L'état de développement et les problèmes des sept fibres à haute performance et le développement futur

L'état de développement et les problèmes des sept fibres haute performance et le développement futur

I. Présentation des fibres hautes performances

Les fibres haute performance sont des fibres chimiques avec une structure physico-chimique, des propriétés et des utilisations particulières, ou avec des fonctions spéciales, généralement avec une résistance à la traction très élevée, un module d'Young, et ont en même temps une résistance à haute température, une résistance aux radiations, une résistance à la combustion, une résistance à haute pression. , acide, alcali, corrosion oxydante et autres caractéristiques, sont largement utilisés dans l'aérospatiale, la défense et l'armée, les transports, le génie industriel, la construction géotechnique et même l'industrie biomédicale et électronique et d'autres domaines.

Les fibres de haute performance constituent une partie importante de l'industrie des nouveaux matériaux et constituent des matériaux clés pour le développement de l'industrie chinoise des fibres chimiques, dont le niveau de développement est lié au développement de l'économie nationale et à la sécurité stratégique nationale.Après des décennies de développement, grâce aux efforts conjoints du gouvernement, des entreprises, des instituts de recherche et des associations industrielles, l'industrie chinoise des fibres à haute performance a accordé une attention particulière à la recherche et au développement de technologies clés, axées sur l'expansion des applications en aval, l'échelle industrielle, les progrès technologiques, la construction de systèmes, etc., et a considérablement réduit l'écart avec les pays développés au cours des 30 dernières années, et a réalisé des progrès décisifs et des réalisations significatives.À l'heure actuelle, la capacité de production nationale de fibre de carbone représente environ 28 % de la capacité de production mondiale totale, l'aramide représente environ 23 % et la fibre de polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé représente environ 66 %.

Dans l'ensemble, les fibres de haute performance de la Chine sont devenues le pays avec la couverture de produits et le champ d'application les plus larges au monde, et l'échelle de production de fibres de carbone, d'aramide et de fibres de polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé et de fibres de basalte se classe parmi les trois premiers. dans le monde, et le niveau technologique, la production et la qualité des produits traditionnels se classent parmi les niveaux avancés du monde.

Le développement rapide des fibres nationales de haute performance pour améliorer la compétitivité de base de l'industrie manufacturière chinoise a donné un nouvel élan à l'aérospatiale, à l'industrie de la défense nationale, à la production d'énergie éolienne, au génie civil et à la construction, aux véhicules légers, à l'ingénierie maritime et à d'autres domaines de haute performance. -le développement de la qualité a apporté une contribution significative.

II.L'état actuel du développement national de l'industrie des fibres à haute performance

Grâce au soutien de la politique nationale et au soutien fort des ministères et commissions concernés, grâce à la mise en œuvre de divers types de projets scientifiques et technologiques, au renforcement des capacités spéciales et à la création d'institutions nationales d'innovation et de recherche, etc., les fibres chinoises à haute performance après des décennies du développement, de la recherche fondamentale, de la technologie et de l'industrie ont fait de grands progrès et ont établi un système complet de préparation de fibres de haute performance, de recherche et développement, de pratique d'ingénierie et d'industrialisation, et continuent de faire des percées, réduisant considérablement l'écart avec les pays développés, et est désormais devenue l'une des industries de fibres hautes performances les plus avancées en Chine.L'écart avec les pays développés est devenu la couverture la plus étendue au monde de variétés de production de fibres à haute performance.Ce qui suit est une introduction à l'état de développement national des principales fibres à haute performance.

1. Fibre de carbone

La recherche et le développement de fibres de carbone à base de polyacrylonitrile en Chine ont une histoire de plus de 60 ans.Au début des années 1960, l'Institut de chimie appliquée de Jilin a commencé à étudier la technologie et le processus de production de fibre de carbone à base de polyacrylonitrile, et a achevé l'usine pilote continue de production de fibre de carbone au début des années 1970.

Après cela, l'Université de Donghua, l'Institut de recherche sur les fibres synthétiques de Shanghai, l'Institut de chimie du charbon du Shanxi de l'Académie chinoise des sciences et d'autres instituts de recherche scientifique, collèges et universités ont également mené des travaux de recherche et de développement sur la fibre de carbone à base de polyacrylonitrile.Après la période de recherche technique concentrée du « 11e plan quinquennal » au « 14e plan quinquennal », les performances de la fibre de carbone nationale de qualité T300 atteignent essentiellement le niveau international et son application dans le domaine aérospatial est en train de devenir mature;La fibre de carbone de qualité T700 pulvérisée à sec et traitée par voie humide a atteint la production de 1 000 tonnes, mais elle est principalement utilisée dans le domaine civil, et son application dans le domaine aérospatial est principalement utilisée dans le domaine civil, et son application dans le domaine aérospatial est pas.La fibre de carbone de qualité T700 pulvérisée à sec et humide a réalisé une production de 1 000 tonnes, mais elle est principalement utilisée dans le domaine civil et son application dans le domaine aérospatial en est à sa phase primaire.

À l'heure actuelle, la Chine est encore en train d'étendre l'application des matériaux composites avancés de première génération avec le T300 et le T700 comme corps de renforcement principal, et l'application technique de la fibre de carbone de qualité T800 est encore en phase de développement, tandis que l'aérospatiale étrangère et d'autres domaines ont déjà appliqué à grande échelle les matériaux composites avancés de 2e génération avec la fibre de carbone de qualité T800 comme corps de renforcement principal.Dans le domaine de la fibre de carbone, notre pays est en position de leader.

La soie brute de fibre de carbone nationale a formé du diméthylsulfoxyde (DMSO), du diméthylacétamide (DMAc), du thiocyanate de sodium (NaSCN), trois types de systèmes de processus de production, la technologie de filage humide par pulvérisation à sec et de filage humide est progressivement perfectionnée et l'efficacité de la production est encore améliorée. ;la technologie de base de la fibre de carbone continue de percer et, sur la base de la réalisation de l'industrialisation des fibres de carbone de qualité T300, de qualité T700, de qualité T800 et de plus de 24K composites industriels sont réalisés successivement.niveau, ainsi que plus de 24K production industrielle de fibre de carbone à grande échelle, en même temps, M40J, M55J et d'autres percées en fibre de carbone à haute résistance et à haut module dans les technologies clés, au stade de l'ingénierie.

