Højtydende-fibre er en vigtig del af den nye materialeindustri. De er strategiske materialer til Kinas kemiske fibersektor. Deres udvikling påvirker den nationale økonomi og strategiske sikkerhed. I løbet af de sidste årtier har Kina med støtte fra regeringen, virksomheder, forskningsinstitutter og industrisammenslutninger fokuseret på kritiske teknologier, udvidet downstream-applikationer og fremmet industriskala, tekniske fremskridt og systemudvikling. Disse bestræbelser har indsnævret den næsten 30-årige kløft med udviklede lande, hvilket har opnået gennembrud og bemærkelsesværdige resultater.

I øjeblikket tegner indenlandsk kulfiber sig for omkring 28 % af den globale produktion, aramidfibre omkring 23 %, og ultra-polyethylenfibre (UHMWPE) med ultra-høj--vægt (UHMWPE) omkring 66 %. Samlet set er Kina blevet et af de bedste lande i produktionsskala og anvendelsesområde. Kulfiber, aramidfiber, UHMWPE og basaltfiberproduktion rangerer i verdens top tre, med mainstream-produkter, der når avancerede globale niveauer inden for teknologi, output og kvalitet.

Den hurtige udvikling af indenlandske-højtydende fibre øger produktionskonkurrenceevnen og bidrager til rumfart, forsvar, vindkraft, civilingeniør, automotive letvægts og skibsteknik.

1. Stadig udvidelse af industriskala

I 2021 nåede Kinas samlede højtydende fiberkapacitet op på omkring 195.000 tons med en produktion på 102.000 tons. Produktionen af ​​kulfiber, aramidfiber, UHMWPE og kontinuerlige basaltfibre oversteg 10.000 tons hver. Kulfiberoutput nåede 29.000 tons, dækkende høj-styrke, mellemliggende-modul, høj-modul og ultra-høj-modulus kvaliteter (svarende til T300, T700, T800, T1000, M5,0, MJ, MJ, osv.).

Andre fibre såsom polyphenylensulfid (PPS) og polytetrafluorethylen (PTFE) har udviklet sig støt, mens polyetheretherketon (PEEK), siliciumcarbid, poly(p-phenylenbenzobisoxazol) (PBO) og helt aromatiske polyesterfibre har set nye fremskridt inden for nøgleproduktionsteknologier.

2. Betydelig forbedring af teknologi og udstyr

Det tekniske niveau af-højtydende fibre er forbedret med bedre fiberkvalitet, produktdifferentiering og produktionsstabilitet.

en. Kulfiber
Kina har nu tre forløberproduktionssystemer: DMSO, DMAc og NaSCN. Tør-jet vådspinding og vådspinningsprocesser optimeres gradvist, hvilket forbedrer produktionseffektiviteten. Nøgleteknologier har udviklet sig fra industrialisering af T300 til T700, T800, 24k kulfiber og gennembrud inden for T1000, T1100, M55J, M60J og 48k trækfibre. Sammenlignet med japanske Toray dækker Kinas DMSO--serie kulfibre næsten alle tilsvarende kvaliteter.

b. Økologiske højtydende-fibre
Para-aramid har nået tusind-tons industrialisering. Høj-styrke og høj-modul para-aramid er nu indenlandsk produceret og verificeret i personlige værnemidler. Farverbare para-aramidfilamenter og ultra-høj-fibre (svarende til Kevlar KM2) er tilgængelige til militærhjelme.

UHMWPE-fibre har forbedret høj styrke, høj modulus, fin denier, varmebestandighed og krybemodstand. Nye fiber-specifikke harpiksteknologier er også blevet udviklet.

