玄武岩纤维是继碳纤维、芳纶和聚乙烯纤维之后的第四大新型高性能纤维,玄武岩纤维除具有高技术、高强度、高模量特点外,还兼具耐高温、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高等优异性能,被广泛应用于国防军工、交通运输、建筑施工、车船制造、石油化工、航空航天等领域。目前,玄武岩纤维的技术及规模尚处于初级发育阶段,未来五年有望从发育期向高速成长期过渡。成都玄武岩纤维产业在生产技术和装备水平方面已在国内外处于领先水平。
成都玄武岩纤维产业技术发展现状及优势
(一)技术水平:生产和装备技术实现领跑,竞争优势显著
成都玄武岩纤维产业核心技术取得显著突破,成为全国玄武岩纤维技术的重要策源地,在生产技术和装备水平上均处于全国乃至全球领先地位。成都原始创新能力强劲,在技术壁垒较高的生产技术和装备技术领域具明显竞争优势。
(二)创新主体:企业和科研院所优势明显,技术创新体系初步建立
成都市拥有玄武岩纤维生产和设备制造重点企业。另外,拥有中铁第二勘探设计院、中铁二十三局等应用设计单位,四川大学、西南交通大学等高校均有研究团队在玄武岩纤维及复合材料技术与应用领域有重要成就。
(三)应用推广:产品已成熟应用于军工领域,逐步向民用市场延伸
成都是玄武岩纤维原丝生产和装备的核心,玄武岩纤维产品涵盖不同规格玄武岩纤维及生产成套设备,同时也覆盖了玄武岩纤维无捻粗纱、玄武岩纤维加捻纱、玄武岩纤维高温滤袋、小型风光互补系统等。玄武岩纤维产品已在成都地铁、川陕路等工程中运用,表现出优异的使用效果,市场认可度逐步提高。
(四)创新环境:成都积极推动玄武岩纤维发展,产业地位日益上升
建立了以龙头企业为基础,高校院所、铁道研究建设单位、工程研究施工单位共同参与的产学研用协作。《四川省玄武岩纤维产业发展指南(2016-2020年)》明确提出,重点支持四川玄武岩纤维产业军民融合研发制造中心、成都玄武岩纤维复合材料制造基地,加快发展成为成都新材料产业新增长极。
成都玄武岩纤维产业发展存在的问题
(一)技术水平:总体发展程度不高,尚处于技术创新早期阶段
一是共性技术研发亟待加强,需在矿石原料筛选、原料均化与优化改性、拉丝工艺、浸润剂、耐火材料等方面加强研发。二是应用技术研发不足。在应用技术领域专利数量低于江苏,存在大量基础研究和应用技术开发空白,在工程应用、复合材料研发设计等关键技术方面存在短板。三是玄武岩纤维生产设备自动化程度低,亟需加强设备自动化、控制系统等技术研发。
(二)创新主体:产学研协同创新不足,技术创新体系亟需完善
一是龙头企业对其他中小企业的技术创新引领带动不足。二是高校院所研发根基不深。成都玄武岩纤维产业发展初期是直接由国外引进技术,未经过高校院所吸收消化,且玄武岩纤维现阶段应用技术和潜力尚未爆发,高校院所主要研发仍集中在碳纤维等新材料领域。三是产学研协同不足,产业价值链脱节,没有形成原丝生产、制品开发应用的有机结合。
(三)应用推广:民用市场尚未充分打开,应用推广较难
一是产业链中游布、筋、纱、絮等中间产品制造商少,且制造设备价格高。二是玄武岩纤维生产能力不足,民用市场需要也难以满足,且价格与玻纤相比也不具备竞争优势。三是应用场景拓展慢,目前已在轨道交通、桥梁建筑等领域开展应用技术研发,但推广较慢,亟需延伸应用领域。
(四)创新环境:技术标准尚未建立,产业生态有待优化