Cependant, par rapport au Japon Toray, les produits chinois de la série diméthylsulfoxyde ne couvrent pas encore la même série de variétés de fibres de carbone que le Japon Toray.La technologie de production industrielle de fibres de carbone de niveau T1000 et plus performant n'a pas encore fait une percée complète et ne peut pas répondre efficacement aux besoins de l'industrie aérospatiale et de la défense et d'autres domaines.

Les entreprises chinoises de production de fibres de carbone comptent Zhongfu Shenying, Lightway Group, Hengshen share, Jilin Jinggong, Shanghai Petrochemical, dans les entreprises scientifiques et technologiques de Jane, mais en raison du manque de questions et de lois scientifiques de base, de technologies de base et d'équipements clés pour une -Recherche et développement approfondis, performances des produits et stabilité de la production et écart entre les principales entreprises internationales.Les pompes doseuses de haute précision, les filières résistantes à la corrosion, les fours de graphitisation à ultra haute température et d'autres équipements dépendent toujours des importations.

2.Aramide

(1) Para-aramide

La consommation annuelle nationale de para-aramide est d'environ 1,1 kt, dont la quantité de champ de fibre optique est d'environ 6 000 t, la quantité de matériaux de protection est d'environ 1 000 t, la quantité de champ automobile (tuyau, plaquettes de frein, etc.) est d'environ 2 500 t. , et environ 1 500 tonnes d'autres utilisations industrielles, mais 80 % des produits doivent encore dépendre des importations.

Avec le développement rapide des transports en Chine, des communications par fibre optique, des chemins de fer à grande vitesse, du renforcement de l'aviation, des pneus radiaux automobiles légers avec tissu en corde et plaquettes de frein et d'autres domaines et applications de protection, la demande de para-aramide montrera une situation plus vigoureuse, On s'attend à ce que la demande intérieure de para-aramide atteigne 30 kt en 2025.

Les premiers producteurs chinois de para-aramide comprennent principalement Zhonglan Chenguang, Suzhou Zhaoda, Yantai Taihe et Yizheng Chemical Fiber.2017 Le groupe Sinochem International a commencé à investir dans la production de para-aramide et, avec le soutien technique de l'Université de Donghua, a transféré la ligne de production de para-aramide de Suzhou Zhaoda à Yangzhou et a créé une coentreprise avec elle pour établir Sinochem High- performance Fiber Materials Ltd. et a commencé la construction de la deuxième phase de la ligne de production de 5 kt/a en 2019, qui a été construite avec succès fin 2020. La construction de sa deuxième phase de la ligne de production de 5 kt/a débutera en 2019 et être achevé avec succès d'ici fin 2020, avec une capacité de production totale de 5,5 kt/an.

Yantai Taihe New Material Co., Ltd. a élargi sa ligne de production de para-aramide de 3 kt/an dans la région de Ningxia en 2020, superposée à celle de Yantai de 1,5 kt/an, il y a actuellement une capacité totale de production de para-aramide de 4,5 kt/an, en En outre, Taihe New Material mène un projet de réforme technologique, qui devrait augmenter encore la capacité de production de 1,5 kt/a. Taihe New Material a acquis Minsdale en 2020 pour lever des fonds pour la construction d'une ligne de production de 3 kt/a de haute qualité. -projet d'industrialisation de matériaux performants à base de papier aramide.

(2) Méta-aramide

Le ralentissement du marché en aval du mésoaramide dans son ensemble et les matériaux de filtration dans le domaine de la concurrence féroce, les prix des produits ont baissé, en outre, les prix des matières premières du mésoaramide ont fortement augmenté, les doubles facteurs entraînent une plus grande pression sur les opérations commerciales.

Dans cet environnement de marché, certaines entreprises (dont Guangdong Caiyan et Hangzhou Jiulong) ont fermé leurs lignes de production de mésoaramide, ce qui a entraîné une concentration de l'industrie nationale du mésoaramide.Actuellement, les producteurs nationaux de mésoaramide sont principalement Yantai Taihe New Material Co. et Chaomeis New Material Co. (anciennement Sheng'ou Aramid), avec des capacités de production de 7 kt/an et 5 kt/an, respectivement.

En 2018, en raison de la transition militaire américaine qui a entraîné des tensions d'approvisionnement en fibres DuPont et des tensions d'approvisionnement en matières premières aramides, causées par le fait que la demande du marché du mésoaramide dépasse l'offre, les prix des fibres ont augmenté.En 2019, la production nationale de mésoaramide a atteint une plus grande croissance, le produit est toujours basé sur des matériaux de filtration et des matériaux de protection, la proportion de produits haut de gamme fabriqués dans le pays est encore relativement faible.Le fonctionnement global de l'industrie est stable et les produits évoluent progressivement vers la différenciation, la fonctionnalisation et la mode, élargissant ainsi l'application des domaines haut de gamme.

À l'heure actuelle, les fabricants nationaux de méso-aramide et l'armée coopèrent dans la production de combinaisons de combat, l'armée et la police armée de la grande base de personnel et les dommages de combat à haute fréquence pour ouvrir les canaux digestifs de la production de méso-aramide, mais aussi pour offrent un immense espace de marché.Poussé par la demande du marché, Taihe New Material a annoncé l'ajout d'une ligne de production de mésoaramide de 4 kt/an et a mis en production en août 2021, la capacité de production de mésoaramide de l'entreprise pour atteindre 10 000 tonnes.

(3) Aramide III

La ligne de production d'aramide Ⅲ a été construite pour la première fois par China Blue Chenguang Chemical Research Institute Co., Ltd. en 2009, et a commencé la production des produits des séries Staramid F-368 et F-358, avec des performances comparables à celles des Armos russes, et le capacité de 50 t/a, ce qui résout le problème de « disponibilité » de la localisation de l'aramide hétérocyclique en Chine et comble le vide en Chine.Le blanc domestique.

Après 2013, China Blue Chenguang a commencé à se consacrer à la recherche et au développement de la technologie de production d'aramide Ⅲ de deuxième génération et a obtenu un échantillon de fibres de qualité kilogramme au début de 2015, avec d'excellentes propriétés mécaniques.Après cela, la conception de l'ensemble de filage a été encore optimisée et le filage d'un câble de 200 à 300 tex à position de filage unique a été réalisé, avec le même niveau de performance que le câble de 75 à 100 tex, c'est-à-dire que la densité du câble échoué a été multipliée par 3.

