我國是全球化學纖維產(chǎn)業(yè)鏈最為完整、品種豐富、規(guī)模最大、產(chǎn)業(yè)配套最齊全的生產(chǎn)國、消費國和出口國。我國化學纖維產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展始于20世紀末期，隨著聚酯纖維國產(chǎn)化技術與裝備的不斷突破，生產(chǎn)成本顯著降低，產(chǎn)能高速增長，2019年我國化學纖維產(chǎn)量約為5.95×107t，約占全球化學纖維總產(chǎn)量的80%。纖維材料產(chǎn)品除應用于傳統(tǒng)的紡織服裝、家居等消費品領域外，還廣泛應用于交通運輸、環(huán)境保護、安全防護、土工建筑、醫(yī)療衛(wèi)生、航空、航天、國防軍工等領域。目前國內(nèi)先進纖維材料主要指差別化功能纖維、高性能纖維、先進生物基纖維以及先進陶瓷纖維。本文將圍繞這四種纖維，分析我國先進纖維材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問題，為今后產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出參考性建議。

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我國常見的先進纖維材料分類

上海是在全國首個提出整體推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的城市，其內(nèi)容包括經(jīng)濟數(shù)字化、生活數(shù)字化、治理數(shù)字化等三個領域。我們這里研究的“數(shù)字生活”主要包括了生活數(shù)字化和部分與人民群眾生活息息相關的治理數(shù)字化。

（一）差別化功能纖維
? ? ? 差別化是一個總體概念，指在常規(guī)纖維現(xiàn)有的性能之外，再附加上某些特殊功能的纖維。在聚酯纖維、聚酰胺纖維、再生纖維素纖維、聚丙烯腈纖維等常規(guī)化學纖維制備過程中，通過綜合運用分子改性、功能組分添加、特種紡絲成形以及纖維后處理等一種或幾種方式制備而成。與常規(guī)化學纖維相比，這類纖維可以顯著改善或增加纖維的性能和功能。如原液著色纖維、陽離子染料可染滌綸、超仿真纖維、抑菌纖維、阻燃纖維、遠紅外纖維、石墨烯改性纖維、抗靜電纖維、抗紫外線纖維、電磁屏蔽纖維、負離子纖維等等。

異形纖維：異形纖維即纖維的截面呈非圓形，主要有三葉形、五葉形、矩形和扁平、中空等形狀，它由噴絲孔異形法、膨化粘結(jié)法、復合紡絲法、軋制法和孔形變化等辦法獲得，異形纖維具有特殊的光澤和良好的耐污性能，有良好的蓬松和透氣性能，有抗起球性和耐磨性能，良好的抗靜電性能和吸濕性能，并有良好的染色性能。

復合纖維：即將幾種性能不同的材料復合成一種新穎的纖維，它有共紡型、并列型、皮芯型、分裂型和多層型(并列多層、放射多層、中空放射、多芯型和多層型)和海島型。復合纖維的最大特點是將各種纖維的特性集中在一起，從而使新的纖維具有各種纖維的共同特點。

細旦絲和超細旦絲：即纖維中的單絲極細的纖維，由于纖維的彎曲剛度和纖維的纖度平方成正比，因而細旦和超細旦纖維的手感柔軟，經(jīng)磨毛后的織物具有細膩、柔糯的茸毛感，可以獲得十分理想的桃皮絨和麂皮絨。

納米纖維：通常把纖維的直徑小于100nm的纖維稱為納米纖維，它有較好的表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應和宏觀量子的隧道效應，因而纖維有吸收紫外線、屏蔽電磁波等性能。

高收縮纖維：合成纖維的短纖維沸水收縮率不超過5%，長絲為7%-9%，把沸水收縮率大于35%的纖維稱高收縮纖維，它是由降低纖維的初始結(jié)品度，增加纖維的無定形區(qū)而獲得，它與普通纖維混紡、交織的織物，經(jīng)沸水處理，因纖維的收縮率不同而形成立體或蓬松的花紋圖案，并獲得保形性極好的高花織物和泡泡紗織物，織物手感柔軟，質(zhì)輕蓬松，保暖性能極好。

（二）高性能纖維
? ? ? 當前我國高性能纖維領域發(fā)展的重點主要有碳纖維、PAN預氧絲、芳綸、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維、聚酰亞胺（PI）纖維和聚苯硫醚（PPS）纖維等。

