新世紀中國汽車工業用纖維的發展摘要：討論了中國汽車工業用纖維的主要品種、用途和發展前景，並對開發汽車用纖維中存在的一些主要問題提出了初步的看法，認爲新世紀中國汽車工業用纖維的數量和質量都將得到大幅度的提高。關鍵字：汽車工業滌綸PTT纖維PAN基碳纖維近年來，産業用纖維已經成爲中國合纖工業新的增長點。隨著産業用産品由厚重型向輕薄型轉變，單一功能向多功能、複合功能型發展，以追求更高的安全性、輕量舒適性和綠色環保性等。一系列高性能纖維、功能性纖維相繼問世，並在工業中應用。汽車工業的高速發展給化纖新材料的應用帶來了新的機遇。已經開發的有汽車座椅面料、襯料、車門內襯材料、車用非織造布、隔熱絕緣材料、頂蓬材料、輪胎簾子線、安全帶、安全氣囊、剎車片、點火線等汽車用化纖材料。汽車工業用纖維汽車工業的發展前景近年來，中國汽車工業有了很快的發展，並將在相當一段時間內保持強勁的發展勢頭，從2000年到2010年全國汽車保有量將增加1倍。這樣，汽車用纖維的需求也將大大地增加（見表1）。表1中國汽車的需求和預測年份汽車産量/萬輛客、貨車産量/萬輛汽車保有量/萬輛19905146.7551199514611411452000208.8148.31608.92001233.44163.9916712005320210240020104502303300汽車工業用主要高性能纖維普通工業絲和高模量低收縮滌綸工業絲從20世紀90年代初，相繼引進了滌綸工業長絲生産裝置，已形成45kt/a左右的規模。其中，除上海石化公司、廣東開平和無錫太極3家有萬噸級規模的普通滌綸工業絲裝置外，其他産量在2-3kt/a的還有7家公司。無錫太極與著名跨國公司AcordiS已達成合資意向，計劃在無錫建設一個24kt/a滌綸工業長絲的合資廠。上海石化公司也計劃再建設一套12kt/a的滌綸工業長絲裝置。最近，黑龍江滌綸廠準備上10kt/a的滌綸工業長絲，並考慮建設2kt/a高模量低收縮(HMLS)滌綸工業長絲裝置。目前，製造簾子布用的HMLS絲，中國國內只有聯信開平有5kt/a産能，國內需求的HMLS絲主要依靠進口。2000年，世界簾子布産量見表2。表22000年中國與世界簾子布産量類別産量/kt所占比例，%世界中國世界中國滌綸280929.34.47錦綸620192.164.895.53粘膠575.9合計957201.1100100由表2可見，國外滌綸簾子布産量約占總產量的1／3，而中國目前僅占4.47％，說明有較大發展空間。事實上，今後中國汽車用的子午線滌綸輪胎産量大幅度上升以後，對HMLS絲的需求將會大大增加。滌綸工業絲近10年來出現了從傳統的紡絲、拉伸兩步法到紡絲-拉伸捲繞自動切換一步法先進技術的重要變革。採用紡牽聯合新技術生産HMLS滌綸工業絲，産品伸長變形小、尺寸穩定性好、模量高、熱收縮率及滯後損失小、強力保持率高、應用該材料製作的輪胎質量高，在硫化中不用後充氣，操作方便，是替代錦綸66簾子線的理想骨架材料，原料來源豐富，生産過程中不污染環境，因此前景廣闊。目前，中國對該産品的開發應用、生産研製處在起步階段，北京橡膠工業研究設計院、大連合成纖維研究所、華南橡膠輪胎公司等在HMLS産品應用方面做了大量的工作。焦作、桂林、上海等地也已開展對HMLS業絲技術的開發。國內HMLS工業絲的開發還存在著許多問題，如工藝技術、工程化，導致成形纖維的強度和模量不能穩定地符合高模低收縮質量指標的要求，可紡性不好，未形成批量生産。122聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維（PTT）PTT的聚合工藝大致與PET相同，由於1,3-PDO製備困難，生産成本很高，成爲産業化進程的瓶頸。