一、芳綸纖維實現國產化替代,供給能力明顯改善
根據觀研報告網發布的《中國芳綸纖維行業現狀深度研究與發展前景分析報告(2024-2031年)》顯示,芳綸纖維一般指芳香族聚酰胺纖維,全稱為聚苯二甲酰苯二胺,與碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維并稱世界三大高性能纖維。與顏色黑亮的碳纖維不同,芳綸的顏色呈金黃色,被譽為“黃金絲”。芳綸纖維因具有相對密度小、高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、絕緣性等特性,被廣泛應用在航空航天、軍事防護裝備、光學纖維保護增強、橡膠增強、環保等領域,擁有廣闊的發展前景。
芳綸纖維應用領域
應用領域 | 具體應用情況 |
航空航天 | 芳綸纖維強度高、并具有一定的耐腐蝕性,可用于火箭發動機殼體及飛機、航天器的機身、主翼、尾翼等結構件的制造。隨著航天材料要求越來越苛刻,芳綸纖維逐漸由承受沖擊力的結構部件發展到二次結構材料,如機艙門窗、整流罩體表面以及機內天花板、隔板、艙壁、行李架、座椅等。其實芳綸纖維在飛機上的廣泛應用還與芳綸纖維質量輕的特點密不可分,有資料記載,采用芳綸纖維復合材料可使飛機減重30%。 |
軍事領域 | 芳綸纖維堅韌耐磨用于制造坦克裝甲車,經得起反復撞擊,大大提高其防護性能。若采用玻璃鋼,防護性能相當時質量比用kevlar材料重一半,且韌性不如kevlar層壓薄板好。綜合kevlar薄板與鋼裝甲的性能優勢,采用“鋼—芳綸—鋼”型復合裝甲,可以對700mm厚的反坦克導彈甚至中子彈都具有一定的防護能力。kevlar層壓薄板與鋼鋁板的復合裝甲,廣泛用于坦克、裝甲車、核動力航空母艦及軍艦的防彈板。在防彈背心和頭盔中,加入適量芳綸纖維,可使體積和質量減少的同時防彈效果提高40%,將逐步取代老式尼龍背心和罐性鋼盔。采用芳綸無緯布與高性能聚乙烯薄膜制成的軟質高檔防彈背心,防彈性能和耐熱性均優于聚乙烯纖維。 |
建筑領域 | 芳綸纖維復合材料在建筑領域主要是充當增強材料使用,用芳綸纖維增強水泥,可獲得輕質高強的結構件,有效防止水泥制品開裂;同時芳綸纖維韌性好,可加工成布、索、編織成鋼筋狀,作為水泥增強骨架材料,質量輕強度高,耐腐蝕、抗剪切。國外研究開發用芳綸纖維增強膠粘層壓木梁的技術,采用低級木材取代高級貴重木材而極大地降低成本,性能不比鋼筋水泥構件差且降低了成本。此項技術在歐美國家如美國、德國、日本、澳大利亞等國研究開發較多,應用前景廣闊。 |
安全防護 | 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。隨著材料科學技術及紡織加工技術的發展,阻燃防護服已經由暫時性阻燃整理、半耐久性阻燃整理逐步發展為耐久性阻燃整理以及本質阻燃材料的應用。 |
橡膠補強 | 由于橡膠的彈性大,彈性模量較低,在外力作用下極易產生變形,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。 |
環保領域 | 芳綸具有優異的耐熱性、阻燃性和化學穩定性,可在高溫惡劣環境中長期工作,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,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。在袋式除塵領域,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。 |