碳纖維：由碳元素組成的一種特種纖維。目前工業(yè)化生產(chǎn)的有黏膠基碳纖維，瀝青基碳纖維，聚丙烯腈（PAN）基碳纖維，聚丙烯腈基碳纖維是主流工藝，國內(nèi)碳纖維基本上都是PAN基。碳纖維具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其石墨微晶結(jié)構(gòu)沿纖維軸擇優(yōu)取向，因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。碳纖維的密度小，因此比強度和比模量高。碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷等復合，制造先進復合材料。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料，具有特別高的強度及比模量。

PAN預氧絲：PAN預氧絲是制備碳纖維過程中重要的中間產(chǎn)品，作為一種阻燃材料，預氧絲具有碳纖維產(chǎn)品的諸多優(yōu)點，且成本比碳纖維低。PAN基預氧絲不僅具有優(yōu)良的阻燃、耐熱性能，而且纖維的耐化學試劑性能也優(yōu)于一般的合成纖維。PAN基預氧絲是隨著碳纖維的發(fā)展而興起的一種新型耐熱耐焰材料，在隔熱、防火、阻燃等領域具有廣泛的應用價值，并且具有無機耐火耐焰材料所不具備的紡織加工性能和服用性能，又無石棉對人體的危害作用。PAN基預氧絲可用作建筑保溫材料、管道保溫材料及高溫爐保溫材料，防火服及阻燃裝飾材料，隔音材料等，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，已成為一個獨立的材料品種投放市場，且需求量日益增長，具有良好的市場前景。

芳綸：“芳綸”一詞是“聚芳酰胺”的簡稱。聚芳酰胺最初于二十世紀六十年代初期在商業(yè)上用作間位芳綸纖維，而對位芳綸誕生于二十世紀六七十年代。芳綸具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能,其強度是鋼絲的5～6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2～3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。它具有良好的絕緣性和抗老化性能，具有很長的生命周期。芳綸纖維也是重要的國防軍工材料，為了適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，美、英等發(fā)達國家的防彈衣均為芳綸材質(zhì)，芳綸防彈衣、頭盔的輕量化，有效提高了軍隊的快速反應能力和殺傷力。目前國產(chǎn)芳綸纖維主要用于高溫過濾、防護、密封等材料中。

超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE纖維）：又稱高強高模聚乙烯纖維，其分子量在100萬～500萬的聚乙烯所紡出的纖維。其比強度是同等截面鋼絲的十多倍，比模量僅次于特級碳纖維，沖擊吸收能比對位芳酰胺纖維高近一倍，耐磨性好，摩擦系數(shù)小。由于超高分子量聚乙烯纖維具有眾多的優(yōu)異特性，它在高性能纖維市場上，包括從海上油田的系泊繩到高性能輕質(zhì)復合材料方面均顯示出極大的優(yōu)勢，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭和航空、航天、海域防御裝備等領域發(fā)揮著舉足輕重的作用。它具有輕柔的優(yōu)點，防彈效果優(yōu)于芳綸，現(xiàn)已成為占領美國防彈背心市場的主要纖維。

聚酰亞胺纖維：由均苯四酸二酐和芳香族二胺聚合得到聚酰胺酸預聚體，再通過熔液紡絲而制得的高性能纖維。聚酰亞胺纖維與高強高模聚乙烯、聚苯硫醚等高性能纖維相比，具有更廣的耐溫性（-267-550℃）；與芳綸相比，耐熱等級更高，阻燃更好，耐候性更佳。同時還具有獨特的紡織加工和人體親和性等綜合特性。聚酰亞胺纖維擁有良好的可紡性，可以制成各類特殊場合使用的紡織品。由于具有耐高低溫特性、阻燃性，不熔滴，離火自熄以及極佳的隔溫性，聚酰亞胺纖維隔熱防護服穿著舒適，皮膚適應性好，永久阻燃，而且尺寸穩(wěn)定、安全性好、使用壽命長，和其他纖維相比，由于材料本身的導熱系數(shù)低，也是絕佳的隔溫材料。

聚苯硫醚纖維（polyphenylenesulfide fibre）：又稱PPS纖維。由聚苯硫醚經(jīng)熔融紡絲制得。PPS纖維具有良好的耐熱性，主要用作高溫過濾織物，耐受溫度可達190℃。該纖維還具有優(yōu)良的耐化學試劑和水解性，以及阻燃性能。聚苯硫醚纖維具有優(yōu)良的紡織加工性能。其強度、伸長與棉纖維相近．但模量較低，吸濕率也較低?？捎米髯枞伎椢?、家庭裝飾織物、煙道氣過濾材料等。袋式除塵技術的快速發(fā)展帶動了國內(nèi)纖維級PPS樹脂生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。國內(nèi)PPS纖維主要應用在濾料行業(yè)。