À l'heure actuelle, la résistance à la traction nationale de l'aramide Ⅲ de 5,0 GPa, le module d'élasticité de 130 ~ 160 GPa, la performance de la production nationale en lots de fibres organiques dans le premier, au niveau des produits en lots russes Rusar, a été une stabilisation par lots de la production et utilisé dans le domaine de l’industrie militaire, pour répondre aux besoins urgents de la défense nationale, revêt une grande importance.En plus du Chenguang bleu, les sociétés nationales et Guangdong Caiyan Co., Ltd. et Sichuan Huiteng Technology Co., Ltd. et la sixième Académie des sciences et technologies aérospatiales de Chine 46 ont mené des travaux de recherche et de développement sur l'aramide hétérocyclique.

En 2008, les principaux projets nationaux de recherche scientifique et technologique du « Neuvième plan quinquennal » entrepris par le projet d'aramide hétérocyclique Caiyan de Guangdong et le projet de développement de la matière première de base du projet de développement du monomère d'aramide hétérocyclique M-3 ont reçu l'acceptation du ministère des Sciences et des Sciences. Technologie.2010, la recherche et le développement indépendants de la production de Sichuan Huiteng du produit appelé « Fusite » aramide hétérocyclique ont passé le test des institutions nationales faisant autorité et ont développé davantage les profils de plaques composites d'aramide hétérocyclique et les composants moulés, a maintenant 50 t/a d'aramide Ⅲ et Capacité de production de matériaux composites avancés de 100 t/an d’aramide Ⅲ.

La Sixième Académie chinoise des sciences et technologies aérospatiales 46 a commencé à étudier l'aramide hétérocyclique F-12 dans les années 1990, grâce au processus de polymérisation - filage - post-traitement des fibres, continue d'optimiser et d'améliorer le succès de la recherche en 1999, suivie d'un projet pilote de 3 t/a. , 5 t/a d'amplification et 20 t/a d'industrialisation et de technologie d'application de produits, le premier à concevoir et développer une variété de spécifications des fibres F12 et de leurs tissus en Chine, et ses performances ont atteint le niveau avancé international, avec une capacité de 50 t /a matériaux composites avancés.Elle a atteint le niveau avancé international avec une capacité de production de 50 t/an et se prépare récemment à étendre sa capacité de production de F-12 à 100 t/an pour répondre à la demande chinoise en matière d'armes aérospatiales et stratégiques haut de gamme.

3. Fibre UHMEPE

Avec le développement de la fibre UHMWPE dans les produits militaires et civils, en particulier un grand nombre de divers types de câbles, de textiles de maison et d'autres domaines d'application, la demande intérieure de fibre UHMWPE augmente régulièrement et la capacité de production de fibre s'étend progressivement.2010 Il y a plus de 20 fabricants chinois de fibres UHMWPE, avec une capacité de production totale de 17 kt/a, au développement de plus de 30 jusqu'en 2015, avec une capacité totale de 26,6 kt/a.

Cependant, parmi plus de 30 producteurs de fibres UHMWPE, il n'existe que 8 entreprises avec une capacité de production annuelle de 1 000 tonnes, et la plupart d'entre elles ont une capacité d'environ 300 t/a seulement, avec un seul produit et des coûts de production élevés.

En 2016, Jiangsu Jiujiu a acheté le brevet de l'Université de Donghua et a commencé à construire une ligne de production de fibres UHMWPE, devenant ainsi la première entreprise nationale avec une échelle de production de 10 000 tonnes de fibres UHMWPE, et ses produits fibreux ont été mis sur le marché, ce qui a déclenché une guerre des prix des fibres UHMWPE nationales.Par la suite, certaines entreprises dotées de technologies et de processus arriérés se sont progressivement retirées du marché des fibres UHMWPE, tandis que certaines d'entre elles ont reconstruit leur ligne de production de fibres en restructurant ou en absorbant des capitaux, et un certain nombre de nouvelles entreprises ont investi dans l'industrie des fibres UHMWPE.

À l'heure actuelle, la capacité de production de fibres UHMWPE de JiuJiu a atteint 16 kt/a.En outre, le groupe Shandong Ruyi a annoncé en 2018 son intention d'investir dans la construction d'une ligne de production de fibres UHMWPE, d'une capacité de production de 10 kt/an ;Zhejiang YiJu et Jiangsu Leader ont également commencé à investir dans l'industrie des fibres UHMWPE après 2018, avec une capacité de production attendue de plus de 3 kt/an.Après l'achèvement de toutes les lignes de production de ces entreprises, la capacité de production de fibres UHMWPE de la Chine dépassera 60 kt/an, représentant les 3/4 de la capacité de production mondiale.

La compétitivité des fibres et des produits UHMWPE nationaux sur le marché international s'est également améliorée et les exportations du commerce extérieur ont progressivement augmenté de 50 % à plus de 70 %.À l'heure actuelle, il existe plus de 20 entreprises nationales de production de fibres UHMWPE, dont la capacité de production est supérieure à 1 000 tonnes, comme le montre le tableau 8.

Fibre 4.PPS

Les fabricants nationaux de résine de sulfure de polyphénylène sont principalement Zhejiang Xinhecheng, Chongqing Poly Lion, Inner Mongolia Panxun et Zhuhai Changxian.En octobre 2020, le ministère du Commerce a publié une politique sur les quatre importations de PPS aux États-Unis, au Japon, en Corée du Sud et en Malaisie, la mise en œuvre du formulaire de dépôt de mesures antidumping, a considérablement augmenté le prix des produits importés, incitant les États-Unis à entreprises pour améliorer la rentabilité du produit, pour l'industrie chinoise de la résine PPS Développement rapide de l'industrie chinoise de la résine PPS pour fournir la base.

Zhejiang Xinhecheng, la production de poly lion de Chongqing représentait 9,6% de la production mondiale et 6,4%, l'avenir devrait accroître la capacité de production pour devenir une capacité de production mondiale de PPS des cinq plus grandes entreprises.Cependant, étant donné que les applications de l’industrie de la fibre PPS ne sont pas entièrement développées, la demande est bien inférieure à l’application de la résine PPS dans le domaine électrique et électronique.Par conséquent, la société Chongqing Poly Lion se concentre principalement sur la recherche sur les matières premières de moulage par injection PPS, la recherche sur les produits en tranches de qualité fibre est moindre, sur un seul produit.

