中国纺织工业联合会科学技术奖获奖项目选载(2020年度)

2022-03-05 06:21
纺织科技进展 2022年2期
关键词:熔体纺丝聚酯

原位聚合聚苯胺复合导电纱线制备关键技术与产业化

获奖等级:二等奖

主要完成单位:绍兴文理学院、苏州大学、盐城市丝利得茧丝绸有限公司、鑫缘茧丝绸集团股份有限公司、南通纺织丝绸产业技术研究院、南通宝缘生物新材料科技有限公司

主要完成人:洪剑寒、潘志娟、韩潇、陈建广、陈忠立、田龙、杨俊峰

项目属于纺织新材料科学技术领域,是纤维材料加工技术学科中功能纤维产业化技术体系的系统创新。项目充分利用传统原位聚合法制备的导电纤维电导率高、纤维力学性能基本不受影响的优点,同时针对其难以实现工业化生产的技术瓶颈,攻克了原位聚合法连续制备PANI复合纱线的关键技术,实现了以超高分子量聚乙烯、芳纶、蚕丝、涤纶等多种原料为载体的PANI复合导电纱线的产业化生产。

在关键技术攻关与产业化实施过程中,项目系统设计了基于原位聚合法的纱线连续导电处理的新理念与新工艺,实现了以下4点技术突破:(1)创新研制了适用于各类纤维材料的纱线连续导电处理方法,实现了皮芯结构PANI复合导电纱线的连续化生产;(2)开发了常压等离子体纱线连续处理方法与专用装置,有效增强了纤维表面能,提高了PANI在纤维表面的吸附牢度与均匀度;(3)以聚乙烯醇为增韧高聚物,提高了PANI导电层的耐久性;(4)创新设计开发了原位聚合PANI复合导电纱线功能纺织品与智能纺织品。

项目通过了3项省部级和2项市级专家验收(苏科验字[2019]第1607号、苏科验字[2018]第1175号、苏科验字[2017]第1597号、苏科验字[2016]第337号和通科验字[2015]第133号),总体技术达到国际先进水平。项目已获授权发明专利2项,实用新型专利4项,发表高质量论文22篇。项目技术已得到规模化应用,相关产品在2017~2019年新增销售21 807万元,新增利润3 152万元,税收1 525万元。

碱法浆黏胶纤维生产及废液中半纤维素的高值化利用

获奖等级:二等奖

主要完成单位:唐山三友集团兴达化纤有限公司、河北科技大学

主要完成人:么志高、张林雅、庞艳丽、郑东义、于捍江、张浩红、宋杰、周殿朋、张荣生、韦吉伦

项目属新材料领域。黏胶纤维的生产以高甲纤含量、聚合度分布均匀的溶解浆为主要原料,溶解浆主要依赖进口。针对国内黏胶纤维生产严重依赖进口溶解浆的问题,研究开发一种氧化降解碱法浆等植物纤维素的方法,实现来源广泛、价格较低的碱法浆替代溶解浆制备黏胶纤维,突破碱法浆聚合度高、成胶质量差、难以批量生产黏胶纤维的技术瓶颈;进一步针对碱法浆生产黏胶纤维过程中半纤维素占比高、严重影响成胶质量等问题,研究应用电渗析与膜组合过滤分离等技术,成功实现半纤维素的高效分离与提取,并通过研究应用半纤维素提纯、水解技术,将半纤维素成功转化为高附加值的木糖等功能性产品,实现黏胶纤维生产压榨废液中半纤维素的高值化利用。

项目开发了植物纤维素的氧化降解方法和半纤维素的高效分离提取技术,并成功应用于唐山三友集团兴达化纤有限公司及其子公司,形成了6万t/年碱法浆生产再生纤维素纤维示范线,实现了碱法浆在黏胶纤维行业中的大规模应用,拓宽了黏胶纤维的原材料来源。同时,形成一条万吨级半纤维素规模化综合利用示范线,将半纤维素转化为高附加值的功能糖产品,变废为宝。项目的成功实施,大幅度拓宽黏胶纤维生产原料的来源,降低了生产成本,打破了行业原料严重依赖进口的局面,保障行业低成本运行并具有竞争力,市场应用前景广阔,对国内黏胶纤维行业技术进步与发展起到了促进作用。3年累计投用碱法浆160 615 t,累计生产糖浆3 670 t,实现节约成本8 691万元。

