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高性能聚乙烯纤维干法纺丝工业化成套技术
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TQ342.61, TQ340.644
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属纺织科学技术领域,是高性能纤维材料的重要创新。 高性能聚乙烯纤维又称超高分子量聚乙烯纤维,与碳纤维、芳纶并称为三大高性能纤维,是世界上强质比最高的纤维,适用于航空航天、装甲防弹、海洋工业、纺织工业、安全防护、交通运输等国防军工和国民经济诸多领域,是重要的战略性高性能材料。 该纤维的生产有干法和湿法两种技术路线,区别在于有无对溶剂的萃取过程。与湿法相比,干法无需使用大量萃取剂对溶剂进行多级萃取,生产过程安全、环境友好,产品性能指标高,可更好地满足严苛环境下的使用需求,在国外居主导地位,掌握该项技术的荷兰帝斯曼公司长期对中国实施技术封锁。为填补国内空白,该项目研究建立了高性能聚乙烯纤维制备的“纺程解缠”新理论,发明了基于纺程解缠和溶液解缠双重机理的纺丝新技术,突破了干法高挥发性溶剂的均质悬浮溶胀、高质量原液制备、连续稳定纺丝、高效一体化溶剂回收等一系列技术难关,形成了具有完全自主知识产权的干法纺丝工业化成套技术,打破了国外对干法聚乙烯纤维的垄断,取得创新成果如下: 理论创新:在国际上,首次提出了超高分子量聚乙烯原液的喷丝细流在拉伸流变过程中进一步解除大分子缠结的“纺程解缠”新理论,首次建立了包含大分子缠结点参数的数学模型;揭示了在特定条件下,随着纺丝喷头拉伸提高,大分子的缠结减少、后牵伸倍率提高,有利于大分子在拉伸过程中由折叠链状态转变为伸直链结构,从而使纤维性能呈现大幅提高的规律。 技术创新:发明了基于纺程解缠和溶液解缠双重机理的干法纺丝新技术。发明了解缠后溶剂快速挥发的短流程高度密闭式技术,有效实现了生产过程的安全环保和节能减排;发明了解缠后结构迅速固定技术,进一步大幅提高了纤维性能;发明了氮气和热能循环利用的高回收率一体化溶剂回收技术。 工程化集成创新:自主开发了工业化成套装备与完备生产体系。发明了多台(套)专用设备,集成开发了国产化成套装备,创建了全流程数字化生产控制和品质管理系统,实现了均匀稳定的纺丝原液制备、纺丝与溶剂回收一体化的绿色环保生产、多级高效牵伸,形成了完备的产业化生产体系。 该项目已获授权专利24项,其中发明专利12项。纤维强度39cN/dtex,模量1550cN/dtex,溶剂回收率高达99.6%,整体技术达到国际先进水平。在仪征化纤的产能已达2300吨/年,新建千吨级生产线预计于2018年6月投产。已实现航空母舰、新型战机、防弹装甲与防弹衣、电缆罩、轻质应急路面、跨海大桥建设、防切割和导热性纺织品等军民两用,至2017年11月已实现销售收入90181万元、净利润13031万元。为下游国内外用户带来新增产值约25亿元。曾获中国纺织工业联合会科技进步一等奖和中石化科技进步一等奖。开发出的高指标型纤维性能指标(强度>45cN/dteX;模量>2000cN/dteX)达到国际同类产品的最高水平,为中国确立该纤维品种的世界强国地位奠定了基础。
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