目前有3種製備1，3－PDO的方法，丙烯醛水合加氫、環氧乙烷羰基化加氫、生化製備。前兩種技術路線屬於化學法並已商業化。由Shell公司實現商業化的環氧乙烷（EO）經過羰基化和加氫生成1，3－PDO的路線，生産成本較低，質量較好，是一條競爭能力較強的路線。國內有的公司正考慮引進該技術。DuPont公司從事於從葡萄糖通過生物工程製備1,3-PDO的技術開發，未有工業規模生産的報導。PTT纖維由於奇碳效應顯示出卓越的特性，例如：可擠壓性、可染性和回彈性等，超越了錦綸和滌綸。DuPont公司和Shell公司合作正在積極推進進人地毯市場。1.2.3PAN基碳纖維2000年，世界碳纖維總產能已達30.41kt,其中小絲束21.91kt,大絲束8.5kt,總產能是1995年的2.59倍，其中小絲束是2.07倍，大絲束是7.39倍。碳纖維優良的力學性能以及輕質、耐高溫、耐燒蝕等特殊性能一直受到材料界高度的關注。近年來，隨著製備技術的發展、産量的增加，尤其是大絲束碳纖維的大規模生産，碳纖維價格不斷下降，更有利於應用領域的擴大，特別在民用方面，如汽車、船舶、土木工程修補、碳纖維增強水泥、密封和隔熱材料等應用領域有很大的進展。中國碳纖維的研究起步於20世紀60年代初，於70年代中期建立了中國第一條碳纖維中試生產線，70年代末正式納入國家科技攻關計劃。但由於種種原因，至今發展速度較慢，與國際水平有很大差距，主要表現在生産工藝不成熟、生産規模小、設備落後、自動化程度低、生産環境差。總的來講産品的性能指標只相當於日本80年代初的水平，規模很小，成本較高，難以大面積在民用方面推廣。新世紀中國的碳纖維工業應該迅速發展，不僅要用於國防，也要用於民用。目前，原絲生産成爲碳纖維工業的瓶頸，品種方面應以PAN基碳纖維爲主。國際上生産碳纖維的公司基本上都是一些有實力的大腈綸生産商。而PAN基碳纖維是世界上主要的品種，要形成規模經濟的碳纖維産業，關鍵要解決原絲技術的開發和生産，這是中國碳纖維産業中最薄弱的一環。同時，一定要用市場經濟的觀點和做法來推動碳纖維工業的發展，強化工程轉化和産業化建設，爭取用較短的時間趕上世界先進水平。纖維在汽車工業中的主要用途安全帶專用絲在原有高強低伸的工業絲品種上進行技術改進後的高強耐磨型工業絲系列產品，替代進口工業絲，被用作車用安全帶的專用絲，其生産的車用安全帶挺刮、耐磨、牢固、耐用，品種規格見表3。表3車用安全帶品種規格規格（dtex/f）線密度/dtex強度/cN.-l伸度，%乾熱收縮率，%定負荷伸長，%1111/961111>8.213.5-15.58-125.5-6.51667/961111>7.5114.5-16.57-96.5-7.51667/108-1441111>8.2114.5-16.57-96.5-7.52.2子午輪胎簾子布的高模低收縮絲2002年中國汽車的預計産量爲270萬輛，進口輪胎202萬條，子午線輪胎的需求量急增。而滌綸簾子布浸膠工藝的完善，使得HMLS以其模量高、伸長小、熱穩定性優良以及價格的優勢，被用於作爲轎車子午輪胎的首選材料。表4是世界上幾家著名生産廠家的滌綸HMLS絲性能。已有多家橡膠廠引進投産子午線輪胎的生產線，所用的簾子布原料是HMLS滌綸工業絲。據有關資料介紹，在北美市場，輪胎子午化率大於85％，歐洲市場輪胎子午化率爲100％，日本市場爲85％，生産子午輪胎所用簾子線絕大部分是滌綸工業絲。中國也已將子午化輪胎生産作爲鼓勵發展的專案。