定性、生產(chǎn)成本、規模及應用水平方面與日本、美國等發(fā)達國家仍有明顯差距，其主要共性科學(xué)問(wèn)題是高性能纖維近程、遠程和宏觀(guān)結構（即分子鏈分布、體系純度、凝聚態(tài)結構、纖維表面結構）的不均勻性引起的產(chǎn)品可紡性、物化性能和批次穩定性不足。目前主要存在的主要問(wèn)題總結如下：

高端纖維仍存在代差，自主保障能力亟待加強。國外航空航天領(lǐng)域已經(jīng)大規模應用以T800級碳纖維為主要增強體的第二代先進(jìn)復合材料，而我國總體上仍處在第一代先進(jìn)復合材料的擴大應用、第二代先進(jìn)復合材料的考核驗證階段。高強高模、超高模量碳纖維、差異化對位芳綸（超高強型、超高模型、中等模量型、高黏結型、抗疲勞型等）、高強和無(wú)蠕變UHMWPE纖維、高性能雜環(huán)芳綸Ⅲ生產(chǎn)技術(shù)尚未突破，不具備自主保障能力，在高性能無(wú)機纖維等領(lǐng)域，同樣存在高端產(chǎn)品缺乏、質(zhì)量一致性差等問(wèn)題。

高性能纖維產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟度不夠，大規模高端裝備與成套工藝仍未完全突破。高性能纖維產(chǎn)業(yè)是一個(gè)生產(chǎn)工藝與裝備高度耦合的長(cháng)流程精細產(chǎn)業(yè)，國內尚未完全掌握大規模成套生產(chǎn)工藝技術(shù)。

現階段國產(chǎn)碳纖維生產(chǎn)仍以12K及以下小絲束產(chǎn)品為主，大絲束、低成本碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)尚未全面突破，而國外已開(kāi)始將大絲束低成本與小絲束高質(zhì)量的生產(chǎn)技術(shù)融合，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。芳綸（對位芳綸、間位芳綸、雜環(huán)芳綸Ⅲ）在產(chǎn)品性能與穩定性、生產(chǎn)效率、產(chǎn)業(yè)規模、應用領(lǐng)域等方面還存在差距。

UHMWPE纖維單線(xiàn)產(chǎn)能低，投資成本高、生產(chǎn)效率低、能耗高，規?；统杀旧a(chǎn)還難以實(shí)現。PPS纖維和聚芳酯纖維缺乏千噸級產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)和裝備。此外，高性能纖維的產(chǎn)業(yè)化成套裝備設計與制造能力不足，缺乏設計/仿真模擬工程師，設計/模擬軟件依賴(lài)進(jìn)口，基礎工業(yè)技術(shù)（如機 械加工）、精密設備（如計量泵、噴絲板）、裝備原材料質(zhì)量（如高強度鋼、耐腐蝕鋼材料等） 與國外存在明顯差距，導致國內自主裝備在精度、效率和使用壽命上不足，設備運行穩定性差、故障率高，制約我國高性能纖維產(chǎn)品性能穩定與提升以及生產(chǎn)成本控制。

基礎研究投入不足，部分關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題尚未探明，缺乏前沿產(chǎn)品創(chuàng )新開(kāi)發(fā)動(dòng)力。在國家政策扶持和重大任務(wù)的牽引下，我國高性能纖維參照、仿制國外產(chǎn)品開(kāi)展研究工作，以產(chǎn)品研制為主，著(zhù)重解決國家重大需求和應用急需。

高校與研究機構研發(fā)通常以型號產(chǎn)品為依托，高性能纖維材料成分-結構-工藝-性能之間的深層次關(guān)系規律尚未全面掌握，必要的基礎科學(xué)機理與理論尚未揭示清楚，導致面臨新的應用需求時(shí)缺乏理論支撐，自主創(chuàng )新能力不足。企業(yè)疲于盲目擴產(chǎn)，投入研發(fā)經(jīng)費嚴重不足，如碳纖維目前國內可工業(yè)化的產(chǎn)品僅有幾個(gè)牌號，而日本東麗有近20個(gè)產(chǎn)品型號。