（三）先進生物基纖維
? ? ? ?生物基纖維指以生物質(zhì)為原料，或含有生物質(zhì)來源的單體、以生物技術制備的單體的聚合物纖維，如海藻纖維、甲殼素纖維、PLA纖維、細菌纖維等。

海藻酸纖維：采用天然海藻提取物紡絲加工而成，是從海洋藻類植物中提取得到的海藻酸鈉為原料經(jīng)紡絲制得的生物基纖維。海藻纖維包含海藻酸鹽纖維和海藻酸纖維，經(jīng)海藻酸鈉與氫離子發(fā)生反應制得的纖維為海藻酸纖維，現(xiàn)在海藻纖維通常指的是海藻酸鈣纖維。海藻纖維具有良好的生物相容性、可降解吸收性，優(yōu)良的阻燃、殺菌、電磁波屏蔽等性能。海藻纖維回潮率能達到18%-20%，所以穿著具有良好的膚感。

甲殼素纖維：甲殼素存在于蝦、蟹、昆蟲等甲殼動物的殼內(nèi)和蘑菇等菌類的細胞膜內(nèi)，是一種動物纖維素。甲殼素纖維呈堿性和高度的化學活性，從而具有良好的吸附、黏結(jié)、殺菌和透氣等優(yōu)良性能。用甲殼素纖維制成的紡織品可以防治皮膚病，并能抗菌、防臭、吸汗保濕。用甲殼素纖維制成的醫(yī)用縫線可自行被人體吸收。用甲殼素纖維制成的醫(yī)用敷料可以促使肉芽新生，臨床上具有鎮(zhèn)痛、止血和治愈效果。

聚乳酸(PLA)纖維：是使用如玉米、木薯等植物所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸，再通過化學合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性。該纖維強度高、延伸度較大，親水性好，懸垂性、舒適性和手感好，有吸排汗和抗紫外線的功能。

細菌纖維素（Bacterial cellulose，BC）：是指在不同條件下，由醋酸菌屬（Acetobacter）、土壤桿菌屬（Agrobacterium）、根瘤菌屬（Rhizobium）和八疊球菌屬（Sarcina）等中的某種微生物合成的纖維素的統(tǒng)稱。它具有精細的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、較高的機械強度、較高的吸水和保水性能、良好的生物相容性和生物降解性等許多獨特的性質(zhì)。具有良好的親水性和透氣性，細菌纖維素內(nèi)部存在大量的親水性基團，可以很好地透水及透氣。細菌纖維素用于研究人造皮膚，也是一種優(yōu)異的面膜布材料。細菌纖維素是當今國際生物材料研究的熱點之一。

（四）先進陶瓷纖維
? ? ? ?傳統(tǒng)意義上的陶瓷纖維又稱硅酸鋁纖維，其主要成分為SiO? 、Al?O?, 這兩種成份是制備傳統(tǒng)瓷器的主要成份，所以被稱作陶瓷纖維；目前對陶瓷纖維的定義更為寬泛，主成分為陶瓷材料的纖維都被稱之為陶瓷纖維或特種陶瓷纖維，例如：石英纖維、氧化鋁纖維、莫來石纖維、碳化硅纖維、氮化硅纖維、氮化硼纖維、硅硼氮纖維、硅硼碳氮纖維、氧化鋯纖維等。

石英纖維：以石英玻璃為原料，首先制成石英玻璃棒再經(jīng)高溫熔融拉絲或噴吹制成。具有耐高溫、耐腐蝕、低膨脹以及優(yōu)異的介電性能，廣泛應用于航空航天、半導體、高溫隔熱、高溫過濾等領域。石英纖維具有優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕、低膨脹以及介電性能，產(chǎn)品在軍事及民用市場得以廣泛應用。