電子電氣材料 | 芳綸纖維強度高,可用于光纖加工,當光纖受拉力時不會因伸長變形而影響光的傳輸;若將芳綸纖維與碳纖維復合加工,可用于制作高電壓裝置中降低電場的材料;利用芳綸短切纖維優異的耐磨和非磨耗表面特性,可用于制作電子電器設備上用的制動器(閘)、離合器、斷路器等。還可與天然云母片結合用作耐熱性電機的絕緣材料。纖維介電系數低及電磁波透過率好的性能特點,可制作雷達天線防護罩,再加上芳綸纖維密度低,加入后復合材料的整體厚度降低30%,電磁波透過率提高10%;結合芳綸纖維線膨脹系數低的優勢可與陶瓷匹配,將芳綸與環氧、酚醛、聚酰亞胺等樹脂復合制成層壓基板抗熱脹冷縮效果好。 |
運動器材 | 充分利用芳綸耐高溫、耐疲勞等特性,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。 |
資料來源:中國復合材料工業協會,觀研天下整理
發展芳綸纖維是我國高科技產業發展的關鍵,也是促進航空航天和軍事發展的物質基礎。我國芳綸纖維的研究工作起步于20世紀70年代,相比于國外較晚。自二十一世紀開始,國內芳綸產業化開始突破。2004年,泰和新材實現了間位芳綸的量產,隨后2011年其對位芳綸也實現了工業化。2013年中化國際進軍芳綸產業,并于2022年在高強高模對位芳綸產品方面取得關鍵技術突破,成功實現國產化替代,有力維護了國內通信光纜等產業鏈供應鏈的安全與穩定。
近年隨著芳綸纖維行業逐漸實現工業化,其供給能力明顯改善。目前中化國際擁有5500噸/年對位芳綸產能,高強高模產品占比達到產量的75%。與此同時,中化國際還正在推進2500噸/年對位芳綸擴建項目,預計2024年建成投產,屆時對位芳綸總產能將達到8000噸/年。此外,中芳特纖、儀征化纖、聚芳新材料、河北硅谷化工等企業產能也達到了千噸級。數據顯示,2022年我國芳綸產量3.46萬噸,其中間位芳綸1.65萬噸,對位芳綸1.81萬噸。
未來芳綸國產化水平有望大幅度提升。雖然近年我國芳綸纖維行業供給能力明顯改善,但國產化率仍很低。尤其是對位芳綸,2022年其產量僅占全球不足25%。而間位芳綸雖產量相對較高,但面臨著高端化程度不足,呈現低端出口高端進口的結構化問題。預計隨著國內自主研發不斷深入,泰和新材為首的企業陸續突破相關生產技術,芳綸國產替代進程加快,未來芳綸國產化水平有望大幅度提升。
二、對位芳綸、間位芳綸是市場主流產品
芳綸纖維按分子結構大致分對聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)、間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)、含雜原子的雜環芳族聚酰胺纖維、以及鄰位芳綸的全芳族聚酰胺纖維四種。其中被應用較多的是PPTA和PMIA。
1、對位芳綸:國內企業打破技術封鎖開啟擴產,國產用量占比繼續擴大
對位芳綸(PPTA)全稱是對聚對苯二甲酰對苯二胺,具有良好的耐溫性,在-196℃至220℃條件下可長期使用;強度高,比強度是鋼絲的5-6倍;模量高,比模量是鋼的2-3倍。對位芳綸主要應用于防割手套等安全防護領域,剎車片、芳綸盤根等摩擦密封領域,浸膠簾子布、防割輪胎、輸送帶等橡膠增強領域,以及室內光纜等光纖光纜領域。
一直以來,對位芳綸產能被杜邦和帝人壟斷,這兩家公司對位芳綸產能總計占全球54%。而我國產能占比不足,約占全球29%。在產能不足掣肘下,國內需求無法打開,我國對位/間位需求長期低于國際水平。因此近年以泰和新材、中化國際為首的國內企業不斷加大研發,打破技術壟斷。
隨著以泰和新材、中化國際為首的國內企業逐漸突破技術封鎖開啟擴產,對位芳綸在我國的需求也將逐步打開。根據中國化學纖維工業協會統計數據顯示,2023年,國產對位芳綸用量占比繼續擴大,達到76%。
從應用領域來看,未來對位芳綸在光通信及橡膠領域的需求將保持旺盛。以2021年的數據為例,全球方面,在2021年對位芳綸需求中,30%為車用防摩擦,30%為安全防護、防彈材料領域,15%光纖增強,10%輪胎,10%橡膠。
