2005年的一個雨天，東華大學(xué)胡祖明教授、陳蕾副研究員、圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司董事長鐘炫柱和總經(jīng)理鐘洲，深一腳淺一腳地踏進了蘇州吳江松陵鎮(zhèn)的一片荒地中。因為多雨，眼前的荒地到處泥濘。天空雖然陰沉，但他們的內(nèi)心卻充滿希望的陽光，因為在這里一個新興的高技術(shù)項目即將展開。事實證明，它讓圣歐公司在短短的4年多時間里，從“零”發(fā)展為年銷售超3億元的國際性企業(yè)，這個項目就是“聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(芳綸1313)與耐高溫絕緣紙制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”。

　　緣起

長期以來，由于受到美國、日本等國的聯(lián)手壟斷，我國的芳綸需求無論在數(shù)量上還是在價格上都完全受制于人，嚴重制約了芳綸材料的應(yīng)用拓展。自上世紀70年代以來，我國對芳綸開展了大量研制工作，但由于技術(shù)上、原料上的困難，直到20世紀末，也沒有取得實質(zhì)性的進展。芳綸1313產(chǎn)業(yè)化項目多次位列我國政府五年發(fā)展規(guī)劃重點發(fā)展項目之中。

本世紀初，隨著經(jīng)濟建設(shè)迅猛發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，我國對高科技纖維材料的需求急速增加。作為重要戰(zhàn)略物資和高科技產(chǎn)業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)材料，芳綸及其制品的市場銷量隨之增加。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2002年我國芳綸1313下游產(chǎn)品芳綸紙銷量680噸，到2003年達到850噸，到2007年迅速增加到2000噸，平均年增幅達到30%。

到2005年時，芳綸生產(chǎn)的關(guān)鍵性技術(shù)被美國、日本等發(fā)達國家壟斷已長達40余年。據(jù)有關(guān)部門的保守測算，杜邦公司僅芳綸纖維及其制品每年獲得的利潤就超過了我國化纖工業(yè)一年的總利潤額。

為了打破這種受制于人的局面，以胡祖明為帶頭人的東華大學(xué)材料學(xué)院科研組毅然將目光鎖定在芳綸項目上。科研組的成員東華大學(xué)博士陳蕾和圣歐公司經(jīng)理車明國親歷了這一項目從研發(fā)、中試、產(chǎn)業(yè)化的全過程。

“當(dāng)時從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化困難重重。”胡祖明回憶說，因為芳綸1313生產(chǎn)工藝極其復(fù)雜、技術(shù)難度大、投資成本居高不下等原因，剛開始很難找到公司進行技術(shù)投資。經(jīng)過一系列洽談，圣歐(中國)有限公司慧眼識金，于2005年與東華大學(xué)合作，創(chuàng)建了專業(yè)從事芳綸1313高性能纖維及其下游產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司。隨后的3年內(nèi)，依托東華大學(xué)強大的自主研發(fā)團隊，圣歐公司逐步完成了芳綸纖維、芳綸絕緣紙的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，成就了中國芳綸行業(yè)的一個奇跡。研發(fā)團隊自主設(shè)計、自行加工核心設(shè)備，使芳綸1313噸纖維的投資成本低于競爭對手。車明國說，到2009年，圣歐公司芳綸1313纖維產(chǎn)能已達到2000噸/年，成為國內(nèi)第二大生產(chǎn)企業(yè)，全球第四大生產(chǎn)企業(yè)，也成為國內(nèi)惟一的芳綸1313纖維絕緣紙生產(chǎn)供應(yīng)商。

　　突破

那么，東華大學(xué)的這一芳綸項目究竟在哪些方面進行了突破？胡祖明和陳蕾在帶領(lǐng)記者參觀工廠車間的過程中，作了詳細解釋。

“我們這個項目是具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，生產(chǎn)工藝不同于國外(美國杜邦和日本帝人)原有的工藝路線。”胡祖明說，該項目解決了芳綸1313絕緣紙產(chǎn)業(yè)化中的原料分散難題，優(yōu)化了熱壓工藝，設(shè)計了專用生產(chǎn)裝置。而且，該項目全面改進了芳綸1313沉析纖維制作工藝，提高了沉析纖維的質(zhì)量和產(chǎn)能，并設(shè)計了與新工藝配套的新設(shè)備。