À l'heure actuelle, seul Zhejiang Xinhecheng a construit une ligne de production de résine de qualité fibre d'une capacité de 5 kt/a, la production d'une variété de numéros de lots de qualité soufflée par fusion, de copeaux de qualité fibre discontinue, mais son manque de qualité filament et de copeaux de filature de qualité modifiée, qualité des produits en fibres. est inférieur au niveau international.

En outre, seules les sociétés Zhejiang Xinhecheng et Sichuan Anfer Polymer Material Technology Co., Ltd. peuvent réaliser une production continue de fibres discontinues de PPS, avec une capacité de 5 kt/an et 3 kt/an respectivement ;Jiangsu Ruitai Science and Technology Co., Ltd. et d'autres producteurs de fibres discontinues tels que Sichuan Deyang Technology Co.

En 2016, Suzhou Jinquan New Materials Co., Ltd. et l'Université de Donghua ont entrepris conjointement la transformation des réalisations scientifiques et technologiques dans la province du Jiangsu, pour parvenir à la modification de la recherche sur les fibres discontinues PPS, et ont construit une ligne de production flexible de 3 kt/an, améliorant considérablement le caractère ignifuge des fibres PPS, la température et la durée de vie de service, et améliorer la compétitivité des fibres discontinues PPS sur le marché international, mais en raison de la pénurie de matières premières pour les résines de qualité fibre, il n'est pas possible de maintenir la production.

En résumé, la technologie de production par polymérisation de la résine PPS nationale s'est accumulée dans une certaine mesure et, sous le double soutien de la politique nationale et de la demande du marché, l'échelle industrielle s'est progressivement étendue et la part de marché a été considérablement augmentée, mais là il existe toujours des problèmes tels qu'un niveau inférieur de technologie de production, moins de catégories de produits, le manque de produits de qualité filamentaire et soufflé par fusion, et un niveau inférieur au niveau avancé international des produits haut de gamme ;en ce qui concerne l'industrie des fibres, la capacité de production de puces de fibres haut de gamme est insuffisante, le champ d'application du marché est étroit et la capacité de production de fibres de qualité moyenne est inférieure au niveau avancé international.Dans l'industrie des fibres, la capacité de production de tranches de fibres haut de gamme est insuffisante, le champ d'application du marché est étroit, l'environnement concurrentiel du marché des produits bas de gamme est médiocre et le marché des applications haut de gamme fait cruellement défaut.

Champ de sacs filtrants à suie à haute température, bien qu'il reste encore plus de 50 % du marché vacant, mais avec l'optimisation et la mise à niveau de la technologie des précipitateurs électrostatiques et le nouvel impact sur le marché des fibres haute performance, la saturation du marché des fibres PPS, le besoin urgent d'élargir le domaine d'application.Les clusters industriels, basés sur une concurrence féroce sur le marché et des difficultés dans le processus de production de fibres, une concurrence conventionnelle sur les prix des produits, de faibles bénéfices, un seuil d'entrée élevé, la plupart des petites et moyennes entreprises sont obligées de se transformer et de se développer, il est difficile d'obtenir l'effet de cluster industriel, le développement de haute qualité du PPS domestique à vitesse lente.

5. Fibre PBO

La recherche nationale sur la fibre PBO a commencé à la fin des années 1980, l'Université des sciences et technologies de Chine orientale a pris la tête de l'étude des monomères et polymères PBO, la résistance à la traction de la fibre préparée n'est que de 1,20 GPa, le module de 10 GPa, la performance est loin d'atteindre le niveau de fibre Kevlar.En raison du monomère chlorhydrate de 4,6-diaminorésorcinol (DAR), le monomère de synthèse du PBO, est entièrement dépendant des importations, ce qui est coûteux, limitant la recherche liée au PBO, et la recherche sur les fibres de PBO a été interrompue à plusieurs reprises.Afin de combler cette lacune, l'État a inclus les fibres hautes performances PBO comme matériau clé du programme national de soutien 863.

Dans ce contexte, l'Université des sciences et technologies de Chine orientale, l'Université Jiao Tong de Shanghai, l'Institut de technologie de Harbin et d'autres recherches spéciales sur la synthèse du monomère DAR ;L'Institut de technologie de Harbin, l'Université des sciences et technologies de Chine orientale, l'Université de Donghua et d'autres unités de recherche sur la polymérisation et la préparation des fibres du PBO, ainsi qu'un certain nombre d'autres instituts de recherche sur les applications et les matériaux de renforcement pour la recherche sur le PBO.

Après deux à trois décennies de développement, les universités et instituts de recherche nationaux ont réalisé des progrès dans la synthèse et le filage des polymères PBO.L'Université Donghua et l'Université Jiao Tong de Shanghai depuis 1999 ont commencé à mener des recherches sur la polymérisation du PBO et la formation de fibres, ont conquis la technologie de synthèse et de purification des monomères, ont conçu et fabriqué pour le système de polymérisation à haute viscosité d'agitateurs spéciaux, ont inventé l'extrusion de réaction PBO - Filature de cristaux liquides processus intégré, pour la première fois en Chine, a construit avec succès une ligne d'essai de fibres PBO à l'échelle d'une tonne, achevée en 2005, le projet a été identifié, la synthèse et la filature de polymères PBO résultantes.Évaluation, produit une viscosité caractéristique du polymère PBO de 25 dL/g ou plus, une résistance de 4,16 GPa, un module de 139 GPa ;après cela, continuer à étendre le test, à l'échelle originale pour améliorer et étendre la production de polymérisation PBO, ligne pilote de filage construite à l'échelle de 5 t, achevée en 2008 l'évaluation du projet, la production de résistance des fibres PBO s'est stabilisée à 4,95 GPa ou plus, proche du niveau du produit japonais en fibre Toyobo.

Vers 2016, l'Institut de technologie de Harbin a synthétisé le trichlorobenzène comme matière première avec une pureté de monomère DAR de 99,5 % ou plus, en utilisant le monomère pour la polymérisation du PBO et le filage, une résistance à la traction des fibres de PBO filées de 5,0 GPa, un module de 240 GPa.

