隨著芳綸紙應用領域的增多，芳綸紙市場預計有良好的發(fā)展前景。根據(jù)第三方公開數(shù)據(jù)，我國芳綸紙消費量已從2017 年的2742噸提高到2021年的4215噸，2028年我國芳綸紙的消耗量預計將達到12357噸。而蜂窩結(jié)構(gòu)是航空航天領域最佳的承力結(jié)構(gòu)，將長期存在于航空器、航天器的結(jié)構(gòu)設計當中。
一、產(chǎn)品概況
芳綸纖維全稱為“芳香族聚酰胺纖維”，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，芳綸纖維于1960s由美國杜邦公司研發(fā)成功并商業(yè)化。芳綸纖維并不會直接作為最終產(chǎn)品，至少要做成織物或相應的復合材料才能使用。
芳綸纖維的品類及性能對最終產(chǎn)品的性能有比較大的影響。芳綸纖維可分為鄰位芳綸、對位芳綸 (芳綸1414，PPTA)和間位芳綸(芳綸1313，PMTA)三種，其中實現(xiàn)工業(yè)化的產(chǎn)品主要有間位芳綸和對位芳綸兩種。純間位芳綸制成的芳綸紙具有高強度、低變形、耐高溫、耐化學腐蝕、阻燃和優(yōu)良的電絕緣性能，廣泛應用于國防、航空航天、高速列車和電工絕緣等領域。對位芳綸具有比間位芳綸更好的綜合性能，可應用于航空航天工業(yè)中用于制造導彈的固體火箭發(fā)動機殼體和用于制作大型飛機的二次結(jié)構(gòu)材料（如機艙門、窗、機翼有關部件等）、國防工業(yè)中的防彈衣、防彈頭盔、防刺防割服、排爆服、高彈度降落傘、防彈車體、裝甲板等。
從芳綸纖維到芳綸蜂窩芯材需要經(jīng)過抄造成紙、熱壓成形等一系列的生產(chǎn)過程。按照工序及生產(chǎn)流程主要涉及到芳綸紙、芳綸蜂窩芯材等產(chǎn)品。
芳綸紙是以制紙級芳綸纖維為原料，通過濕法成形、高溫整飾等工藝制備而成的高性能新材料。美國杜邦公司于上世紀六十年代成功開發(fā)出芳綸紙，因其具有本質(zhì)阻燃、絕緣、耐高溫、高強度等優(yōu)良特性，逐步成為國防軍工、航空航天、電力電氣、軌道交通、新能源、電子通訊等重要行業(yè)和領域發(fā)展不可或缺的關鍵材料。
芳綸蜂窩是一種仿生結(jié)構(gòu)，由芳綸紙經(jīng)涂膠、疊合、熱壓、切邊、拉伸、定型、浸膠、固化等一系列復雜工藝制作而成，具有天然蜂巢的六邊形結(jié)構(gòu)。其輕質(zhì)、高強、高模、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強且具有隔音、隔熱、阻燃等優(yōu)點，可以作為輕質(zhì)高強結(jié)構(gòu)材料（主要作為芯材），應用于航空航天、軌道交通、國防軍工等重點領域。芳綸蜂窩芯材以其優(yōu)異的性能成為航空航天、軌道交通等領域的重要減重材料；同時與預浸料相結(jié)合，在吸波領域占據(jù)重要的地位。
以蜂窩芯材為基礎形成的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)吸波材料是重要的結(jié)構(gòu)性吸波材料。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)吸波材料主要應用于雷達隱身領域；是由經(jīng)過浸漬吸波劑的芳綸蜂窩和透波面板組成，兼具優(yōu)良的力學性能和吸波性能。就芳綸蜂窩夾層結(jié)構(gòu)吸波材料而言，其吸波性能主要取決于蜂窩本身的規(guī)格尺寸以及浸漬膠液體系。目前芳綸蜂窩夾層結(jié)構(gòu)吸波材料可以對0-18GHz的頻段形成較強的吸收。
二、主要應用場景
1、芳綸紙的主要應用場景
根據(jù)產(chǎn)品的功能性應用不同，產(chǎn)品的下游應用領域主要包括電氣絕緣(作為絕緣材料)、蜂窩芯材 (作為結(jié)構(gòu)減重材料)領域。
間位芳綸紙系列產(chǎn)品主要用于電氣絕緣領域，少量用于蜂窩芯材領域；變壓器是目前我國使用芳綸紙較多的領域。同時，隨著我國的鐵路電氣化以及城市地鐵、輕軌的大規(guī)模建設，對包括大功率牽引變壓器在內(nèi)的高速列車的相關設備也提出了更高的要求。
對位芳綸紙系列產(chǎn)品主要用于蜂窩芯材領域。相比間位芳綸紙制作的蜂窩芯材，使用對位芳綸紙制備的蜂窩芯材綜合力學性能相比間位芳綸紙蜂窩芯材顯著提高，其強度為同等質(zhì)量鋼鐵的 5 倍，但密度僅為鋼鐵的五分之一；但因其成本較高，一般應用在對強度要求較高的蜂窩芯材領域。
2、芳綸蜂窩芯材的主要應用場景
