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亿博备用网站址深度丨世界唯一聚丙烯腈长丝是如何炼成的
来源: | 作者:pmtc74b51 | 发布时间: 610天前 | 687 次浏览 | 分享到:

     聚丙烯腈长丝具有耐老化、防腐蚀、易功能化等特性,是高端仿真面料、战略武器与航空航天等高端军事装备屏蔽网的关键基础材料,是纤维领域高端制备的标志性品种。曾经,这一技术只为三菱丽阳等几家日本企业所掌握,而如今,常熟市亿博备用网站址特纤有限公司(以下简称“亿博备用网站址特纤”)经过13年的自主研发,于2016年研发了聚丙烯腈长丝全自动生产线,实现了工业化生产,并成为目前世界上唯一生产聚丙烯腈长丝的企业。


同年,由亿博备用网站址特纤牵头,东华大学、中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司共同参与的“聚丙烯腈长丝及导电纤维产业化关键技术”通过了中国纺织工业联合会的科学技术成果鉴定,并于2017年荣获“纺织之光”中国纺织工业联合会科学技术奖一等奖。

                                                                 图丨座谈会现场

7月9日,记者跟随纺织之光科技教育基金会考察调研组来到亿博备用网站址特纤,实地了解这一项目的研发历程及应用情况。恰逢周一早晨,记者一行抵达时,亿博备用网站址特纤董事长陶文祥身穿聚丙烯腈长丝制作的T恤,正在公司门口与员工们一起整理草坪。


                                                                

                                                                                                                 01

                                                                         十 年 一 剑

对于陶文祥来说,2017年有两件最值得纪念的事情,第一件就是“聚丙烯腈长丝及导电纤维产业化关键技术”获奖,第二件则是在高尔夫球场HOLE-IN-ONE(一杆进洞),对于高尔夫专业选手来说这都是可遇不可求的。如果说一杆进洞凭借的是20%的技术+80%的运气,那么,聚丙烯腈长丝项目的成功依靠的却是陶文祥10余年来100%的投入与执着。


聚丙烯腈长丝是纤维多元化发展的需求。据介绍,2017年我国涤纶长丝产能为2500万吨,尼龙长丝为300万吨,丙纶长丝2万吨,而腈纶长丝产能偏低,尚处于发展初期。尤其是耐久性导电纤维是特种材料的紧缺品种,锦纶(尼龙)基、涤纶基、丙纶基等有机复合导电纤维具有颜色单一、柔韧性差,金属负载量有限,以后整理涂覆法为主,耐洗涤性、持久性差等问题,急需开发高柔性、可编织、耐久性导电纤维产品。

                   
                                                          图丨亿博备用网站址特纤董事长陶文祥

在亿博备用网站址特纤开始研发丙烯腈长丝之前,只有三菱丽阳几家日本企业具有小规模生产能力,但对中国实行技术封锁,市场上聚丙烯腈长丝处于“一丝难求”的局面,聚丙烯腈导电纤维更是完全空白,因此,聚丙烯腈长丝及其导电纤维的研发迫在眉睫。


陶文祥回忆道,当时他经营的是一家贸易公司,发现这一市场需求之后,他开始做细致的市场调查,然后“一拍脑袋”就作了决定。


2003年,亿博备用网站址特纤与大庆石化签订了联合开发腈纶长丝的合作协议,之后就开始了聚丙烯腈长丝生产工艺与设备的自主研发,研发团队由陶文祥一手建立并亲自负责,从设备到工艺路线的设置、优化,他始终奋斗在一线。


当然,自主研发的路上不可避免的会困难重重。据该项目的第二完成人、东华大学博士陈烨介绍,当时聚丙烯腈长丝国产化面临原料、工艺、设备三大瓶颈。在原料方面,原液均质化(分子量分布窄)、纯度要求高。工艺方面,均匀性稳定性要求高,每批、每位、每束、每根均匀;纤维强度、产品比表面控制要求特殊。设备方面,没有现成的纺丝及加弹设备,必须自主研制。