Dans l'industrialisation de la fibre PBO, le pays a également réalisé des progrès importants ces dernières années, plusieurs entreprises de production de fibre PBO ont été mises en production.Au cours de la période du 12e plan quinquennal, China Blue Chenguang Chemical Co., Ltd. a construit une petite ligne pilote militaire de fibres PBO d'une capacité de 2 t/an, dont la résistance des fibres est stable à plus de 5,2 GPa, et est en train de l'étendre à 20 t/an. capacité.

En janvier 2018, Chengdu New Morning New Material Technology Co., Ltd. a investi environ 500 millions de yuans pour construire une ligne de production de fibres PBO haute performance avec une production de 380 t/a, qui est actuellement la plus grande ligne de production en Chine ;en août 2018, le projet de fibre spéciale PBO haute performance de Jiangsu Zhonghui Special Fiber New Material Company a été testé avec succès, et la première phase du projet a une capacité de production de 50 t/a ;la même année, Zhongke Jinqi New Material Science and Technology Co. Ltd. a investi 145 millions et construit une ligne de production de 150 t/an de PBO.

Ces dernières années, l'Institut des matériaux non métalliques du Shandong pour la demande militaire et l'Université de Donghua, pour promouvoir conjointement l'industrialisation de la construction de fibres PBO, ont construit en 2021 à Jinan, dans la province du Shandong, une centaine de tonnes de lignes de production de fibres PBO.D'un point de vue global, le pays en est encore aux premiers stades de l'industrialisation de la fibre PBO, avec moins de produits sur le marché, mais encore à développer.

6. Fibre de carbure de silicium

Afin de briser le blocus strict des États-Unis, du Japon et d'autres pays développés sur la technologie des fibres SiC et les produits, l'Université nationale de technologie de la défense a pris à partir de 1980 la tête de la préparation de fibres SiC continues dans la recherche du pays, indépendante la recherche et le développement et la création de la première ligne de test de production nationale de fibres SiC continues, dans la synthèse des précurseurs, le filage, la non-fusion et le frittage, etc., ont permis d'obtenir des produits et des technologies dotés de droits de propriété intellectuelle indépendants.

Les performances des fibres SiC continues de première et deuxième génération de type KD préparées se situent au niveau national et international avancé, qui ont été utilisées par de nombreuses unités de recherche et départements d'application dans l'aviation nationale, l'aérospatiale et d'autres domaines, et ont a reçu le premier prix du progrès scientifique et technologique de l'armée (2014), le premier prix de l'invention technologique de la province du Hunan (2014) et le deuxième prix du progrès scientifique et technologique national (2015).

Pour le développement de fibres SiC de troisième génération, par pré-frittage par hydrodécarburation, des fibres SiC continues de troisième génération de type KD-S avec un rapport presque stœchiométrique ont été préparées, et les performances étaient comparables au niveau des fibres Hi-Nicalon S du Japon. , qui utilisait également le procédé d'hydrodécarburation ;la technologie de frittage et de densification à haute température des fibres SiC a été conquise en 2016, et c'est la première fois en Chine que le rapport continu à haute cristallinité proche de la stœchimétrie des fibres SiC, c'est-à-dire les fibres KD-S, a été préparé avec succès.Fibre SiC, c'est-à-dire fibre SiC de troisième génération de type KD-SA, qui est comparable au niveau de la fibre SiC étrangère de troisième génération Tyranno SA en termes de composition et de structure, de résistance aux températures élevées et de résistance au fluage.

À l'heure actuelle, la fibre a été produite en petits lots et fournie aux départements d'application pour utilisation, comblant ainsi les lacunes du pays, de sorte que la Chine est devenue le troisième pays au monde capable de préparer un rapport cristallin proche de la stœchiométrie élevé de fibres SiC continues. .

Université de Xiamen à partir de 2002 dans la préparation du domaine de recherche sur les fibres SiC continues, en utilisant la méthode de réticulation par irradiation par faisceau d'électrons pour obtenir une faible teneur en oxygène de la deuxième génération de fibres SiC continues, et en utilisant l'irradiation par faisceau d'électrons puis la méthode d'hydrodécarbonisation pour préparer la troisième -fibres SiC continues de génération similaire aux fibres japonaises Hi-Nicalon S, la composition, la structure et les performances des fibres sont comparables aux fibres japonaises correspondant au niveau des deuxième et troisième générations de fibres SiC continues.La composition, la structure et les performances de la fibre sont comparables à celles des fibres SiC continues correspondantes de deuxième et troisième génération en provenance du Japon.

Depuis 2015, l'Institut des matériaux de Ningbo de l'Académie chinoise des sciences (NIMCS) développe des fibres SiC de troisième génération similaires aux fibres japonaises Hi-Nicalon S en réponse aux besoins des applications de l'industrie nucléaire.En outre, l'Institut des procédés de l'Académie chinoise des sciences a mené des recherches pertinentes sur les fibres SiC à phase complexe contenant du zirconium, et l'Université de Zhongnan a mené des recherches pertinentes sur les fibres SiC contenant du béryllium.

En termes d'industrialisation, en 2005, Suzhou Saifi Group Co., Ltd. s'est associée à l'Université de technologie de la défense nationale pour transformer les résultats, et en 2010, pour la première fois en Chine, elle a réalisé l'industrialisation de fibres SiC continues.2016, Ningbo Zhongxing New Materials Co., Ltd. a signé un accord de coopération avec l'Université de technologie de la défense nationale pour réaliser l'industrialisation de la deuxième génération de fibres SiC continues et a complété la ligne de production du pionnier polycarbonate-silane avec un capacité de 40t/a et 10t/a du pionnier polycarbonate-silane.ligne de production de carrosserie et ligne de production continue de fibres SiC de deuxième génération de 10 t/a (Shincolon-II).

En 2019, la société a signé un accord de coopération avec l'Institut de technologie des procédés de l'Académie chinoise des sciences pour transformer la fibre SiC à phase complexe continue de deuxième génération (Sericafila Z) ainsi que la fibre SiC à phase complexe continue de troisième génération. (Séricafila ZB).Depuis sa création en 2015, Fuzhanya New Material Co., Ltd. a coopéré avec l'Université de Xiamen pour construire la ligne de production industrialisée de fibre SiC de deuxième génération et de fibre SiC de troisième génération d'une capacité de 10 t/a.En 2018, Hunan Boxiang New Material Co., Ltd. a construit la capacité de 10 t/an de fibre SiC contenant du béryllium avec des droits de propriété intellectuelle indépendants (10 t/an de fibre SiC contenant du béryllium) grâce à la transformation des réalisations scientifiques et technologiques de Central Université du Sud.Ligne de production de fibres de carbure de silicium contenant du béryllium de 10 t/an.

