芳綸纖維增強復合材料技術發展與市場分析展現了芳綸纖維作為一種高性能材料，在改性研究和應用領域中的最新進展。通過物理刻蝕、化學刻蝕以及化學接枝等方法改性，顯著提升了芳綸纖維與基體材料間的結合能力，推動了其在多種應用中的性能和效率。

1、芳綸纖維增強復合材料改性研究

芳綸纖維是一種高性能材料，但其應用受到表面活性不足的限制。為了擴大其應用范圍，開展了對芳綸纖維的改性研究。改性方法主要有兩種：第一種方法是改善芳綸纖維光滑表面的特性，通過降低纖維表面沿軸向的分子取向度，提高表面粗糙度和極性，從而增加纖維與基體材料的浸潤性，提升二者之間的結合能力。第二種方法是通過在纖維表面增加活性基團或“橋接”基團，實現纖維表面的功能化。這些活性基團或橋接基團能夠與基體材料通過化學鍵或物理作用結合，從而提高基體和纖維之間的界面粘結強度。這些改性方法對于提高芳綸纖維在多種應用中的性能和效率至關重要。截止2024年3月目前較為前沿的改性研究進展如下：

2、芳綸纖維增強復合材料染色及印花研究

芳綸纖維的染色技術主要通過載體染色、非水介質染色以及結構生色三種方法來實現。載體染色技術通過添加特定的載體來改變纖維的物理狀態，具體做法是調整纖維分子鏈的活動性，降低芳綸纖維的玻璃化溫度，并減弱分子間的氫鍵力，從而促進染料在纖維上的著色。非水介質染色依靠溶劑來改變纖維的聚集態結構并使其膨脹，同時也對染料分子的聚集狀態進行調整，以便染料分子更容易地擴散到纖維內部，實現染色。結構生色方法則采用環保的方式，通過引入納米粒子并調整其形態和粒徑，或是通過添加高折射率物質來構建周期性的納米結構，從而改變織物的顏色。這種方法依賴于納米粒子或光子晶體的結構和排列來實現顏色變化。這三種方法各具特點，為芳綸纖維染色提供了多樣化的選擇，以滿足不同的應用需求。截止2024年3月目前較為前沿的染色及印花研究如下：

二、芳綸纖維強復合材料行業市場分析

對位芳綸作為一種新型纖維材料，其應用范圍非常廣泛。在某些應用中，對位芳綸作為取代材料，譬如在汽車膠管中是作為尼龍取代，在防彈裝甲中是作為金屬取代，摩擦密封材料中的石棉取代，所以其市場需求會隨著科技的發展，行業標準的提升，下游應用市場的打開，一直保持著上升趨勢。此外，對位芳綸也參與創造了某些新應用，譬如室內纜里需要用到的光纜加強芯，用于航空航天的新興復合材料，其用量也會隨著新應用的推廣而穩步提升。所以總的來說，對位芳綸的市場需求在各種下游應用中都保持著上升態勢。

咨詢公司預測全球對位芳綸復合增長率在未來 5-10 年內會維持在 8%的水平，至2023 年達到 108600 噸。未來對位芳綸主要替代傳統的聚酯和尼龍纖維，領域主要在橡膠骨架和勞保防護等。相比之下，我國的對位芳綸預測的增長速度要快些，復合增長率預測在 15%左右。光纖光纜，防彈防護和橡膠骨架是主要的增長點，也是我國對位芳綸產業中最重要的三個市場。

對位芳綸主流供應商目前為杜邦，帝人，可隆。杜邦于 2017 年關停 COOPER RIVER 工廠，這直接導致全球對位芳綸產能減少了 7000 噸，使對位芳綸的供應出現緊缺。關停主要因為杜邦于 2011 年投產新工廠生產高強高模產品，針對防彈及光纜市場，但防彈市場受高強高模聚乙烯沖擊，高模產品在中國售價又很低，新裝置盈利未達預期，同時美國和英國原有工廠設備需要替換，杜邦不想再加大投資，故而關停。由于自 2018 年起，市場出現供應吃緊的情況，并且全球未來需求繼續保持 8%的上升態勢，幾家主要對位芳綸供應商紛紛宣布擴產計劃如下：

• 帝人：至 2022 年在現有基礎上增加約 25%的產能，達到 39000 噸；

• 儀征化纖：2018 年宣布擴產至 1000 噸，并計劃 3000 噸的項目，但實際市場上的供應量仍非常小，讓人懷疑其真實產能是否已達到 1000 噸。

根據前文所述，對位芳綸是一項技術門檻相當高的產業，其投入資金也很大，投資回報時間一般超過 5 年。根據以往經驗來看，新進入者從研發到百噸線再至千噸線最后至萬噸線需要至少 10 年的時間，而且即便實現產業化，其產品品質的穩定還需要 1-3 年的時間不等，如果要進一步具備生產高強高模對位芳綸的能力，那還需要額外 3-5 年時間。此外，對位芳綸的生產制造技術幾乎沒有對外輸出，對位芳綸基本都是依賴于自主研發，技術壁壘很高。由此可見，新進入者的威脅性不大。

位芳綸所應用的領域基本都有一定的排他性。所謂的替代，通常只有如下三種情況：

1、被其他纖維取代，但需要犧牲一部分最終產品性能

2、被其他同級別的高性能纖維取代，譬如碳纖維，高強高模聚乙烯，但由于纖維之間本身的物理力學性能和化學性能差異，其本質并不是取代，而是因為最終產品訴求不同而做的選擇。譬如在軟質裝甲中，原來對位芳綸使用較多，但是高強高模聚乙烯出現后，由于軟質裝甲對子彈射擊產生的凹陷程度要求不高，所以逐漸以高強高模聚乙烯為主，但是在硬質裝甲中，還是需要對位芳綸的高模量特性。關于三大高性能纖維的特性及替代關系如圖所示。

3、被更高級別的高性能纖維取代，譬如 PBO 纖維，芳綸 III 或者帝人的 Technora纖維，但是這會使成本大幅度上升，有時對性能也是浪費。

三、小結

隨著對芳綸纖維增強復合材料技術的不斷深入研究，其市場前景顯示出廣闊的應用潛力。通過對芳綸纖維表面的改性研究，不僅提高了材料的性能，同時也拓展了其在新興領域中的應用。市場分析預測，未來芳綸纖維的需求將持續增長，尤其是在橡膠骨架、勞保防護等領域。盡管面臨如高技術門檻和激烈的市場競爭等挑戰，芳綸纖維的技術創新和市場應用前景仍舊被看好。主流供應商的擴產計劃以及對新應用的探索，預示著芳綸纖維增強復合材料將在全球范圍內維持其增長勢頭。