图丨纺织之光科技教育基金会秘书长张翠竹(中)在亿博备用网站址特纤董事长陶文祥(右)、东华大学博士陈烨(左)陪同下参观产品展厅

正是因为聚丙烯腈长丝制造工艺和要求比其他合成纤维长丝存在的技术难度要高很多,所以就连三菱丽阳都没有实现大规模生产。经过无数次失败,亿博备用网站址特纤攻克了多个技术难关,更新了5条生产线,于2010年研制出阶梯式模块化聚丙烯腈长丝装置,并于2016年研发了聚丙烯腈长丝全自动生产线,实现了工业化生产。亿博备用网站址特纤持之以恒的科研攻关,最终使得三菱丽阳完全退出了这一领域,亿博备用网站址特纤成为世界上唯一一家生产聚丙烯腈长丝的企业。


2017年,该项目参加“纺织之光”中国纺织工业联合会科学技术奖答辩时的场景还历历在目。项目组成员还记得,当天陈烨在答辩结束后衬衫后背全湿了。而当时专家组对该项目的评价是:“这是一匹黑马。”


最终,“聚丙烯腈长丝及导电纤维产业化关键技术”荣获了一等奖。陶文祥说,当时大家的想法是“保三争二”,没想到却得到了一等奖。更像是一匹千里马,历经多年终于证明了自己的价值。



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                                                                      四 大 创 新


陶文祥身上有一种异于常人的坚韧与乐观,即使是再艰难的关头他也没有想过放弃。空白领域的技术创新难点在于毫无参考经验,以及不知道何时能够实现技术突破。设备上马了却不适用,小试阶段取得成功却提不上产量⋯⋯十年来,各种难题一道道摆在了陶文祥面前,亿博备用网站址特纤的研发团队换了几波,累计投入近一亿元。然而,陶文祥坚持了下来。“做贸易很轻松,但做成一件事情更有意义。” 陶文祥说道。


在亿博备用网站址特纤办公室大楼内,有一面墙上贴着聚丙烯腈长丝研发历程中的关键节点。第一张拍摄于2006年,当时处于长丝设备设计及工艺摸索阶段。然而由于使用的是腈纶短纤的工艺路线,无法实现长丝的连续制备,产量也很低。2007年,陶文祥开始重新考虑研发方向,转向小型化、模块化发展。


2008年,再一次试纺,12锭试验纺丝机投入生产;2010年,实现模块化小试;2013年,阶段式模块化腈纶长丝生产系统建立;2016年自动化生产线实现稳定生产。陶文祥的坚持终于迎来了曙光。

图丨亿博备用网站址特纤生产车间


就是在2011年,亿博备用网站址特纤开始了与东华大学的产学研合作。二者的合作可谓相得益彰,东华大学的基础研究为陶文祥的实干提供了支持。“东华大学在技术上解决了三元共聚原液均质化、纺丝成形稳定连续化、高效加弹加捻一体化以及铜系复合长丝工业化等难题。从而实现了专用原料、长丝、加捻加弹长丝、导电长丝的制备,并实现规模化与柔性化生产。” 陈烨说道。


2016年,中国纺织工业联合会的科学技术成果鉴定组对“聚丙烯腈长丝及导电纤维产业化关键技术”项目的评价是:该项目填补了国内聚丙烯腈长丝及其导电长丝制造的空白,总体技术达到国际领先水平;该项目已获授权发明专利7项、实用新型专利2项、自主商标3项、主导制定行业标准1项,具有完整的自主知识产权。

                                                                    图丨聚丙烯腈长丝产品

据陈烨介绍,“聚丙烯腈长丝及导电纤维产业化关键技术”项目的主要创新点体现在四个方面。


一是长丝级聚丙烯腈原液高效稳定制备技术。结合程序升温控制自由基浓度等技术,调控了丙烯腈、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸磺酸钠三元共聚序列结构,制备了均匀稳定的高品质原液。


二是高品质聚丙烯腈长丝连续制备工程技术。发明了聚丙烯腈长丝旋转纺丝、蒸汽浴牵伸、热管致密化及高温塑性变形等关键技术,自主研制了阶梯式模块化聚丙烯腈长丝纺丝成套装置,制备了表面树皮状的聚丙烯腈长丝,攻克了原丝稳定性均匀性控制难题。