7. Fibre de basalte

En 2002, le ministère de la Science et de la Technologie inclura « les fibres continues de basalte et ses matériaux composites » dans le « programme 863 », afin de renforcer les droits de propriété intellectuelle indépendants du mélange gaz-électrique et de la fusion tout électrique. développement et promotion de la technologie de production de fours, de sorte que le développement rapide de la fibre de basalte.Mais à l'heure actuelle, la fibre de basalte chinoise emprunte globalement la voie bas de gamme, en se concentrant sur le béton avec des matériaux de renforcement en fibres de basalte courtes.2006, première ligne de production de fibres de basalte en Chine développée par Shanghai Ruskin Basalt Fiber Co.

À l'heure actuelle, il existe environ une douzaine d'entreprises engagées dans la production de fibres de basalte en Chine, avec une capacité de production totale de plus de 100 kt, et un certain nombre d'entreprises disposant de lignes de production de 10 000 tonnes, dont Jilin Tongxin, Henan Dengfeng Power Plant Group. , Sichuan Glass Fiber Group, Sichuan Qianyi, Guizhou Shixin, etc. Cependant, la plupart des entreprises ont une capacité de production réelle de quelques centaines à quelques milliers de tonnes.

La production totale réelle de fibre de basalte en Chine est de 20 à 30 kt, les spécifications se situent principalement entre 10 et 20 μm, le prix par tonne est de 12 000 à 20 000 yuans, principalement utilisé dans le béton de ciment, le béton bitumineux, la circulation automobile, les sacs filtrants à haute température et les systèmes thermiques. feutre isolant et ainsi de suite.

Les entreprises nationales de production de fibres de basalte sont encore au stade de la concurrence pour l'homogénéisation des prix à bas prix et la manière d'améliorer les performances des fibres de basalte doit encore être étudiée plus en détail.1200 trous et plus que la technologie de dessin de gros paquets est encore instable, doivent provenir des matières premières, de la technologie de fusion et de fibre et d'autres aspects du début pour surmonter les difficultés techniques.Ce n'est qu'en résolvant la technologie d'étirage à grande échelle que nous pourrons améliorer la qualité et la stabilité de la fibre de basalte, jouer réellement sur la fibre de basalte à haute résistance, à module élevé et d'autres caractéristiques, pour élargir la portée de son application, briser le goulot d'étranglement du développement de fibre de basalte.Le tableau 9 résume la situation de la production et les caractéristiques des principaux producteurs de fibre de basalte en Chine.

III.Les problématiques actuelles des fibres hautes performances

Le développement des fibres à haute performance en Chine n'a pas commencé tardivement, mais en raison des investissements financiers, des matières premières, des équipements, du personnel et d'autres raisons complexes, les progrès ont été lents au cours des 10 dernières années, bien que de nombreux progrès aient été réalisés, mais en termes de stabilité des performances des produits, des coûts de production, de l'échelle et du niveau d'application avec le Japon, les États-Unis et d'autres pays développés, il existe encore un écart important entre les principaux problèmes scientifiques communs des fibres à haute performance dans la structure de proximité, longue distance et macroscopique (c'est-à-dire la distribution de la chaîne moléculaire, la pureté du système et le niveau d'application).Le principal problème scientifique commun est la proximité des fibres de haute performance, la structure éloignée et macroscopique (c'est-à-dire la distribution de la chaîne moléculaire, la pureté du système, la structure condensée, la structure de la surface des fibres) causée par l'inhomogénéité de la filabilité du produit, les propriétés physiques et chimiques et la stabilité du lot. insuffisant.Les principaux problèmes qui existent actuellement sont résumés comme suit :

Les fibres haut de gamme existent encore entre générations et la capacité de garantie indépendante doit être renforcée.Le domaine aérospatial étranger a été l'application à grande échelle de la fibre de carbone de niveau T800 comme principal renfort de la deuxième génération de matériaux composites avancés, tandis que la Chine est toujours dans la première génération de matériaux composites avancés en général pour étendre l'application de matériaux composites avancés. , la deuxième génération d'étape avancée d'évaluation et de vérification des matériaux composites.Fibre de carbone haute résistance et haut module, ultra haut module, para-aramide différencié (ultra haute résistance, modèle ultra haut, module moyen, haute adhérence, résistance à la fatigue, etc.), haute résistance et fluage fibre UHMWPE gratuite, technologie de production d'aramide hétérocyclique haute performance n'a pas encore fait de percée, n'a pas la capacité de garantir de manière indépendante que dans le domaine des fibres inorganiques haute performance, il y a le même manque de produits haut de gamme, de qualité cohérence et d’autres problèmes.

La maturité technologique de l'industrie des fibres à haute performance ne suffit pas, les équipements haut de gamme à grande échelle et les ensembles technologiques complets ne constituent pas encore une percée complète.L'industrie des fibres à haute performance est un processus de production et des équipements étroitement liés au long processus de l'industrie fine, le pays n'a pas encore pleinement maîtrisé les ensembles complets à grande échelle de technologies de processus de production.

À ce stade, la production nationale de fibre de carbone est encore de 12 000 et les produits suivants de petite taille, de grande taille et de production industrielle de fibre de carbone à faible coût n'ont pas encore fait une percée complète, tandis que les pays étrangers ont commencé à produire de grandes quantités de fibre de carbone à faible coût et petit remorquage d'intégration de technologies de production de haute qualité, et améliorer constamment la qualité des produits et réduire les coûts de production.L'aramide (para-aramide, méso-aramide, aramide hétérocyclique Ⅲ) dans les performances et la stabilité du produit, l'efficacité de la production, l'échelle industrielle, les domaines d'application et d'autres aspects de l'écart existe toujours.