项目为河北省战略性新兴产业发展项目,获得发明专利4项,发表论文5篇,其中SCI论文1篇。

多功能高仿毛特种长丝的研制及产业化

获奖等级:二等奖

主要完成单位:凯泰特种纤维科技有限公司、绍兴文理学院、中国纺织科学研究院有限公司、中纺院(天津)科技发展有限公司、北京中纺优丝特种纤维科技有限公司

主要完成人:占海华、许志强、李顺希、王勇、张艳、黄芽、孙睿鑫、李志勇、孟旭、尹霞

项目通过研制专用的阻燃及低熔点聚酯与聚酰胺、导电母粒等原料,设计研发了原液着色多叶截面、多种直径的纤维、低熔点纤维、导电纤维等系列纤维,并经多组分混纤加工技术制得了兼具多重热响应的聚集态结构、抗静电、吸湿、阻燃等多重功能的原液着色高仿毛特种长丝,并支撑了仿麻特种长丝、导电毛条及短纤、高强高耐磨阻燃特种长丝等系列产品开发。取得了三方面创新与突破:

(1)自主设计研发能实现环保型抗阻燃多重热分层聚集态结构及多重功能的高档仿毛纤维的产品技术。基于项目设计理念,即产品具有集抗静电、吸湿性、手感丰满感、阻燃、免后道染色等功能,通过原料优选或研发、设备的升级改造、特殊纺丝后道混纤技术等一系列创新技术的开发和应用,使化学纤维产品在综合性能上超过天然纤维,满足了市场需求。(2)项目采用了原液着色技术,因此产品可免后道染色,该技术的应用意味着大幅节省用水与化学品,大量减少二氧化碳与COD的排放,实现丰富色彩与清洁生产的高度融合,引领现代纺织业进入“无染低染”时代。(3)攻克了高聚物纤维体积电阻率低于105Ω·cm产业化生产要求的技术难题。通过导电组分的分散性、复合纺组件等关键技术攻关,解决了高阻燃聚酯原料表面及其空隙间的分散不匀、堵料、可纺性差等难题。

项目获得了从原料→纺丝→后加工→后道应用等一系列集成创新。授权发明专利6项,实用新型专利3项,主编行业标准4项,发表论文5篇。项目成果转化经济效益和社会效益显著,并已在凯泰特纤等多家企业推广应用。至2019年底,新增销售收入达19 270.58万元,新增利税2 490.59万元。

PTT/PET双组分弹性复合长丝产业化技术开发

获奖等级:二等奖

主要完成单位:桐昆集团股份有限公司、浙江理工大学

主要完成人:俞洋、刘少波、张须臻、黄华福、杨卫星、胡建松、劳海英、吕惠根、钱跃兴、陆晓丽

项目针对原料高质化预处理、双组分流体稳定性控制、高回弹性PET/PTT复合纤维制备进行了技术集成开发,研制了纺丝连续周期长、回弹稳定性好的PET/PTT并列自卷曲复合纤维。主要成果如下:

基于PET和PTT聚合物本质特征,设计并创制了集过筛除尘与鼓风除尘于一体的切片除尘装置,有效防止了两种聚合物原料小颗粒的提前热氧化问题;采用真空条件下阶段升温特殊工艺,改善PTT切片预结晶和增黏效果,PTT黏度高达1.25 dl/g。

采用嵌套式双箱体复合技术,研究成功高通量PTT专用低目多层过滤装置,设计停留时间短、压力分布均衡且挤出胀大平稳的专用复合纺丝组件,攻克了高黏PTT熔体易凝胶化、喷丝流体易破裂、双组分熔体复合性差的难题,率先实现PET/PTT复合纺丝长周期连续生产的技术应用。

