龙盛在中间体已经取得成功的情况下还在投入巨额的研发,迟早会瞄准芳纶系列,自20世纪60年代后期以来,已经有多种芳纶问世并工业化生产。芳纶种类比较多,其划分的方法也有多种。
第一种命名方法根据结构划分,分为对位芳纶和间位芳纶、邻位芳纶。对位芳纶的单体是对苯二甲酸和对苯二胺,单体的上的功能团为对位,聚合得到的链段比较规整,耐高温性能好,强度、高模量。对位芳纶主要有以杜邦的Kevlar系列产品为代表。间位芳纶的单体是间苯二甲酸和间苯二胺,单体的上的功能团为间位,聚合得到的链段呈锯齿型,耐高温,但强度模量都略低。间位芳纶主要有以杜邦的Nomex系列产品为代表。邻位芳纶的单体是邻苯二甲酸和邻苯二胺,单体的上的功能团为邻位。邻位芳纶主要有以杜邦的Korex系列产品为代表。第二种命名方法也是根据结构划分,如对位就是苯环上的14位置,间位就是苯环上的13位置,如芳纶14的就是对氨基苯甲酸苯环上1、4位置的连接,芳纶1414就是前面所说的对位芳纶,芳纶1313就是前面所说的间位芳纶。第三种命名方法就是根据聚合单体的种数,如前面所说的芳纶14又叫芳纶I型,芳纶1414和芳纶1313又叫芳纶II型。当在对苯二甲酸和对苯二胺、间苯二甲酸和间苯二胺等常见结构加入第三单元单体如4,4’-二氨基二苯醚、5(6)-胺基-2-(4-胺基苯基)苯并咪唑等得到的芳纶可称为芳纶III型。当第三单元单体为杂环结构时,人们还常称之为杂环芳纶。
芳纶全称芳香族聚酰胺纤维,是一种战略性材料,分为间位芳纶和对位芳纶两种。间位芳纶应用领域包括防护服装(主要为阻燃装备)、工业过滤、工业制毡、汽车工业等,对位芳纶应用领域包括防护服装(主要为防弹装备)、航空航天、汽车工业、光缆增强等。下面主要分析军工、汽车工业、光缆增强三大领域。
首先来看军工领域,近20年,世界各军事强国逐渐选择装备轻便、高模高强、具有良好防火能力的芳纶纤维材料防弹头盔及防弹衣,以提升单兵防护能力。不过,芳纶材料单兵防护装备应用率国家间差别较大,大部分国家防弹衣装备的进度仍处在起步阶段。
目前,我国的防弹衣、防弹头盔仅装备于特战部队、高级别作战部队、特警等,并未装备所有士兵供日常训练,但近年来防弹衣装备率正在提升,预计未来防弹衣将会更多装备供士兵作训。尤其是中美贸易摩擦下,军工领域的需求将稳定增长。
再来看汽车工业领域,由于芳纶的众多优良性质,其应用于工业中的各个方面。汽车的轮胎、胶管以及刹车片、离合器等摩擦器件均有芳纶的应用,国外对位芳纶骨架增强的汽车胶管应用率达到95%,而我国汽车行业大部分采用涤纶或尼龙胶管骨架材料,对位芳纶应用比例不足10%,我国制备的刹车片中对位芳纶质量分数仅为1%-2%,相比欧美日有较大差距。我国是世界最大的汽车生产国,汽车产量占全球的近四分之一,2018年上半年产量超过1400万辆。随着我国汽车产业逐渐与欧美日接轨,性能优良的对位芳纶材料在汽车工业中渗透率将增加,带来较大的市场增量。
最后,随着光缆长度快速增长,芳纶增强材料需求扩张。随着信息技术的不断发展,对信息传播介质信息容量的要求不断增大,光缆逐渐代替传统的金属线,成为信息传播的主要介质。在光缆中,对位芳纶可用作张力构件,该张力构件具有高模量特点,可以使细小且脆弱的光纤在受到拉力时得到保护而不致伸长,从而不损害光的传输性能,具有重要作用。
按照每6公里长度的光缆使用1kg芳纶(1500旦尼尔)计算,2017年我国新增706万公里光缆需使用芳纶1177吨。在未来光缆长度高速增长下,光缆用对位芳纶纤维将会具有稳定增长的市场需求量。
由于芳纶材料技术壁垒高、研发周期长的特点,世界芳纶产业集中程度较高,全球芳纶产业几乎由美国杜邦、日本帝人垄断。
杜邦公司拥有间位芳纶产能2.5万吨,对位芳纶产能3.3万吨,占据全球对位芳纶市场8万吨和间位芳纶市场4万吨的半壁江山,且在性能、应用范围等方面处于领先地位。具体来说,杜邦公司在间位芳纶、对位芳纶市场占有率分别达67.4%、51.6%。
芳纶是一个数百亿级别的大市场,还在随着应用范围的不断拓展而扩大。