一是产业技术和应用的推动力度不足,用户对玄武岩纤维技术、产品性能等方面普遍存在认知误区,怕用、不敢用的情况还比较普遍,多数企业仍会优先选择价格较低的玻璃纤维和性能优异的碳纤维等产品。二是玄武岩纤维产品标准体系建立滞后,部分产品价格略高于传统产品,导致很难实现大规模生产和应用。
成都玄武岩纤维产业发展建议
(一)技术主攻方向:关键瓶颈技术、工程应用技术、标准认证
一是着力攻克玄武岩纤维低成本制备的关键瓶颈技术。包括漏板技术、浸润剂技术、原料均化技术、高品质低成本生产的系统集成技术,以及与制备工艺和设备相关的基础研究。二是大力发展玄武岩纤维及其复合材料的工程应用技术。三是积极推进玄武岩纤维及其复合材料标准规范和检测认证的相关研究。
(二)产业发展重点方向:做强前端、壮大中端、拓展后端
一是重点支持前端核心产业,从源头上树立绝对优势。在原丝生产方面,继续攻关高性能连续玄武岩纤维(CBF)制备技术。在原丝制造设备和工艺方面,开展大窑池、多孔板、高速纺、自动落筒、大卷装玄武岩纤维纺丝等核心技术与装备研究。
二是大力培育中间支撑产业,提升产业链本地配套能力。在生产设备核心部件方面,重点培育浸润剂、漏板用耐火材料和熔炉智能化控制系统软硬件等细分领域,壮大研发主体和市场主体队伍。在纤维中间制品方面,重点发展玄武岩纤维复合筋、短切纱和织物等多种中间制品,形成方便进一步复合加工、满足多元应用需求的纤维制品,与下游潜在应用企业的认知水平、技术能力和实际需求充分衔接。
三是着力拓展后端应用领域,开发玄武岩纤维下游应用蓝海。在军用复合材料方面,下一步可向高附加值的航空航天领域拓展。在民用复合材料方面,一方面鼓励开发水泥基复合材料、建筑防火材料、耐高温/耐腐蚀复合材料、功能服装材料等产品;另一方面积极探索玄武岩纤维在汽车、体育休闲、医疗器械等领域的应用。
(三)创新主体:壮大参与者队伍,培育自主创新骨干力量
一是密切关注重点企业发展。支持企业开展技术合作、技术转化、技术输出和产业链整合,鼓励企业加快攻关关键瓶颈技术、提升生产设备研发制造及生产线建设能力、形成以核心技术链为支撑的全产业链布局。
二是引导高校院所积极参与技术攻关。鼓励和引导四川大学、西南交通大学等优势科研力量积极参与基础理论、瓶颈技术和前沿技术的研究。支持成都市新材料产业研究院发挥平台作用,组织实施产学研用协同创新项目,引导高校院所深入参与应用创新研究。
三是鼓励更多企业参与技术创新。鼓励纤维材料、耐火材料、装备制造、工业软件等领域的优秀企业开展玄武岩纤维中间制品和制造设备相关研究,形成支撑全产业链良性发展的强大枝干。
(四)创新环境:完善顶层设计,增强创新要素供给能力
一是完善产业扶持政策。利用省市新兴产业专项、科技专项、技术改造专项等各项资金,对以企业为主体、以市场为导向、产学研结合的玄武岩纤维自主创新科研课题给予优先立项,对关键技术、装备创新等科研成果进行补贴或奖励。另外,积极争取上位层面支持,提高成都在玄武岩纤维行业的话语权。
二是加强标准体系建设。探索建立行业标准组织,推动玄武岩纤维原料品质、生产工艺、应用技术、检测方法等方面标准规范的制定,加强材料标准与下游行业设计规范及应用手册的衔接配套,使玄武岩纤维从生产到入市、从监管到应用都有标准依据。
三是营造技术创新氛围。支持举办玄武岩纤维产业和技术高峰会议,吸引优质资源向成都聚集,在相互交流学习中及时把握行业发展新动态,明确成都在全国玄武岩纤维产业发展中的定位,迸发更多技术创新灵感。同时通过舆论宣传和典型示范,加大玄武岩纤维产业创新成果的宣传力度,营造良好玄武岩纤维技术创新环境。