氮化硅纖維：指纖維結(jié)構(gòu)中主要含Si、N 兩種元素的纖維，它是在碳化硅纖維的基礎上發(fā)展起來的另一種陶瓷纖維。氮化硅纖維在常溫與高溫下均具有良好的力學性能、有較低的介電常數(shù)、介電損耗與較高的電磁波透過率，是良好的耐高溫透波材料。氮化硅纖維具有優(yōu)異的耐高溫性能，最高使用最高溫度在1400℃。主要用于金屬基、陶瓷基復合材料的增強材料和耐高溫功能材料。氮化硅陶瓷具有優(yōu)異的耐高溫抗氧化性能，同時具有低的介電常數(shù)和高的電阻率，是高溫環(huán)境下電磁波透過和絕緣的優(yōu)選材料。

氮化硼纖維：一種質(zhì)地柔軟、白色、多晶的陶瓷纖維材料，具有類似于石墨的層狀晶體結(jié)構(gòu)，又稱“白石墨”，具有耐高溫、耐化學腐蝕 、介電性能優(yōu)異、吸收中子的特點。氮化硼纖維具有耐高溫、耐化學腐蝕、介電性能優(yōu)異、吸收中子優(yōu)異的綜合性能，在航空、航天、新能源及核工業(yè)等高端技術領域有著極為廣闊的應用前景，是新型武器重點型號、重點經(jīng)濟發(fā)展領域具有廣泛應用前景的軍民兩用關鍵原材料。目前國內(nèi)山東工陶院開發(fā)的BN纖維的制品有氮化硼連續(xù)纖維、氮化硼短纖維、氮化硼纖維布、氮化硼纖維氈。利用這些制品制備的燒蝕防護材料、抗中子-電子和γ射線絕緣介質(zhì)材料、耐熱和隔熱材料、高溫過濾材料、電器絕緣材料和纖維增強復合材料廣泛應用于航空航天、核工業(yè)、軍工及新能源行業(yè)。

硅硼氮纖維：連續(xù)SiBN陶瓷纖維結(jié)合了Si3N4纖維和BN纖維的優(yōu)點，具有輕質(zhì)高強、高溫抗燒蝕性、高溫穩(wěn)定性、高溫抗氧化性能和高溫抗蠕變性能等優(yōu)良性能，是一種理想的陶瓷基透波復合材料的增強纖維。SiBNC陶瓷具有極其優(yōu)異的耐高溫、抗氧化和抗蠕變性能而備受關注，是一類新型陶瓷材料，成為近年來陶瓷材料領域新的研究熱點。該纖維能夠滿足超高音速精確制導導彈天線罩對材料耐高溫、承載、透波多功能的要求，有望成為新型高性能透波增強纖維。

碳化硅纖維：是多晶陶瓷纖維，具有高比強度、高比模量、耐高溫、抗氧化、抗蠕變、耐化學腐蝕、耐鹽霧等優(yōu)點，是高性能復合材料的理想增強劑，在航空航天、核工業(yè)等領域有著廣泛的應用前景。碳化硅纖維由于自身的優(yōu)異性能可用作高溫耐熱材料，樹脂、金屬、陶瓷基復合材料的增強材料等。較多應用于國防軍工，主要包括：航空、航天等高技術領域，像先進戰(zhàn)斗機、空天飛機、航空發(fā)動機、戰(zhàn)術導彈和電子組件等，達到減重、提高工作溫度、熱膨脹系數(shù)匹配和提高熱導率等目的。

氧化鋁纖維：以金屬氧化物粉末、無機鹽、水、聚合物、粘膠絲或凝膠等為原料，制成水溶液、懸濁液、溶膠或其他一些有機溶液然后紡絲，也可以粘膠絲為載體纖維來制備。具有有優(yōu)異的高溫力學性能、好的抗化學侵蝕能力、低的導熱率等特點，可應用于航空、航天、軍工及高科技領域。氧化鋁纖維用作金屬基復合材料增強劑可使鋁基復合材料減重10%～30% ，耐磨性提高5～10倍，高溫強度提高100 %；用作陶瓷基復合材料增強劑可使復合材料減重10%～30%；韌性提高2～3倍。氧化鋁陶瓷纖維以其極高的單絲抗拉強度，作為高性能復合材料補強劑應用于航空、航天及柴油動力機械領域，具有極強的生命力。

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我國先進纖維材料發(fā)展對策及建議

根據(jù)我國纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國內(nèi)需求和國際競爭狀況，針對先進纖維材料發(fā)展存在的突出問題，提出以下對策建議。