La capacité d'une seule ligne de fibre UHMWPE est faible, les coûts d'investissement élevés, la faible efficacité de production, la consommation d'énergie élevée et la production à grande échelle à faible coût sont encore difficiles à réaliser. La fibre PPS et la fibre polyarylate manquent d'industrialisation en kilotonnes d'ensembles complets de technologie et d'équipement.En outre, l'industrialisation d'ensembles complets de fibres hautes performances de capacité de conception et de fabrication d'équipements est insuffisante, le manque d'ingénieurs de conception/simulation, les logiciels de conception/simulation dépendent des importations, il existe un écart évident entre la technologie industrielle de base (telle que traitement mécanique), les équipements de précision (tels que les pompes doseuses, les filières), la qualité des matières premières pour l'équipement (telles que l'acier à haute résistance, les matériaux en acier résistant à la corrosion, etc.) et les pays étrangers, ce qui entraîne un manque de équipement domestique indépendant en termes de précision, d'efficacité et de durée de vie, de stabilité de fonctionnement de l'équipement et de stabilité de l'équipement.La durée de vie des équipements indépendants nationaux en termes de précision, d'efficacité et de durée de vie est insuffisante, la mauvaise stabilité opérationnelle de l'équipement, le taux de défaillance élevé, limitent la performance des produits chinois en fibre de haute performance pour stabiliser, améliorer et contrôler les coûts de production.

Un investissement insuffisant dans la recherche fondamentale, une partie des questions scientifiques clés n'ont pas été explorées, le manque d'innovation de produits de pointe et de dynamique de développement.Sous l'impulsion du soutien de la politique nationale et des tâches majeures, les fibres de haute performance de la Chine en référence à l'imitation de produits étrangers pour mener des travaux de recherche, le développement de produits est l'objectif principal, en se concentrant sur la réponse aux principaux besoins du pays et à l'application des besoins urgents.

Les universités et les instituts de recherche sont généralement basés sur des produits modèles, la composition des matériaux fibreux à haute performance - la structure - le processus - la performance de la relation profonde entre la loi n'a pas encore été pleinement comprise, les mécanismes et théories scientifiques de base nécessaires n'ont pas été clairement révélés, ce qui entraîne un manque de soutien théorique face aux nouveaux besoins d'application, le manque d'innovation indépendante.Les entreprises sont fatiguées d'augmenter aveuglément leur production, les investissements dans les fonds de recherche et de développement sont très insuffisants, par exemple, la fibre de carbone ne peut être industrialisée que dans quelques qualités de produits nationaux, tandis que le Japon Toray compte près de 20 modèles de produits.

Un système industriel solide n'est pas encore formé, il existe encore de faibles duplications et une concurrence désordonnée.À l 'heure actuelle, le système chinois de l' industrie des fibres de haute performance n 'est pas complet: il s' agit d 'équipements clés et de matériaux de support, de matières premières importantes, de normes de produits et de tests et d' évaluations des maillons faibles.

Dans les applications aérospatiales, de défense et militaires dans le domaine des petites échelles, il est difficile de piloter le développement et l'amélioration de l'ensemble de la chaîne industrielle de fibres et composites hautes performances, dans l'automobile, les appareils sous pression, le transport ferroviaire et d'autres secteurs industriels. domaines représentés par l’application à grande échelle n’a pas encore été atteint.Stimulés par de multiples facteurs tels que le soutien des politiques nationales et la nécessité d'investir dans les domaines de haute technologie, il existe encore des répétitions de faible niveau, détachées de l'investissement réel de l'industrie dans le chaos, le niveau du projet varie, ce qui provoque non seulement un un grand nombre de ressources nationales et sociales sont occupées et gaspillées, et en même temps, n'est pas propice à la formation d'une compétitivité industrielle et d'une écologie industrielle durable.

IV.Le développement futur des fibres hautes performances

Les fibres haute performance sont de nouveaux matériaux stratégiques indispensables au développement économique national et à la construction de la défense nationale de la Chine.Ces dernières années, les fibres de haute performance de la Chine dans l'industrialisation de la technologie, la variété et la qualité des produits, l'application du marché et d'autres aspects de développement rapide, les fibres de haute performance sont devenues une nouvelle force motrice pour la modernisation de l'industrie manufacturière, la Chine a progressivement devenir la couverture la plus étendue au monde des variétés de production et de consommation de fibres à haute performance des grands pays.

Ceci est mis en évidence dans : Premièrement, la localisation de fibres de haute performance pour briser le blocus technologique et le monopole de marché à long terme de la Chine au Japon, aux États-Unis et dans d'autres pays développés, pour que l'industrie manufacturière chinoise améliore la compétitivité de base du nouvel élan. pour l'aérospatiale, la défense nationale et l'industrie militaire, la production d'énergie éolienne, le génie civil et la construction, l'automobile légère, l'ingénierie maritime, la protection de l'environnement et d'autres domaines de développement de haute qualité ont apporté une contribution significative.

Les données pertinentes montrent que pour chaque 100 kg de réduction du poids de la carrosserie, les émissions d'O2 seront réduites d'environ 5 g/km ;pour chaque réduction de 20 % du poids corporel d’un avion, les émissions de CO2 seront réduites d’environ 140 tonnes par an.Dans le contexte du pic de carbone, du carbone et de la politique, la fibre de carbone a été appliquée au photovoltaïque, à l'énergie éolienne, à l'hydrogène et à d'autres domaines d'énergie verte et propre, et devient progressivement un moyen important d'atteindre les objectifs stratégiques du « double carbone ».

Deuxièmement, avec l'amélioration continue de l'acceptation du marché intérieur des fibres de haute performance, non seulement les avantages économiques des principales entreprises continuent de s'améliorer et entrent progressivement dans une phase de développement bénigne, tandis que les exportations de fibres de haute performance et de leurs produits augmentent également. et la compétitivité des produits sur le marché international continue de se renforcer.

L'industrie de la fibre de carbone, par exemple, en 2012 Weihai Guangwei Composites Co., Ltd. pour la première fois pour atteindre la rentabilité des entreprises de fibre de carbone, en 2016 Zhongfu Shenying Carbon Fiber Co., Ltd. pour la première fois pour atteindre la rentabilité de la fibre de carbone entreprises dans le domaine de l'usage civil.En 2002, la nouvelle épidémie de couronne a continué de faire des ravages en arrière-plan, l'industrie chinoise de la fibre de carbone à contre-courant et a continué à maintenir la production et les ventes de deux performances en plein essor et en croissance pendant deux années consécutives pour réaliser des bénéfices pour l'ensemble de l'industrie.Rentabilité de l'ensemble de l'industrie.