剖析明确PET与PTT原料流体特征、复合纺工艺影响规律及并列自卷曲纤维内部聚集态微结构与纤维宏观卷曲性能间的构效关系,攻克PET/PTT并列复合纤维力学、卷曲及稳定性难以平衡的技术难题,成功制备力学性能好、卷曲回弹率高、性能稳定性好的并列复合纤维。

项目实现了PET/PTT并列自卷曲纤维专用设备、制备技术的全面优化,大幅提升了产品品质,具有自主知识产权。目前已获授权国家发明专利1项、实用新型专利1项。经专家鉴定,总体技术达到国际先进水平。完成单位近3年实现新增销售收入13 280.35万元,新增利润897.49万元,新增税收347.67万元,产品平均利税率大于9.37%。项目的实施对推动差别化纤维的制备技术进步具有很强的带动和示范作用,经济效益与社会效益显著。

高品质多功能原液着色聚酰胺纤维制备关键技术及产业化

获奖等级:二等奖

主要完成单位:中国纺织科学研究院有限公司、广东新会美达锦纶股份有限公司、浙江金彩新材料有限公司、福建景丰科技有限公司、南京理工大学、中纺院(天津)科技发展有限公司、沈阳化工研究院有限公司

主要完成人:金剑、宋明、孙侠、邱志成、金志学、姜炜、李文骁、甘丽华、陈欣、张堂俊

项目针对产业发展技术瓶颈,立足自主创新,以基础研究为先导,攻克了颜料、功能粉体超细化分散、稳定制备,高品质母粒规模化制备和高着色剂/功能粉体含量聚酰胺熔体纺丝等产业化关键技术,实现多色彩/多功能高品质原液着色聚酰胺纤维的规模化生产。形成如下创新成果:

(1)开发了聚酰胺母粒用着色剂/功能粉体超细化与稳定分散技术,实现聚酰胺母粒用添加组分的超细化、粒度可控、窄分布、分散稳定的批量制备;(2)研制了专用母粒载体,着色剂,有效提高着色剂/功能粉体在母粒载体中的分散性,形成了多色彩/多功能高品质聚酰胺纤维用母粒的制备技术;(3)根据高着色剂/功能粉体含量聚酰胺熔体特性,创新研制专用纺丝组件,提高熔体纺丝性能和纤维品质,开发出高色牢度、深染、细旦的多功能原液着色聚酰胺纤维纺丝技术;集成了多色彩/多功能高品质原液着色聚酰胺纤维高效制备成套技术。

项目申请专利11项,其中发明专利8项,获授权发明专利1项,授权实用新型专利3项,编制行业标准4项。工业化生产的高品质原液着色聚酰胺长丝的着色剂含量≥3%、单丝纤度≤0.9 dtex,断裂强度≥4.45 cN/dtex;原液着色抗菌纤维抑菌率99%。项目2017~2019年,直接新增销售额67 392.92万元、利税9 466.61万元,间接新增销售额10 830.79万元、利税2 110.91万元、创收外汇389.1万美元,取得良好的经济效益和社会效益。项目技术成果对促进行业技术进步和产业升级具有重要的推动作用。

熔体直纺高效柔性添加成套装备及工艺开发与产业化

获奖等级:二等奖

主要完成单位:新凤鸣集团股份有限公司、东华大学、无锡聚新科技有限公司

主要完成人:崔利、吉鹏、顾自江、李国平、陈向玲、陈志强、李群、姚敏刚、冯斌、崔恒海

项目针对我国聚酯熔体直纺长丝同质化严重,高端功能性纤维比重小,切片纺能耗高、品质波动大,聚酯熔体和添加组分短时间内混合分散难度大等问题,从高品质功能母粒、在线添加装置及纺丝成形进行系统性设计,研究了大容量熔体直纺多元组分、多点添加与协同强化技术、添加组分的均匀分散技术,升级了熔体直纺的管道设备,实现万吨级熔体直纺规模化生产与柔性化产品开发的统一。