“同時，我們自主開發(fā)了非圓形截面芳綸1313絕緣紙專用短切纖維的紡絲工藝，采用高效纖維水洗技術(shù)有效降低了成品纖維的金屬離子含量，提高其電絕緣性能；采用高效剪切工藝和特殊聚合裝置，解決了反應(yīng)不均勻的難題，使單線聚合能力大大提高。溶劑回收率達到98%以上。”

該項目的成功產(chǎn)業(yè)化，使我國成為繼美、日、俄之后又一個能生產(chǎn)芳綸這種高性能纖維的國家。胡祖明認為，該項目不但推動了化纖行業(yè)的科技進步，同時帶動了國內(nèi)上游(原料)和下游(應(yīng)用)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為我國高性能纖維研究成果從實驗室走向工業(yè)化，實現(xiàn)自主創(chuàng)新提供了成功范例。

“但最重要的是，這個項目培育了一批芳綸生產(chǎn)企業(yè)。比如圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司和廣東彩艷股份有限公司。”胡祖明說，芳綸項目在這兩個公司實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)后，產(chǎn)品行銷海內(nèi)外。其中，廣東彩艷已累計出口間位芳綸近3000噸，目前，廣東彩艷的芳綸Ⅲ項目也成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而圣歐公司目前年銷售額已超3億元。

　　未來

2009年9月，江蘇鼎橋創(chuàng)業(yè)投資管理有限公司與圣歐(蘇州)安全防護材料有限公司正式簽署投資協(xié)議，向蘇州圣歐增資6000萬元，用于建設(shè)年產(chǎn)2000噸的芳綸1313纖維絕緣紙生產(chǎn)線，加快實現(xiàn)成為世界第二大芳綸特種纖維新材料生產(chǎn)商的戰(zhàn)略目標(biāo)。

這一舉措，進一步推動圣歐公司對新材料產(chǎn)業(yè)的資源進行整合，擴充產(chǎn)能、延伸產(chǎn)業(yè)鏈，加快了其成為“全球主要的特種纖維材料生產(chǎn)商”的步伐。

據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測，今后一個時期，全球間位芳綸紙需求量將以超過20%的速度增長，到2012年可達到21000噸，屆時，中國的需求量將達到4000噸，成為世界最大的間位芳綸紙市場。

胡祖明介紹說，中國市場對芳綸1313纖維紙的旺盛需求首先表現(xiàn)在電氣絕緣領(lǐng)域。眾所周知，絕緣材料是決定電力設(shè)備的技術(shù)裝備水平、保障電力設(shè)備安全運行的重要基礎(chǔ)材料。

而在絕緣材料家族中，絕緣性優(yōu)于芳綸紙的雖然有很多，但在耐熱性方面能與芳綸紙相匹敵的卻極少，芳綸紙在高等級耐熱絕緣領(lǐng)域具有不可替代的重要地位。

隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，電機產(chǎn)品升級換代的步伐加快，并向高電壓等級、高功率、大容量、高性能等方向發(fā)展，國內(nèi)各行業(yè)，包括電機出口行業(yè)，對F、H級大中型交流電機的需求量越來越大，使得間位芳綸絕緣紙的需求量激增。特別是在大型動力機車的牽引電機、起重電機、潛油潛水電機、隔電機以及在高惡劣工作環(huán)境的電機中，高性能間位芳綸纖維紙都有極好的應(yīng)用前景。

變壓器是目前我國使用芳綸絕緣紙最多的領(lǐng)域。近年來，采用間位芳綸紙絕緣系統(tǒng)的變壓器產(chǎn)品具有耐高溫、過載能力強、難燃、安全、環(huán)保、節(jié)能、噪聲低、免維護、壽命長等一系列優(yōu)點。

胡祖明說，我國江蘇中電電氣集團的SG系列干式變壓器、昆明變壓器電氣公司的賽格邁干式變壓器、保定天威順達公司的OVDT類干式變壓器均采用了芳綸1313紙絕緣系統(tǒng)。

“芳綸1313紙蜂窩是我國芳綸1313纖維紙市場的另一個重要領(lǐng)域。”胡祖明說，目前我國正在集中力量研制大型客機和大型軍用運輸機，作為已在國外飛機中得到成熟運用的高性能輕質(zhì)航空材料，芳綸紙蜂窩結(jié)構(gòu)在國產(chǎn)大飛機中的應(yīng)用比例會越來越高。可以預(yù)見，當(dāng)中國的自主品牌大飛機開始批量生產(chǎn)之時，蜂窩用芳綸紙的用量將會出現(xiàn)跨越式的增長。