En mai 2022, le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information, la Commission du développement et de la réforme et deux ministères et commissions ont publié conjointement les « Avis directeurs sur le développement de haute qualité de l'industrie des fibres chimiques », qui mentionnaient que la promotion du La capacité d'innovation de l'industrie des fibres chimiques augmente constamment, l'intensité des investissements en R&D de l'industrie a atteint 2% et la capacité de R&D et de fabrication de fibres à haute performance répond aux besoins de la stratégie nationale.

Améliorez la cohérence de la qualité et la stabilité des lots des fibres haute performance et élargissez davantage l'application des fibres haute performance dans la production d'énergie aérospatiale, éolienne et photovoltaïque, l'ingénierie maritime, la protection de l'environnement, la sécurité et la protection, la construction géotechnique, le transport et d'autres domaines. En septembre 2022, le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information, la Commission de surveillance et d'administration des actifs publics (SASAC), l'Administration générale de surveillance du marché, l'Office de la propriété intellectuelle et quatre autres départements ont publié conjointement le « Industrie des matières premières ».Le programme de mise en œuvre des « trois produits » propose que d'ici 2025, la variété des matières premières soit plus riche, la qualité soit plus stable et la marque soit plus influente.

Alliages haute température, alliages spéciaux haute performance, matériaux semi-conducteurs, fibres et composites haute performance, ainsi que d'autres produits et services dans des domaines clés pour améliorer considérablement la capacité de support.Bien que la capacité d'innovation indépendante de l'industrie chinoise des fibres de haute performance dans le domaine haut de gamme reste à améliorer, mais que les entreprises nationales explorent la technologie de base et brisent progressivement le monopole étranger, le taux de localisation devrait augmenter régulièrement.

En août 2023, le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information a publié le « Plan de mise en œuvre du projet pilote de nouvelle normalisation industrielle (2023-2035) », mentionnant le développement de fibres haute performance, de matériaux spéciaux et d'autres normes de matériaux polymères avancés, les performances de recherche normes de caractérisation et de méthodes d’essai.

Afin de promouvoir le développement de l'industrie chinoise des fibres à haute performance et d'améliorer sa compétitivité internationale, il est recommandé de :

Renforcer la conception de haut niveau et renforcer le rôle de premier plan du gouvernement.Actuellement confronté à des changements rapides dans l'environnement international, devrait être dirigé par les ministères d'État concernés et les associations industrielles, planifiant le développement de la nouvelle voie de l'industrie chinoise des fibres à haute performance, pour protéger le développement sain de l'industrie, pour empêcher la croissance d'une capacité de production homogène est trop rapide, pour éviter de suivre l'ancienne voie de développement des fibres conventionnelles, ce qui affecterait le développement durable futur de l'industrie.Soutenir la recherche et le développement scientifiques et technologiques et les applications de démonstration, adhérer aux investissements à long terme, encourager le développement itératif et stable, promouvoir la recherche et le développement de produits innovants et d'applications à grande échelle, les progrès technologiques des matériaux fibreux de haute performance pour stimuler la modernisation industrielle.

Renforcer l’innovation en R&D et approfondir la combinaison de l’industrie, du monde universitaire et de la recherche.Augmenter l'innovation indépendante, se concentrer sur l'innovation collaborative, construire une combinaison de système d'innovation technologique orientée entreprise et marché, industrie-université-recherche, renforcer la dynamique endogène et promouvoir le développement de haute qualité de l'industrie.Augmenter les efforts pour résoudre les problèmes communs limitant le développement de haute qualité de l'industrie, se concentrer sur les problèmes de planches courtes, renforcer la recherche et le développement de matières premières et auxiliaires de haute qualité, d'équipements et de composants clés, améliorer la capacité indépendante et contrôlable du chaîne d'approvisionnement de la chaîne industrielle, maîtriser la relation profonde entre la composition de la loi des fibres-structure-processus-performance de haute performance et améliorer globalement la capacité d'innovation indépendante.

Élargissez l’échelle de production et développez une technologie de processus à faible coût.Tout en nous concentrant sur la performance des produits et sur la recherche et le développement de produits à haute valeur ajoutée, nous attachons de l'importance au développement d'une variété de technologies de processus de moulage pour réduire davantage les coûts et renforcer la capacité de revenus.Le coût de production détermine la capacité du marché et ses applications, et l’accélération du développement de technologies à faible coût favorise l’élargissement du champ d’application.L'élargissement de l'échelle de production et l'augmentation de la capacité de production d'une seule ligne peuvent améliorer encore l'efficacité de la production et réduire les coûts de production, améliorant ainsi la compétitivité des produits sur le marché.

Accroître le développement de technologies d’application en réponse à la demande du marché.À travers le « en aval » pour conduire le « en amont », pour former une série de produits avec des droits de propriété intellectuelle indépendants, pour renforcer la communication et la coopération avec les industries de soutien et pour s'intégrer activement dans la recherche et le développement des clients en aval de la conception des produits finis, afin de maximiser efficacement les performances des fibres hautes performances dans les scénarios d'application.Les performances des fibres hautes performances sont maximisées dans les scénarios d'application, afin de réaliser une adéquation précise entre leurs performances et les applications en aval.

Mettre en place un système de surveillance pour saisir la dynamique de l’industrie.Améliorer les statistiques de haute performance de l'industrie des fibres, se concentrer sur la recherche de données industrielles, renforcer la gestion et l'orientation, la planification et le développement de l'industrie, formuler et améliorer les conditions d'accès à l'industrie, publier un répertoire d'orientation sur les produits, pour éviter le développement aveugle et la duplication de faible niveau de la construction, et encourager la promotion de liens synergiques entre les fabricants, une communication approfondie, pour guider le développement bénin de l'industrie des fibres de haute performance.

Renforcer la construction de normes et promouvoir la participation à la compétition internationale. Se concentrer sur la construction de normes nationales et industrielles pour les fibres haute performance, notamment la fibre de carbone, la fibre aramide, la fibre polyimide, la fibre polyarylate, la fibre de sulfure de polyphénylène, la fibre UHMWPE, etc., et leurs divers produits en aval, ainsi que les normes de produits, afin de réglementer les produits nationaux de fibres de haute performance, de promouvoir l'entrée des produits sur le marché international et de participer à la concurrence internationale.