Polyimidfibre har avanceret inden for polymersyntese, fiberformning, efter-behandling og udstyr og producerer høj-varme, varme-farverbar og høj-styrke høj-modulserie i forskellige denierer. PPS-fibre tilbyder nu fine denier-produkter (1,1 dtex) til mere præcis høj-temperaturfiltrering. PTFE-fiberproduktionsinnovationer forbedrer filtrering og styrke, hvilket muliggør flerlags filtermedier til industriel emissionskontrol.

c. Uorganiske højtydende-fibre
Kontinuerlige basaltfibre har opnået serier med høj-styrke, høj-modul og alkali-resistent. Ovnsimulering og optimeret design forbedrer produktionseffektiviteten og reducerer omkostningerne. Kontinuerlige siliciumcarbidfibre har avanceret anden-generations industrialisering og testes i rumfartsmotorer og atomkraftkomponenter.

d. Fiberudstyr
Nøgleudstyr til produktion af polyimid, UHMWPE, kulfiber og aramidfiber er blevet udviklet og opgraderet i hjemmet med en enkelt-kapacitet på over 300 tons/år for UHMWPE og 3.000 tons kulfiberlinjer. Grafitovne med en bredde på op til 1.000 mm er blevet produceret indenlandsk, hvilket sikrer uafhængighed af udenlandsk teknologi.

3. Forbedrede produktapplikationer

Indenlandske højtydende-fibre anvendes i vid udstrækning inden for rumfart, forsvar, vindkraft, civilingeniør, bilindustrien, jernbaner, marine, kommunikation, beskyttelsesudstyr, miljøbeskyttelse og sport.

I 2021 nåede det samlede indenlandske forbrug op på 149.000 tons:

Kulfiber: 62.300 tons (46,5 % indenlandsk), primært til vindmøllevinger (22.500 tons).

Aramidfiber: 26.000 tons, med konstant efterspørgsel i isolering, brandmodstand og skudsikre applikationer.

UHMWPE: 25.000 tons, vokser i reb, skære-resistente handsker og forbrugermarkeder.

Polyimid-baserede beskyttelsesstoffer bruges i skov- og politibeskyttelsestøj.

4. Innovationsplatforme

Kina har bygget F&U-platforme, der dækker grundforskning, kritisk teknologi og applikationsdemonstration, såsom National Carbon Fiber Engineering Technology Research Center og National Aramid Engineering Technology Center. Universiteter som Beijing University of Chemical Technology, Shandong University og Donghua University samarbejder med industrien for at adressere kerneteknologier.

National Advanced Functional Fiber Manufacturing Innovation Center, etableret i 2019, accelererer industriopgraderinger og bæredygtig udvikling.

5. Politikstøtte

Politikker siden 2000'erne, inklusive den "13. fem-årsplan" for videnskab, strategiske nye industrier og nye materialer, har understøttet høj-fiberudvikling. Militære og forsvarsansøgninger modtager særlig finansiering, der fremmer forskning, industrialisering og markedsadoption.

6. Økonomisk og social virkning

Indenlandsk højtydende fiberproduktion bryder udenlandske monopoler, øger produktionens konkurrenceevne og understøtter rumfarts-, forsvars-, vindenergi-, byggeri-, bil-, marine- og miljøapplikationer.

For eksempel reducerer en reduktion af køretøjets vægt med 100 kg CO₂-emissioner med 5 g/km, og 20 % lettere fly reducerer den årlige CO₂ med 140 tons. Kulfibre understøtter også grøn energianvendelse i solcelleanlæg, vind- og brintkraft.

Fibre med høj-ydelse er afgørende for Kinas udviklingsstrategi for fremstilling og høj-kvalitet. Inden 2025 forventes indenlandsk R&D og produktion at nå internationale niveauer med diversificerede produkter, skalerbar kapacitet og uafhængigt nøgleudstyr.

Industrien vil fokusere på høj-ydeevne, lave-omkostninger og stabile masseproduktionsteknologier, der danner et komplet "design-fremstilling-evaluering-verifikation"-økosystem. Dette vil udvide applikationer i forsvars- og økonomiske nøglesektorer og styrke Kinas teknologiske uafhængighed.

Kilder: Høj-teknologiske fibre og applikationer, Chinese Society for Composites, Mechanical Engineering Materials (delvist indhold fra onlinekilder).