我國目前已掌握高速動車組總成、車體、牽引變流、牽引控制、牽引變壓、牽引電機等多項關(guān)鍵技術(shù)，由這些關(guān)鍵技術(shù)支撐的動車組已陸續(xù)下線，國產(chǎn)化率達到75%以上。隨著我國高速鐵路的進一步發(fā)展，包括芳綸絕緣紙、芳綸蜂窩結(jié)構(gòu)在內(nèi)的高性能新材料將在高速列車制造方面發(fā)揮更大的作用。

　　延伸閱讀

何謂芳綸？

芳綸1313誕生于20世紀60年代末，是冷戰(zhàn)時期軍備競賽的產(chǎn)物，最初作為航天科技材料和重要的戰(zhàn)略物資而秘不示人，因而平添了許多神秘色彩。冷戰(zhàn)結(jié)束后，芳綸才作為高新技術(shù)的纖維材料開始用于民生領(lǐng)域，逐漸露出廬山真顏。

芳綸中最具實用價值的品種有兩個，一是間位芳綸，我國命之為芳綸1313；二是對位芳綸，我國命之為芳綸1414。兩者化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，但性能差異卻很大，應(yīng)用領(lǐng)域各有不同。芳綸1313以其出色的耐高溫絕緣性，成為高品質(zhì)功能性纖維的一種，而芳綸1414極好的力學(xué)性能使之在高性能纖維中占據(jù)著重要核心地位。

目前，很多領(lǐng)域應(yīng)用最多的是芳綸1313。這是一種柔軟潔白、纖細蓬松、富有光澤的纖維，外觀與普通化纖并無二致，卻集眾長于一身，擁有超乎尋常的“特異功能”。

持久的熱穩(wěn)定性。芳綸1313最突出的特點就是耐高溫，可在220℃高溫下長期使用而不老化，其電氣性能與機械性能可保持10年之久，而且尺寸穩(wěn)定性極佳，在250℃左右時，其熱收縮率僅為1%；短時間暴露于300℃高溫中也不會收縮、脆化、軟化或者熔融；在超過370℃的強溫下才開始分解；400℃左右才開始碳化––如此高的熱穩(wěn)定性在目前有機耐溫纖維中是很少有的。

驕人的阻燃性。材料在空氣中燃燒所需氧氣體積的百分比叫做極限氧指數(shù)，極限氧指數(shù)越大，其阻燃性能就越好。通常空氣中氧氣含量為21%，而芳綸1313的極限氧指數(shù)大于29%，屬于難燃纖維，所以不會在空氣中燃燒，也不助燃，具有自熄性。這種源于本身分子結(jié)構(gòu)的固有特性使芳綸1313永久阻燃，因此有“防火纖維”之美稱。

極佳的電絕緣性。芳綸1313介電常數(shù)很低，固有的介電強度使其在高溫、低溫、高濕條件下均能保持優(yōu)良的電絕緣性，用其制備的絕緣紙耐擊穿電壓可達到10萬伏/mm，是全球公認的最佳絕緣材料。

杰出的化學(xué)穩(wěn)定性。芳綸1313的化學(xué)結(jié)構(gòu)異常穩(wěn)定，可耐大多數(shù)高濃無機酸及其他化學(xué)品的腐蝕，抗水解和蒸汽腐蝕。

優(yōu)良的機械特性。芳綸1313是柔性高分子材料，低剛度高伸長特性使之具備與普通纖維相同的可紡性，可用常規(guī)紡機加工成各種織物或無紡布，而且耐磨抗撕裂，適用范圍十分廣泛。

超強的耐輻射性。芳綸1313耐α、β、χ射線以及紫外光線輻射的性能十分優(yōu)異。用50Kv的χ射線輻射100小時，其纖維強度仍保持原來的73%，而此時的滌綸或錦綸則早已成了粉末。

獨特而穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予芳綸1313諸多優(yōu)異性能，通過對這些特性加以綜合利用，一系列芳綸新產(chǎn)品被不斷地開發(fā)出來。它們在安全防護、高溫過濾、電氣絕緣、結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，普及程度越來越高，已成為軍事、工業(yè)、科技等許多領(lǐng)域不可或缺的重要基礎(chǔ)材料。

來源： 中國紡織網(wǎng)