（一）加強產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究
? ? ? ?集聚科研、生產(chǎn)、規(guī)劃研究、行業(yè)管理、金融投資等專業(yè)人才，建立一支結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定的高水平產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究隊伍，針對先進化學纖維材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的科技創(chuàng)新、產(chǎn)融結(jié)合、現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與國際競爭等重要現(xiàn)實問題，開展持續(xù)、深入的系統(tǒng)研究，跟蹤、評估發(fā)展狀況和規(guī)劃實施情況，及時調(diào)整、持續(xù)完善規(guī)劃，為我國宏觀決策，尤其是生產(chǎn)企業(yè)、金融投資機構(gòu)、科學研究機構(gòu)等決策提供可靠的指導。

? ? ? ?（二）完善產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新體系建設
? ? ? ?按照“圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈、圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈”的總體要求，完善國家、各部委重點實驗室的布局，發(fā)揮實驗室之間的協(xié)同機制，部署纖維材料與工程的重大科學問題研究；加大政府資金支持力度，建立一支從事高水平基礎研究的人才團隊，產(chǎn)出一批原始創(chuàng)新成果；發(fā)揮政府的引導和政策保障作用，吸引風險基金、產(chǎn)業(yè)基金，提升工程研究中心中試研究、工程研究能力，優(yōu)化創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化機制，加快形成一批重大產(chǎn)業(yè)化技術成果；支持、鼓勵產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)揮在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新上的重要作用，加快科技成果的市場應用；支持、鼓勵中介服務機構(gòu)不斷提升服務能力和公信力，在標準研制，知識產(chǎn)權服務，科技成果評估、轉(zhuǎn)化，品牌建設等方面發(fā)揮作用。

? ? ??（三）加強科學技術對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐和引領作用
? ? ? ?圍繞產(chǎn)業(yè)基礎高級化和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化全面部署創(chuàng)新鏈，重點在聚合物、纖維制造技術和裝備領域，整合行業(yè)重點實驗室、工程中心和骨干企業(yè)的科技資源，圍繞重點品種開展“產(chǎn)學研”合作，確保重點品種具有自主知識產(chǎn)權和持續(xù)的技術迭代升級能力。圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈，推動化學纖維產(chǎn)業(yè)基金和風險投資，加大對原始創(chuàng)新纖維品種開發(fā)與應用的資金支持，占領科技制高點，培育優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。推動工程公司向解決方案服務商轉(zhuǎn)型發(fā)展，通過提高工程公司的科技研發(fā)、工程轉(zhuǎn)化等綜合能力，創(chuàng)新經(jīng)營模式，整合科技資源，構(gòu)建全方位的產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈管理服務模式，建設高水平的科技服務型企業(yè)。

? ? ??（四）支持骨干企業(yè)的國際化
? ? ? ?發(fā)達國家的經(jīng)驗表明，大企業(yè)通過集聚“產(chǎn)學研”創(chuàng)新資源、擴張重點品種的產(chǎn)能規(guī)模、延伸產(chǎn)業(yè)鏈等，占據(jù)了國際競爭的優(yōu)勢地位。當前，我們一些企業(yè)已具備了產(chǎn)能、經(jīng)營管理、“產(chǎn)學研”合作等基礎條件，要積極支持此類企業(yè)延伸產(chǎn)業(yè)鏈、全球布局產(chǎn)能和創(chuàng)新資源、加大“產(chǎn)學研”合作，引導產(chǎn)業(yè)基金等社會資本投入，加快形成具有國際競爭優(yōu)勢的跨國企業(yè)，引領我國先進纖維材料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

? ? ??（五）材料、高端裝備與智能制造的統(tǒng)籌發(fā)展
? ? ? ?順應先進纖維材料與智能制造技術融合的發(fā)展趨勢，促進先進纖維材料與高端裝備融合發(fā)展，突破關鍵技術與裝備，推進國產(chǎn)裝備與智能制造系統(tǒng)的應用，推動行業(yè)制造水平全面提升。加強智能化、差異化、功能化設備及高新性能纖維設備的原創(chuàng)研發(fā)能力，增強重大技術與成套裝備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力，提升產(chǎn)品附加值，通過設備技術進步引領化學纖維產(chǎn)業(yè)的深度轉(zhuǎn)型升級。加快突破化纖制造過程的數(shù)字化、智能化關鍵技術，擴大國產(chǎn)裝備與智能制造系統(tǒng)在行業(yè)骨干企業(yè)中的應用，確保我國數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)安全，提升化學纖維產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。（來源：前沿材料）

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