表4HMLS的主要物理性能公司型號強度/cn-1伸度，%定伸，%幹熱收縮率，%KoSa7456.98.64.73.9Allied1x306.99.84.84.5Akzo7.110.04.33.5Toray6.812.05.45.1活化滌綸工業長絲隨著滌綸簾子布的發展，使得聚酯與橡膠的粘合性變得尤爲重要，但作爲實現聚酯與橡膠有著良好粘著性能的活化滌綸工業長絲至今中國國內還不能生産。據報導，國外的活化滌綸長絲製成的簾子布可以只用浸漬液浸漬而無需另加粘合助劑。這不僅能縮短後加工流程，提高生産效率，而且能減少污染、降低成本。上海石化公司已開始對滌綸活化工業長絲進行了研製，取得了成功。試驗所得的活化工業絲可大大減少浸膠中的粘合助劑用量，在減少粘合助劑50％的用量時，完全能達到骨架與橡膠的粘合力。PTT纖維PTT纖維可用於汽車的地毯。從地毯性能來看,PTT纖維比錦綸有較大的優勢，關鍵是價格優勢。在中高檔地毯原料中，PTT纖維市場前景廣闊。碳纖維增強複合材料碳纖維增強塑膠複合材料在汽車工業方面的應用有著很大的發展潛力。早在1979年，福特汽車公司就在實驗車上作了試驗，將其車身、框架等160個部件用碳纖維製造，結果整車減重33％，汽油的利用率提高了44％，同時還使振動和噪音大大降低。如果把碳纖維增強塑膠價格降到10美元/kg以下，那麼就能在汽車工業得到推廣。滌綸細丹長絲滌綸長絲通過變形加工增加了蓬鬆性、回彈性、耐磨牢度和保暖絕熱性，或使最終織物具有柔軟、更富天然的手感。這種纖維必須首先進行完全拉伸，使之能夠經受得起直絲圈條、捲曲、毛圈和其他的變形加工。用空氣變形絲可以製成裝飾面料，做車用座椅的裝飾布。另一種車用座椅的高檔裝飾面料是用滌綸細丹長絲（單絲線密度小於等於0.5dtex）製成超細織物，經過磨絨處理，製成仿“麂皮”，具有良好的手感和舒適性。這種仿“麂皮”織物也可用於車用頂蓬材料。發展汽車用纖維的幾點建議垂直整合開發在日本，在纖維上形成“新合纖”的前後一條龍開發，即從纖維開發到紡織、染整及後處理乃到織物設計形成相呼應的聯合開發，這樣所形成的産品具有堅強的生命力。在中國由於體制因素造成開發過程中的橫向分割，纖維生産自成一體，紡織、印染又自成一體，在織物風格設計上只能由已有的産品中去考慮，無法形成新産品開發的一個有機的整體。特別在開發以國產頂進口的産品方面非常困難。解決不了在前後道開發過程中存在的風險問題，使一些大的跨行業專案開展時步履維艱。在市場經濟大環境內，重大科學技術專案的垂直整合開發問題，尤其對纖維工業非常突出。關鍵技術的工程化工程化是中國的弱項，如中國的碳纖維開發起步並不晚，但由於工程化的能力較弱，碳纖維質量不高，成本卻很高，使得工業化的步伐始終不大。工程化力量薄弱的關鍵問題之一是開發力量分散。中國的碳纖維開發研究單位不少，但在工程化、規模化方面有所突破的卻不多，未形成技術合力，特別是沒有依託有開發實力的大企業。企業還沒有成爲中國科技開發的主體和主戰場。碳纖維的發展開發碳纖維原絲一直是研製、生産碳纖維的技術關鍵。日本東麗公司和東邦、美國的赫格裏斯公司等都採用特種PAN原絲，其技術是絕密的，生産技術不轉讓，且原絲本身也不出售。美國卓爾泰克公司近年來在PAN原絲的研究上取得了突破，成功地採用一般紡織工業用的聚丙烯生産性能與T300相當的PAN－EX33碳纖維。中國從産業角度發展碳纖維，許多地方還有爭論，如開發小絲束還是大絲束産品，開發小絲束碳纖維，中國有一定的基礎，但對碳纖維製備的要求高，生産高質量的碳纖維技術開發風險大，市場容量小，目前主要用於軍工産品。國際上大絲束發展很快，如果用PAN基作碳纖維原絲，開發大絲束碳纖維，生産上有一些基礎，但在中國市場開拓風險較大，由於大絲束産量高，需添置大型的預氧化、碳化爐，後道投資風險大，存在一系列問題。結語中國開發汽車工業用纖維還剛剛開始，但