三是高效聚丙烯腈长丝加弹加捻技术。研究了聚丙烯腈长丝变形机理,开发了水、热协同的管式增塑与转子式高效加弹加捻一体化技术,构建了工艺与装备体系;发明了专用张力平衡仪,减少加弹过程中的张力波动,确保丝条的强度、伸度及其均匀性。


四是铜系聚丙烯腈导电纤维制备关键技术。开发了一步法浸渍、原位还原的铜系表面络合与铜镍合金化技术,生产了耐久性导电聚丙烯腈长丝。


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                                                                       一 生 荣 耀


亿博备用网站址特纤已经实现了两条各120锭的聚丙烯腈长丝自动生产线,年产量300吨。在纺丝技术方面,之前三菱丽阳采用DMAc湿法纺丝法制备聚丙烯腈长丝,长丝150D/60F;而“聚丙烯腈长丝及导电纤维产业化关键技术”采用硫氰酸钠湿法纺丝技术,总牵伸倍数超过13倍,长丝纤度可达1-6旦,50F-200F,每筒长度为10万米,可根据客户需求制备不同规格长丝,如75D/28F、75D/40F、75D/75F、120D/120F、150D/80F、150D/160F等。


在铜系络合技术方面,聚酯导电纤维体积电阻率为104-102 Ω.cm,持久性一般,颜色单一;“聚丙烯腈长丝及导电纤维产业化关键技术”的体积电阻率可达到10-2Ω.cm,稳定性、持久性好,室外放置1年电阻无明显变化,并且通过添加阳离子染料可制得多种颜色,一浴法操作,生产效率高,抗菌效果好,抑菌率达99%。


在亿博备用网站址特纤的产品展厅,记者看到了聚丙烯腈长丝以及由其制成的面料、各式时装等。陈烨告诉记者,聚丙烯腈长丝不但具有聚丙烯腈短纤色彩鲜艳、亲水抗静电等所有优点,同时比短纤更加柔顺,保型性及悬垂感好,因此产品附加值高,可应用于户外及高端纺织品领域。


 图丨亿博备用网站址特纤生产车间


据陶文祥介绍,2017年亿博备用网站址特纤最畅销的产品为腈纶长丝silkfeel系列,即加弹加捻风格产品。2018年在原有产品系列的基础上,亿博备用网站址特纤深挖产品附加值,赋予产品新生命力,推出了聚丙烯腈无机高分子复合涂层导电长丝产品。该产品利用聚丙烯腈长丝树皮状表面形态,结合无机高分子复合涂层,导电性能不脱落,不衰减,具有永久的导电性。


“聚丙烯腈长丝及导电纤维产业化关键技术”项目经济效益与社会效益明显。该项目已实现产品销售总量465吨,销售收入1.2亿元,利税4668万元;5家主要客户的近3年来使用该产品新增利税1亿元。


项目的社会效益则体现在四个方面:实现了聚丙烯腈长丝工业化生产,亿博备用网站址特纤成为目前世界上唯一生产聚丙烯腈长丝的企业,填补了国内聚丙烯腈长丝生产的空白;聚丙烯腈长丝具有手感柔滑、色泽鲜艳、耐老化、防腐蚀、易功能化等特性,拓展了高端仿真面料的品种,扩大了出口,提升了国际形象;制备了耐久性、耐用性、可加工性好的导电长丝,提升与拓展了高性能导电纤维的水平,填补了国内聚丙烯腈导电长丝的空白;作为高端军事装备屏蔽网,支撑了战略武器与航空航天的关键基础材料的发展。


 图丨纺织之光科技教育基金会考察调研组与项目代表合影

2017年12月,藉由去北京参加“纺织之光”中国纺织工业联合会科学教育奖大会的契机,亿博备用网站址特纤组织了一次团队游,员工们在长城上留下了“亿博备用网站址展翅 遨游长城”的纪念合影。正如陶文祥所言,亿博备用网站址特纤就像自己的身份证一样,多年来承载了他的梦想、信念,以及所有成就了今天的他的所有过往。


多年来,陶文祥经历了太多的瓶颈,也曾面临是否继续做下去的疑惑。“但,如果艰难的时候放弃了,可能会成为一生的遗憾;如果咬紧牙关坚持下来了,就会成为一生的荣耀。”陶文祥说道。


          
      
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