健全的產(chǎn)業(yè)體系尚未形成，仍存在低水平重復、無(wú)序競爭現象。目前我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)體系尚不完整，關(guān)鍵裝備與配套材料、重要原材料、產(chǎn)品標準和檢測評價(jià)環(huán)節薄弱。

在航空航天、國防軍工等領(lǐng)域應用的總體規模較小，難以驅動(dòng)高性能纖維及復合材料全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展與完善，在以汽車(chē)、壓力容器、軌道交通等為代表的工業(yè)領(lǐng)域仍未實(shí)現大規模應用。在國家政策支持和高科技領(lǐng)域投資沖動(dòng)等多重因素刺激下，目前仍存在低水平重復、脫離產(chǎn)業(yè)實(shí)際的投資亂象，項目水平參差不齊，不僅造成大量國家和社會(huì )資源占用與浪費，同時(shí)不利于行業(yè)競爭力和可持續產(chǎn)業(yè)生態(tài)的形成。

四、高性能纖維未來(lái)發(fā)展

高性能纖維是我國國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設不可或缺的戰略性新材料。近年來(lái)，我國高性能纖維在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、產(chǎn)品品種質(zhì)量、市場(chǎng)化應用等方面取得快速發(fā)展，高性能纖維已成為制造業(yè)提升的新動(dòng)力，我國逐步成為全球品種覆蓋面最廣的高性能纖維生產(chǎn)和消費大國。

這突出表現在：一是高性能纖維的國產(chǎn)化打破了日、 美等發(fā)達國家長(cháng)期對我國的技術(shù)封鎖和市場(chǎng)壟斷， 為我國制造業(yè)核心競爭力提升注入了新動(dòng)力，對航空航天、國防軍工、風(fēng)力發(fā)電、 土木建筑、汽車(chē)輕量化、海洋工程、境保護等領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展做出了重大貢獻。

相關(guān)資料顯示，汽車(chē)車(chē)身重量每減輕100kg，則O2排放量減少約 5g/km；飛機機身重量每減少20%，則每年CO2排放量減少約 140噸。在碳達峰、 碳中和政策背景下， 碳纖維已應用于光伏、風(fēng)電、 氫能等綠色清潔能源領(lǐng)域， 正逐步成為實(shí)現 “雙碳” 戰略目標的重要途徑之一。

二是隨著(zhù)國產(chǎn)高性能纖維市場(chǎng)認可度持續提高， 不僅主要企業(yè)經(jīng)濟效益不斷好轉，逐漸步入良性發(fā)展階段，同時(shí)高性能纖維及其制品出口量也不斷增長(cháng)， 產(chǎn)品的國際市場(chǎng)競爭力持續增強。

以碳纖維行業(yè)為例， 2012年威海光威復合材料股份有限公司首次實(shí)現碳纖維企業(yè)盈利，2016年中復神鷹碳纖維股份有限公司首次實(shí)現碳纖維企業(yè)在民用領(lǐng)域盈利。2002年在新冠疫情持續肆虐的大背景下，我國碳纖維行業(yè)逆勢而上，持續保持產(chǎn)銷(xiāo)兩旺，業(yè)績(jì)不斷增長(cháng)，連續兩年實(shí)現了全行業(yè)盈利。

2022年5月，工業(yè)和信息化部、發(fā)改委兩部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于化纖工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見(jiàn)》，其中提到推動(dòng)化纖工業(yè)創(chuàng )新能力不斷增強，行業(yè)研發(fā)經(jīng)費投入強度達到2%，高性能纖維研發(fā)制造能力滿(mǎn)足國家戰略需求。

提升高性能纖維質(zhì)量一致性和批次穩定性，進(jìn)一步擴大高性能纖維在航空航天、風(fēng)力和光伏發(fā)電、海洋工程、環(huán)境保護、安全防護、土工建筑、交通運輸等領(lǐng)域應用。2022年9月，工業(yè)和信息化部、國資委、市場(chǎng)監管總局、知識產(chǎn)權局等四部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《原材料工業(yè)“三品”實(shí)施方案》，提出到2025年，原材料品種更加豐富、品質(zhì)更加穩定、品牌更具影響力。