數據來源:公開數據;觀研天下整理
國內方面,在2021年對位芳綸需求中,40%為光纖增強,30%安全防護,10%汽車膠管,10%繩索。根據泰和新材投資者交流,目前國內光通信領域需求大約5000噸,橡膠板塊(比如浸膠線、大型輸送帶)2000 噸,高附加值方面的工業復合絲約1000多噸;防護大約1000-2000 噸。因此預計我國未來對位芳綸在光通信及橡膠增強領域的需求將逐步增長,且對位芳綸需求年增速將在10%左右。
數據來源:公開數據;觀研天下整理
值得注意的是,由于國內在對位芳綸領域的突破相對較晚,規?;a企業數量有限。因此目前國內也僅有泰和新材、中藍晨光、中芳特纖等幾家企業的產品能夠實現規?;袌?。全球對位芳綸的產能仍主要集中在杜邦公司、帝人等行業巨頭。
全球對位芳綸產能情況
公司名稱 |
地點 |
產能(萬噸) |
杜邦 |
美國、日本、北愛爾蘭 |
31500 |
帝人 |
日本、荷蘭 |
32750 |
Kolon |
韓國 |
15310 |
泰和新材 |
中國山東 |
10000 |
中芳特纖 |
中國山東 |
1000 |
韓國曉星 |
韓國 |
3850 |
韓國泰光 |
韓國 |
1500 |
藍星新材(中國化工子公司) |
中國四川 |
1200 |
儀征化纖(中國石化子公司) |
中國江蘇 |
1000 |
中化國際 |
中國江蘇 |
5000 |
平煤神馬 |
中國河南 |
500 |
合計 |
103610 |
資料來源:行行查;觀研天下整理
2、間位芳綸(PMIA):下游個人防護、鋰電池涂覆帶來成長空間
間位芳綸(PMIA)全稱是間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)。間位芳綸耐溫性好,在-196℃至204℃條件下可長期使用;阻燃性好,可本質阻燃,離火自熄,極限氧指數≥28%;具有絕緣性,芳綸紙耐擊穿電壓達20千伏/毫米,耐溫絕緣性能達到H級(180℃)。
間位芳綸應用十分廣泛,包括工業過濾領域的除塵布袋、水泥除塵、鋼鐵除塵等,安全防護領域的消防服、特殊領域防護服、石油石化和電力防護服等。
目前個人防護、高溫濾材、蜂窩絕緣需求向好,對間位芳綸需求持續拉動。雖然目前國內個人防護領域除消防服與國際接軌、采用芳綸面料外,其它行業的安全防護服裝基本上還是采用棉布或滌綸布阻燃處理面料為主,但其普遍存在洗滌后阻燃性能快速下降、使用壽命短、耐溫低、舒適性差等缺陷。因此隨著《防護服裝阻燃服》(2021.8.1 實施)和《個體防護裝備配備規范》(2022.1.1 實施)等強制性國家標準的發布和實施,產業工裝對間位芳綸的需求將大幅增加。
芳綸用于鋰電涂覆提升鋰電池關鍵性能,間位芳綸需求空間打開。鋰電池涂覆為在鋰電池電芯隔膜或極片進行涂覆的工藝方式,可以提高鋰電池電芯隔膜的耐熱性和抗刺穿能力,并降低涂覆隔膜的含水率,有助于改善鋰電池的倍率性能和循環性能,提升電芯的良品率,并提高鋰電池的安全性能。在涂覆領域,氧化鋁(陶瓷/勃姆石) 涂覆、PVDF涂覆、氧化鋁與PVDF混合涂覆等技術已經廣泛應用。為了進一步提升隔膜性能,近來,LG等率先使用芳綸替代勃姆石進行鋰電池涂覆,預計國內企業也將陸續對該新技術進行布局。因此鋰電池行業發展也將打開間位芳綸需求空間。
近年我國鋰電池行業不斷發展。特別在新能源汽車政策引導下,新能源車產業示范運行推動了動力鋰電池的快速發展,我國鋰電池行業已逐漸發展成為全球規模最大、產業鏈最全、應用領域不斷延伸的朝陽行業。數據顯示,2023年我國鋰電池出貨量達到 885GWh,占全球鋰電池出貨總量 1,202.6 GWh 的 73.6%;相較 2016 年國內出貨量 63.3GWh,占全球 125GWh 出貨總量的 50.6%,均有明顯的增長。
