光博会见闻：芳纶材料如何提升光纤光缆性能？

2023-09-15 16:29

当前，5G、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术推动的数字化浪潮正快速向各行各业扩散，越来越多的企业开始意识到了数字化转型的重要性！而光纤光缆作为构建数字化经济时代的重要“经络”，其产品的质量水平已受到越来越多的关注，尤其是新型材料的运用大幅提升了光纤光缆的性能与品质。

近日，在CIOE光博会上，维科网·光通讯接触到了中化国际所展示的一种用于提升光纤光缆产品质量的芳纶材料，并有幸与中化国际芳纶业务营销总监马国栋先生就此材料方案进行了深入探讨。

维科网：首先想请您介绍一下什么是芳纶？什么是对位芳纶？它们分别有哪些特点？

马国栋：中化国际是一家央企上市公司，目前聚焦化工新材料核心主业，这几年面向光纤光缆领域应用做了一些业务布局，推出了对位芳纶、工程塑料等多款新材料产品。本次展会正是围绕光纤光缆行业的需求，重点展出了对位芳纶纱、对位芳纶阻水纱、对位芳纶撕裂绳、芳纶纤维增强塑料杆（AFRP）等四种光缆非金属增强材料。

光博会见闻：芳纶材料如何提升光纤光缆性能？

目前可能还有很多人对芳纶这类化工新材料不太了解，我给大家做一个说明。

芳纶是一种化学合成纤维，它属于芳香族化学纤维，是当今世界三大高性能纤维之一。因为它具备一些优良特性，因此在各行各业有着广泛应用，市场需求也比较旺盛。芳纶最显著的优势包括高强度、高模量、耐酸碱，耐化学腐蚀性、耐高温、阻燃，同时还有着非常优异的尺寸稳定性，生命周期也很长。这些不同的优势特性，放到不同的下游领域里都能衍生出不同的优势产品，因此芳纶材料能够被广泛应用，具体的细分领域应该有几十种。

芳纶主要分成间位芳纶和对位芳纶两种。二者结构不同，但整体特性接近，都具备高强高模的特点，但也因为结构差异在具体性能上存在细微差别。从分子结构来说，1个苯环有6个位，间位芳纶的排列是1313，而对位芳纶的排列是1414。1414的排列使得材料在结晶过程中，每个分子都手拉手肩并肩，密集性非常好，刚性比较大，体现在材料上就是拉力强，模量高。而间位芳纶的排序相对杂乱，所以拉力相比对位芳纶要小一些，但它的耐温性却提升了，阻燃性也更好。

基于这样的特点，间位芳纶更多用于隔热或者耐温领域，而对位芳纶则更多用于抗拉、耐磨领域。目前中化国际主攻光纤光缆市场，布局的是对位芳纶。

维科网：在光纤光缆领域，对位芳纶有哪些具体应用？能带来什么优势？

马国栋：对位芳纶之所以能在光纤光缆行业得到广泛应用，主要还是得益于其自身的性能优势，即刚刚提到的高强度、高模量、耐化学腐蚀、尺寸稳定性，耐温、阻燃等。

光博会见闻：芳纶材料如何提升光纤光缆性能？

在芳纶材料进入光纤光缆行业之前，传统的光缆增强材料基本是钢丝或者玻璃纤维。我们以钢丝为例和芳纶进行对比，钢丝的重量是对位芳纶的5倍，而对位芳纶的强度反过来是钢丝的5～6倍，韧性（模量）是钢丝的两倍，这是实实在在的数据。在光缆架空的情况下，采用对位芳纶材料能够减轻光缆自重，并且提升性能，更好地保护光纤传输信号。

以ADSS光缆举例，架空的光缆需要比较大的跨距。假设跨距为50米到80米，这种大跨距光缆在户外会遇到非常复杂的情况，像风吹日晒，暴雨暴雪等天气，尤其是冰雪覆盖在光缆上面产生负重，再加上光缆自身的重量，时间一长就会蠕变，光缆慢慢下坠，内部的光纤就会断裂。如果采用钢丝或者玻璃纤维这类不耐蠕变的材料，就需要频繁进行光缆检修和维护，以确保信号传输通畅。而芳纶的尺寸稳定性好，能够长时间不产生蠕变，从而显著增加光缆的使用寿命。据不完全统计，使用对位芳纶的光缆寿命是传统材料的2～3倍，能够大大减少运营商的维护成本，提升信号传输的可靠性与安全性。

维科网：中化国际何时开始布局对位芳纶产业？目前对位芳纶的国内外市场格局怎样？中化国际在其中居于什么地位？

马国栋：芳纶的技术含量相当高。2012年之前，国内芳纶市场基本上是国外产品完全垄断的局面。但由于芳纶材料是非常重要的化工原材料，对许多下游行业的发展起着至关重要的作用，因此中化国际作为央企，肩负着突破技术壁垒、实现国产替代的使命，从2013年开始布局芳纶产业。

光博会见闻：芳纶材料如何提升光纤光缆性能？

2013年到2018年期间，中化国际在芳纶行业还处在探索阶段，年产能比较小，只有500吨左右，但这一阶段的摸索奠定了后来的技术路线和产业化基础。2018年之后，中化国际的芳纶布局进入扩大产能阶段，几年间把芳纶产能扩大了10倍，达到5500吨。目前，年产5500吨的生产装置一直处于满产满销状态。

据测算，国内对芳纶的需求量2020年大约在1．3－1．6万吨量级，国内厂家的供应量已经超过了进口份额，而中化国际5500吨的产能大约能占国内市场份额的30－40％左右，是全国单体产能最大生产商。但从全球来看，2020年全球对位芳纶需求量约9万吨，几大国际巨头的年产能都在3万吨以上。

从产品性能来看，我们已经做到跟国际第一梯队企业相当的水准，模量、强度等指标均可媲美国际巨头，市场认可度也很高。总体而言，在我们介入芳纶市场之前，相关技术完全掌握在一些跨国巨头公司手里，国内技术非常薄弱甚至是空白，经过我们和其他同行的努力，现在不论是技术上还是产量上都能够弥补过去的空白，基本上足以满足国内的需求，但是在国际上的话语权还需要大家继续努力。

维科网：未来，中化国际将计划如何借助对位芳纶产品助力光纤光缆产业链发展？

马总：我们现在的定位是从产业链出发，做芳纶产品的全覆盖。

基于这一思想，我们首先要打通全产业链，不仅布局上游原材料的生产，还会布局下游的一些产品，例如对位芳纶阻水纱、对位芳纶撕裂绳、芳纶纤维增强塑料杆等。我们会用差异化的产品来服务客户。同时，我们还会针对光纤光缆行业提供一些定制化的产品服务，根据客户需要的具体应用场景，给客户提供定制化规格、定制化长度、定制化指标，包括定制化包装等。通过定制化能大大降低客户的生产成本，同时保持我们自身布局产业链的合理利润。

除此之外，我们还将布局芳纶的全生命周期管理，也就是说实现芳纶产品的梯次利用，对客户完成自身使用需求后如果还有剩余的芳纶长丝材料进行回收，继续加工成别的产品，像芳纶浆粕、芳纶短纤维、芳纶的机织布，甚至是一些报废的芳纶产品，我们都可以用来深加工，然后形成新的产品投入应用。我们认为这样一是符合国家“双碳”目标，能帮助客户和我们自身减少碳排放，二是帮助客户降低使用成本，我们也不用重新生产原料就能继续加工产品，可以实现双赢的局面。