(1)基于分子结构设计,合成多元共聚高流动性聚酯基体材料,系统研究炭黑、纳米级抗菌粉体、二氧化钛等功能粉体和聚酯熔体共混的加工稳定性等,创新研制了多锚固多链体超分散剂,实现纤维级切片和功能粉体共混造粒的均匀分散;研究多种微量改性剂的添加位点和添加时机,形成与基体母粒良好的共混分散性,生产适用熔体直纺高色牢度、抗菌等母粒产品。(2)开发出计算机仿真方法,模拟了动态混合器结构对流场分布、压力降、剪切速率范围之间的关系,设计混合器主轴和内壁套筒凹槽采用半球形或菱形结构,混合器主轴两端设计拨叉形状,防止动态混合器内部两端停留时间长造成熔体死角,开发在线添加PLC整体控制系统的工控软件,实时展示生产过程数据,诊断和检测子站故障,实现数据自动采集和监测预警,极大确保了连续生产的稳定性。通过设计螺杆挤出和注射计量处的进出方式,减少高浓度母粒熔体的弯管沉积,攻克聚酯熔体直纺在线添加管道易堵塞技术难题。(3)研制高压纺丝、环吹缓冷技术,在大容量直纺生产线上实现高品质、小批量、多品种的产品生产,染色灰卡4.5级以上,达到国家、行业优等品标准,吸排抗菌纤维经SGS检测,有效抑菌率达99%以上,满足了人们对高附加值、功能化涤纶产品的需求,推动化纤行业的结构调整和产业升级。

项目投产以来,2017~2019年新增销售488 966.69万元,利润33 156.72万元。已授权发明专利有2项,实用新型专利10项;在国家行业期刊发表论文4篇,牵头制定行业标准1项。

环保型再生纤维及纺织制品的生产关键技术与产业化

获奖等级:二等奖

主要完成单位:浙江理工大学、浙江敦奴联合实业股份有限公司、浙江海利环保科技股份有限公司、杭州新天元织造有限公司、杭州硕林纺织有限公司、浙江港龙织造科技有限公司

主要完成人:张红霞、祝成炎、王浙峰、汤其明、金肖克、孙伟、姚海鹤、徐青艺、田伟、贺荣

项目主要科技内容为:从环保聚酯纤维的生产出发,分别对再生聚酯纤维生产中微醇解解聚技术和高黏纺丝两项关键技术展开研究,实现了装置改进和纺丝工艺的优化,形成了再生细旦FDY、POY的完整生产技术路线,将再生聚酯和天丝混纺并织造,系统性研究原料组合、规格参数等和再生聚酯混纺织物的服用性能之间的关系,通过灰色关联度分析和模糊综合评价方法确定了吸湿速干性能表征最为重要的指标以及最优化的工艺参数,并验证了碱减量方法提高再生涤纶聚酯吸湿速干性能的可行性和效果,在上述关键技术研究的基础之上,设计并开发多个系列以再生聚酯为原料具有良好服用性能和外观、较好吸湿速干功能的高档服用纺织品,实现了从废旧聚酯的高效循环回收、再生聚酯长丝纺丝、纺织品织造到成品设计开发的完整产业化。项目在再生聚酯长丝纺丝工艺上有创新,技术处于国内领先水平,在纺织品原料选用、组配和产品设计等方面创新明显,处于国际同类产品先进水平。

项目进行过程中,授权国家专利15项(发明专利5项,实用新型10项),发表相关论文9篇,行业标准1项,企业标准1项。

技术指标:(1)耐皂洗色牢度:变色4-5级,沾色4-5级;(2)耐干摩擦色牢度:4-5级;耐湿摩擦色牢度4-5级;(3)甲醛含量:未检出;禁用可分解致癌芳香胺染料:未检出;(4)50 min后织物的残留水分率:7%;(5)线密度变异系数:0.21%;(6)断裂强力变异系数:2.57%;(7)阻燃性能:损毁长度77 mm,续燃时间0 s,阴燃时间0 s。

近3年内,已累计实现新增销售额361 550.88万元、新增利润25 496.99万元,具有良好的经济价值和市场前景。

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