數據來源:公開數據整理,觀研天下整理
三、產業化水平不斷提升,泰和新材成行業“領頭羊”
長期以來,由于芳綸纖維行業具有技術、人才等壁壘,全球市場主要發達國家的少數幾家企業牢牢掌握。相比之下,我國芳綸纖維的研究和開發與發達國家相比嚴重落后,很多生產設備、原料以及產品依賴進口。有相關數據顯示,目前全球間位芳綸年產能為55500噸,主要生產企業包括美國杜邦、泰和新材、日本帝人等。全球對位芳綸年產能為11萬噸,主要生產企業包括日本帝人、美國杜邦、泰和新材、韓國科隆等。而國內間位芳綸和對位芳綸有效產能分別為1.3萬噸/年和1.8噸/年,對位芳綸需求量則約為21500噸??梢姺季]纖維與國外有著較大的差距,尤其是對位芳綸高度依賴進口。
資料來源:中國復合材料工業協會,觀研天下整理
在上述背景下,我國芳綸纖維相關企業不斷加大研發,打破國際核心技術封鎖,攻破技術壁壘,使得產業化水平不斷提升。根據中國化學纖維工業協會統計數據顯示,2023年我國間位芳綸產量約為13000噸,同比增長18.2%;對位芳綸產量約為18000噸,同比增長約50%。
目前,我國已經形成了中化晨光、中芳特纖、儀征化纖、聚芳新材料、河北硅谷化工、蘇州兆達特等一批芳綸龍頭企業。其中泰和新材集團股份有限公司(以下簡稱“泰和新材”)是憑借擁有全球最齊全的芳綸產品、最完整的芳綸產業鏈,以及業內領先的規?;?、一體化生產能力,成為了行業的“領頭羊”。
據了解,泰和新材于2023年在全球率先推出生物基芳綸和再生芳綸,千萬平方米級的芳綸涂覆生產線也實現連續、穩定運轉。擁有全球最齊全的芳綸產品、最完整的芳綸產業鏈,以及業內領先的規?;?、一體化生產能力,是中國高新技術材料行業參與全球高技術競爭的標志性企業之一。其間位芳綸在國內市場的占有率達到60%-70%,且有30%-50%出口;對位芳綸的市場占有率達到40%-50%??梢娞┖托虏膬瀯蒿@著,且已經形成了強勁的國際競爭。
雖然近年我國芳綸纖維行業得到了較快的發展,在纖維技術、產品性能等方面,間位芳綸與國外的水平基本相當,甚至掌握了一些最新的纖維技術,在某些方面處于領先地位。但由于一直以來,國外對我國芳綸裝備進行封鎖,尤其是這幾年,封鎖得更厲害,使得我國與國外相比仍有一定的差距。例如國產裝備在穩定性方面仍有差距,以及在國際化的品牌營銷、市場推廣方面仍需更上一層樓。
對此分析建議,芳綸纖維行業要加強下游應用開發,如布局電池、儲能、輪胎等賽道,服務我國戰略性新興產業發展,打開二次成長曲線。芳綸行業要向碳纖維學習,尋找細分市場、扎根細分市場;要建立產業鏈上下游合作的新模式;企業要大膽、合理使用國產裝備,只有給國產裝備更多機會,才能減少進口依賴,維護產業安全;要善于借鑒常規纖維行業的發展經驗,比如借鑒聚酯滌綸行業信息化、數字化、智能化改造經驗,以及再生纖維素纖維行業社會責任體系建設經驗等,實現行業高質量發展。
四、高性能、集約化、綠色化成芳綸纖維發展趨勢
目前芳綸纖維行業正呈現出高性能、集約化、綠色化發展趨勢,具體如下:
高性能和高附加值芳綸:高性能芳綸在國內仍存在很大市場空白。未來,高性能芳綸是國內芳綸產業發展的主要趨勢之一,行業要加強開發高強高模芳綸、差別化和功能性產品,提高產品附加值。
規模一體化和集約化:我國需要做大做強芳綸上下游產業鏈,通過工程一體化、產業鏈一體化布局,進一步實現芳綸規?;?、低成本。
綠色化:解決芳綸廢品處理難題,開發再生回收技術,實現芳綸循環再利用。目前泰和新材正在加速推進生物基芳綸研發,也在推進廢舊芳綸織物的回收再利用。并于2023年在全球率先實現了‘化學法’再生芳綸的產業化,建成再生芳綸生產線。(WW)

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