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高性能芳纶制备关键技术与产业化
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TQ342.72
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属纺织科学技术领域。高性能芳纶包括芳纶Ⅱ和芳纶Ⅲ,是产量最大、应用最广的高性能纤维,是国家安全、航空航天、经济建设和科技进步等领域不可或缺的国家重要战略物资,中国进行近40年技术攻关,长期依赖进口,武器装备生产受制于人,严重威胁国家安全。项目在国家973计划等支持下,强化关键科学问题研究,强化关键技术突破,强化工程集成和成套装备研发,在4家企业建立多条生产线,生产20多个系列产品,产品替代进口,基本满足国家需求,全面实现芳纶II和芳纶III的产业化。主要技术创新如下: 创新点1:系统研究了高活性缩聚反应基本科学问题;攻克了PPTA及其共聚物聚合诱导相转变与副反应控制、溶剂回收与高纯化、双螺杆结构设计等关键技术;开展工程集成,研发连续聚合成套装备,突破了PPTA及其共聚物制备产业化瓶颈,建立年产1000吨超高分子量PPTA生产线,PPTA比浓对数黏度达到9.2dl/g (国内外6.5dl/g),在国际上率先实现了超高分子量PPTA树脂的产业化。 创新点2:在国际上率先提出添加少量超高分子量PPTA共混液晶纺丝新技术,攻克了液晶纺丝稳定性技术难题;研发了高粘度液晶流体快速溶解、脱泡、过滤新技术,攻克了液晶纺丝“降解”和“包芯”的难题。用同步辐射光源等系统研究揭示了芳纶纺丝过程凝聚态结构与微缺陷形成机制。研发了刚性链纺丝成套生产装备,建立年产1000吨芳纶Ⅱ液晶纺丝生产线,产品达到K29国际先进水平;建立年产50吨刚性链溶液纺丝生产线,生产多种规格的F-12纤维。 创新点3:项目系统研究揭示了刚性链芳纶纤维高模量化、共聚物纤维高倍拉伸与表面处理过程多级结构与微缺陷演变规律,建立了凝聚态结构和微缺陷调控方法,分子链降解调控方法、超临界辅助优化芳纶及其浆粕新技术,并研发成套装备。建立了年产1000吨高模量芳纶生产线,性能达到杜邦K49水平,生产稳定,率先实现了高模量芳纶国产化;建立年产500吨高高模量芳纶浆粕生产线,性能达到国外同类水平。建立年产50吨F-12生产线,产品性能达到国际先进水平。 项目申请中国发明专利41件,授权17件,申请并获得国防发明专利4件,申请PCT专利4件,授权实用新型专利7件;编写企业标准3个,发表论文28篇,研发了成套生产技术体系和装备,形成了中国高性能芳纶知识产权体系。 项目经济效益明显。项目在4家企业建立多条生产线,近三年仅这4家企业新增产值55998.1万元,新增利润4550.44万元。项目生产20多个系列产品,替代进口,在100多家企业应用,新增产值约30亿。项目成功后,国外垄断公司降价打压(从35万/吨降到15-20万/吨),中国每年进口1万多吨芳纶,每年间接为下游企业节约几十亿元,三年累计超高50亿元。 项目实现了芳纶II和芳纶Ⅲ重要战略物资的国产化,打破国外技术封锁,在多种固体火箭发动机壳体、多种型号战斗机、航空发动机、临近空间飞艇、多种高超音速发动机防热材料、飞行员头盔等武器装备应用,基本满足国家需求。相关产品正在大型飞机、舰艇等重大工程项目进行关键原材料国产化应用评价。成套装备研发成功,为中国芳纶大规模产业化,参与国际竞争奠定了良好基础。
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