航空領域：芳綸紙蜂窩芯材與面板結(jié)合制成夾層結(jié)構(gòu)后，可作為理想的結(jié)構(gòu)形式之一，在航空領域得到廣泛的應用，主要應用部位包括襟翼、副翼、垂尾前緣、方向舵、鴨翼、機身、槳葉、天線罩、雷達罩、壁板、艙門、地板等部件，以及飛機的大剛性、次受力部件。作為飛機復合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的首選芯材，可降低飛機的結(jié)構(gòu)質(zhì)量、實現(xiàn)功能部件透波、降噪、隔熱性能。據(jù)統(tǒng)計，國產(chǎn)直九機的Nomex蜂窩板件有280多個，覆蓋面積占整機的80%左右；美國F-111型戰(zhàn)斗機的蜂窩板件占整個外形面積的90%以上；C919在飛機的多個部位都應用了大量的蜂窩芯材，以滿足減重需要，單一架次對芳綸蜂窩芯材的需求量預計在千萬元級以上。
艦船領域：蜂窩夾層結(jié)構(gòu)不僅可以減輕空船重量、提高艦船機動性和抗沖擊性能，還能大幅提升艦船的抗腐蝕性能和“隱身”能力。近年來，各國海軍還將蜂窩夾層材料用于水面艦艇的甲板室，艙壁和飛機頂棚等上層建筑，用于提升艦艇各方面的綜合性能。美軍海岸警衛(wèi)隊快艇采用Nomex蜂窩結(jié)構(gòu)取代石棉板，不僅使快艇重量減少9噸多，還消除了因石棉引起的潛在危害；遼寧號航母內(nèi)飾用到的芳綸板材超過10萬平方米，每平米售價為1500——2000元。據(jù)了解，中船重工各大研究所已開始使用芳綸蜂窩板材作為輕量化艦船內(nèi)裝項目。
軌道交通領域：芳綸材料能有效降低高速列車的能耗和噪音，已在高鐵車輛的車廂側(cè)板、頂板、座椅、隔板、行李架以及天窗板等部位上得到應用，減輕車輛質(zhì)量，提高列車的速度，速度200公里/小時以上的動車需要大量使用芳綸紙蜂窩材料。長春客車廠CRH-5型動車組推薦使用芳綸蜂窩材料作為高速列車的夾層結(jié)構(gòu)材料，年需10——15mm芳綸蜂窩材料達5萬平方米；另外，標準動車組、動臥、新能源低地板車等新車型在輕量化、舒適性的需求下，也都在內(nèi)飾件設計中采用了芳綸蜂窩結(jié)構(gòu)。
此外，芳綸紙蜂窩芯材也可用于風機葉片、船舶游艇、賽艇、滑雪板、房車等產(chǎn)品的制造。
三、行業(yè)供需情況
1、芳綸纖維供需情況
目前全球芳綸纖維產(chǎn)能在14-15萬噸左右，其中5萬多噸為間位芳綸纖維，9-10萬噸為對位芳綸纖維。間位芳綸纖維方面，國內(nèi)有60%左右用于相對低端的工業(yè)過濾領域，僅有10%左右用于高端的絕緣與蜂窩芯材領域。對位芳綸纖維方面，國內(nèi)有40%用于光纖增強；20%用于防彈防護，軍用防彈頭盔、手套等；20%用于汽車橡膠工業(yè)；20%用于復合材料。
2、芳綸紙供需情況
芳綸紙：據(jù)統(tǒng)計，全球芳綸紙名義產(chǎn)能約2萬噸/年，有效產(chǎn)能約1.2萬噸/年；全球芳綸紙需求約1萬噸/年，主要市場份額由杜邦公司占據(jù)。根據(jù)中信證券研究所整理數(shù)據(jù)，全球的芳綸紙主要用于電氣絕緣和蜂窩芯材，分別占64%和34%；對標全球消費結(jié)構(gòu)，2020 年我國芳綸紙需求的 90.76%來自于電氣絕緣，而蜂窩結(jié)構(gòu)材料及其他復合材料的消費占比僅為 9.24%。
目前國內(nèi)芳綸紙的主要生產(chǎn)企業(yè)為民士達。民士達為國內(nèi)第一家芳綸紙制造商，目前其芳綸紙產(chǎn)品的全球市場占有率居于第二位，僅次于美國杜邦公司。
3、芳綸蜂窩芯材供需情況
按照一張芳綸紙100kg可做成3立方米的蜂窩芯材計算，全球芳綸蜂窩的理論產(chǎn)能可達到204萬立方米，中國市場的芳綸蜂窩的理論產(chǎn)能可達到24萬立方米；有效產(chǎn)能對應的芳綸蜂窩芯材約5.4萬立方米。
目前國內(nèi)芳綸蜂窩芯材的主要生產(chǎn)企業(yè)為中航復材。中航復材的蜂窩生產(chǎn)主要分布在北京和南通，其中，南通大尺寸蜂窩生產(chǎn)線具有國際先進水平，自動化程度高；其產(chǎn)品主要面向民機領域，且以空客、波音、雅奇等外貿(mào)客戶為主。
四、結(jié)語
近年來，我國持續(xù)加大對芳綸纖維材料、芳綸紙的政策支持力度。特別是近幾年我國高速列車、國產(chǎn)飛機制造及航空母艦等裝備制造業(yè)的快速發(fā)展更是帶動了芳綸絕緣紙和芳綸紙蜂窩芯材的發(fā)展。
隨著芳綸紙應用領域的增多，芳綸紙市場預計有良好的發(fā)展前景。根據(jù)第三方公開數(shù)據(jù)，中國芳綸紙消費量已從2017 年的2742噸提高到2021年的4215噸，2028年我國芳綸紙的消耗量預計將達到12357噸。而蜂窩結(jié)構(gòu)是航空航天領域最佳的承力結(jié)構(gòu)，將長期存在于航空器、航天器的結(jié)構(gòu)設計當中。（來源：穗銀安信）
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