高溫合金、高性能特種合金、半導體材料、高性能纖維及復合材料等產(chǎn)品和服務(wù)對重點(diǎn)領(lǐng)域支撐能力顯著(zhù)增強。盡管在高端領(lǐng)域我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng )新能力還有待提升，但國內企業(yè)已在探索核心技術(shù)，逐漸打破國外壟斷，國產(chǎn)化率有望穩步提升。

2023年8月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《新產(chǎn)業(yè)標準化領(lǐng)航工程實(shí)施方案（2023-2035年）》，提到研制高性能纖維專(zhuān)用料等先進(jìn)高分子材料標準，研究性能表征與測試方法標準。

為推動(dòng)我國高性能纖維產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，提高其國際競爭力，建議：

加強頂層設計，強化政府主導作用。當前面臨國際大環(huán)境的急速變化，應由國家相關(guān)部委和行業(yè)協(xié)會(huì )牽頭，謀劃我國高性能纖維行業(yè)發(fā)展新路徑，保障行業(yè)的穩健發(fā)展，防止同質(zhì)產(chǎn)能增長(cháng)過(guò)快，避免走常規纖維發(fā)展的老路，影響行業(yè)未來(lái)可持續發(fā)展。支持科技研發(fā)和示范應用，堅持長(cháng)期投入，鼓勵迭代和穩定性發(fā)展，推動(dòng)創(chuàng )新產(chǎn)品的研發(fā)和規?；瘧?，以高性能纖維材料技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級。

加強研發(fā)創(chuàng )新，深化產(chǎn)學(xué)研相結合。加大自主創(chuàng )新，注重協(xié)同創(chuàng )新，構建以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導向、產(chǎn)學(xué)研結合的技術(shù)創(chuàng )新體系，增強內生動(dòng)力，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。加大力度解決制約行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的共性難題，重點(diǎn)關(guān)注短板問(wèn)題，加強高品質(zhì)原輔料、關(guān)鍵裝備和零部件等研發(fā)，增強產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈的自主可控能力，掌握高性能纖維成分-結構-工藝-性能之間的深層次關(guān)系規律，全面提升自主創(chuàng )新能力。

擴大生產(chǎn)規模，開(kāi)發(fā)低成本工藝技術(shù)。在聚焦產(chǎn)品性能和研發(fā)高附加值產(chǎn)品的同時(shí)，重視開(kāi)發(fā)各種成型工藝技術(shù)，進(jìn)一步降低成本，強化收益能力。生產(chǎn)成本決定了市場(chǎng)容量和應用，加快低成本技術(shù)的開(kāi)發(fā)，有利于擴大應用范圍。擴大生產(chǎn)規模，提高單線(xiàn)生產(chǎn)能力，可進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，從而提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。

針對市場(chǎng)需求，加大應用技術(shù)開(kāi)發(fā)。通過(guò)“下游”帶動(dòng)“上游”，形成具有自主知識產(chǎn)權的系列化產(chǎn)品，加強與配套產(chǎn)業(yè)的溝通合作，從制成品的設計端開(kāi)始就積極融入下游客戶(hù)的研發(fā)工作中，高效地將高性能纖維的優(yōu)異性能最大化地體現在應用場(chǎng)景中，真正實(shí)現其性能與下游應用的精準匹配。

建立監測體系，把握行業(yè)動(dòng)態(tài)。健全高性能纖維產(chǎn)業(yè)統計，聚焦行業(yè)數據研究，加強行業(yè)管理和引導，規劃發(fā)展，制定和完善行業(yè)準入條件，發(fā)布產(chǎn)品指導目錄，避免盲目發(fā)展與低水平重復建設，鼓勵推動(dòng)各生產(chǎn)廠(chǎng)家之間協(xié)同聯(lián)動(dòng)、深入溝通，引導高性能纖維產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。

加強標準建設，推動(dòng)參與國際競爭。聚焦高性能纖維國家標準及行業(yè)標準建設，包括碳纖維、芳綸纖維、聚酰亞胺纖維、聚芳酯纖維、聚苯硫醚纖維、UHMWPE纖維等及其各類(lèi)下游制品的方法標準以及產(chǎn)品標準，以規范國內高性能纖維產(chǎn)品，推動(dòng)產(chǎn)品進(jìn)入國際市場(chǎng)、參與國際競爭。