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奥神新材: 打造中国化纤“黄金丝”
2017-05-27

    位于江苏省连云港市的江苏奥神新材料股份有限公司是一家从事高性能聚酰亚胺纤维及其后道制品研发、生产的高新技术企业,成立于2011年,这一年,公司的聚酰亚胺纤维产业化正式立项。可以说,奥神新材是伴随着聚酰亚胺纤维产业化应运而
生的。

 

中国骄傲——开创聚酰亚胺纤维产业化先河

    聚酰亚胺纤维(PI)被国际化纤业界称为“黄金丝”,一是它具有优异的化学、物理性能,高强、高模量、耐高温、抗老化、耐辐照、耐腐蚀,是航空、航天、军工、环保、防火等领域的重要材料;二是它价格昂贵,每公斤售价高达200~400元;三是纤维绝大部分是黄色的。目前,国际上只有少数国家掌握其生产技术。它的产业化被视为一个国家化纤科技实力的重要标志,长期以来成为化纤大国争夺高新技术的制高点。

    早在上世纪60年代美国杜邦就开展了基础研究工作,但未能解决稳定性问题后放弃。20世纪80年代中期,日本开展了以聚酰亚胺为纺丝液的工作,但选用溶剂毒性太大,难以实现规模化生产。奥地利的LENZING公司在上世纪80年代成功研发耐热型聚酰亚胺,产品名P84,但商品化的P84纤维长期处于垄断状态,价格昂贵。前苏联在上世纪也开展了相应的研究,但始终停留于数十吨小规模上,且主要用于军工,并限制在国际上的销售。因此,实现聚酰亚胺纤维国产化、产业化,尽快打破国外技术垄断具有特殊意义。

    聚酰亚胺生产工艺路线有湿法纺(一步法、两步法)、干法纺、熔融纺和静电纺等。熔融纺制得的纤维强度太差,基本失去实用价值,应用前景不被看好。静电纺工艺还不成熟,产量低。因此,目前,生产聚酰亚胺的国家大都采用湿法纺或干法纺。

    2012年,奥神新材与东华大学合作,共同承担了国家863项目“干法纺高强高模型聚酰亚胺纤维”的开发任务。他们在世界上首创了适用于PI纤维干法纺丝成形的“反应纺丝”新方法,并且,制备了从聚合物合成、纺丝到后处理等一系列装备,研发了与其工艺路线相匹配的关键技术。一年后,奥神新材首期规划年产1000吨高性能耐热型聚酰亚胺纤维的生产线成功投产。两年后,“干法纺聚酰亚胺纤维工程化关键技术及成套设备”通过了中国纺织工业联合会组织的国家级鉴定,中国工程院院士孙晋良、蒋士成组成的专家组认为,该项目整体达到国际先进水平,其中“反应纺丝”技术处于国际领先水平。

    2015年,“干法纺聚酰亚胺纤维工艺技术”获纺织之光一等奖;2016年,“甲纶”品牌产品入选中国纤维流行趋势2016/2017 “安全防护纤维”;“高性能耐热型聚酰亚胺产业化技术”荣获中国产业用纺织品行业协会颁发的产业用纺织品行业“十二五”创新成果奖;“高性能干法纺聚酰亚胺纤维及其应用技术”获得了江苏省科学技术协会授予的首届江苏省科协青年会员创新创业大赛一等奖;2017年1月,在国家科学技术奖励大会上,“干法纺聚酰亚胺纤维制备关键技术及产业化”项目获得国家科学技术进步奖二等奖。

 

锲而不舍——无数次失败堆起的成功

    2009年,一支由东华大学张清华教授带领的基础研究团队和奥神新材派出的生产、工艺设备、信息技术等专业技术人员组成的30多人的研发队伍,开始了聚酰亚胺纤维的研发工作。大家抱着要用我们的创造为国争光,去实现产业报国的梦想,不折不挠地向攻克科研项目的目标挺进。研发团队在一次次失败中学习,在不断试验中总结经验,在反复调整中提高思路。到2010年底终于完成了中试,设计出了新的工艺路径,拿出了符合“黄金丝”生产工艺的设备方案。

    在小试中成功的“黄金丝”纤维,在中试阶段却遇到了前所未有的困难。许多技术难题没有资料可以借鉴,从原液合成,到纺丝成形,再到后处理过程,几十个工艺过程,近千个工艺参数,互相都有千丝万缕的联系。一个参数变化了,整个方案要推倒重来;几十万元的设备造好了,可能由于调整不能用。整个研发实验过程,失败成为常态。公司总经理陶明东曾回忆说,当年的调试过程,感觉就像一场噩梦,从工艺到设备问题不断,很长时间无法连续生产,品质无法达标,员工彻夜加班,不断调整成了家常便饭,很多员工受不了这样的折腾,选择离开,当年离职率达70%。但就是在这样的情况下,新材料的核心技术团队硬是咬牙坚持。大家反复调整工艺,多次修改方案。经过不懈努力,终于看到了期待已久的检测数据,看到了曙光。

    经过无数次攻关,奥神新材终于完成了一条在全球首创的干法纺PI纤维年产1000吨级生产线。这条生产线与国际水平相比,生产的PI纤维断裂强度提高了10%,耐温稳定性提高了100℃,原材料成本只是前者的三分之一。

    欧洲最大的特种纺织品制造商德国Gutsche公司经过6个月的测试和应用评估后,放心地把一个集装箱聚酰亚胺纤维产品的订单交给奥神。日本伊藤忠商社纤维事业部的铃木部长看了奥神的黄金丝后表示,伊藤忠能寻找到的耐高温有机纤维中奥神新材公司的“黄金丝”具有最好的性价比,目前,伊藤忠已与本田、丰田汽车厂合作,将奥神的聚酰亚胺纤维用到了汽车涂装生产线的烘干热风过滤单元中。

 

开拓进取——更上一层楼的使命担当

    2015年,奥神公司将自主研发的聚酰亚胺注册了“甲纶”商标,采用原液着色技术纺丝的甲纶纤维,作为聚酰亚胺纤维的新一代纤维,正成为奥神新材的主打产品。甲纶纤维具有耐高低温特性,能在-260℃至260℃温度环境下长期使用;它极限氧指数高达38%,离火自熄,并且无烟无毒,且不熔滴。另外,甲纶还具有优异的耐辐照、耐化学性能,以及天然抑菌功能和远红外功能等。在2017中国国际春夏纱线展上,该公司重点推出了原液着色甲纶纤维,以及黑色、墨绿色甲纶纤维产品,受到客户的高度关注。

    目前,在高温过滤领域,该公司产品已经成功应用于水泥、钢铁、金属冶炼等行业中作为高温烟气除尘装置的核心部件;在特种防护领域,国家森林武警、国家武警特勤局的部分装具已定型采用该公司产品;2016年部分国家标准更新过程中更是直接引用了奥神新材公司产品的技术参数;在阻燃隔热领域,公司2015年通过中国航天合格供应商认证,产品定型用于国产某战略、战术导弹绝热材料。公司隔热毡产品成功应用于高端航空铝型材的生产,提升了我国特种装备水平,极大地促进了我国国防事业及航空航天事业的发展。

    公司董事长王士华表示,下一步,奥神新材公司将进一步优化原液着色技术的生产工艺,提高生产效率,降低生产能耗;根据绿色纤维标志认证企业的要求,严格管控产品生产过程,坚持清洁生产;践行绿色发展理念,提高公司员工的清洁生产意识。

    未来,奥神集团将拓展聚酰亚胺纤维的应用领域。公司的高性能纤维研究院正在开发聚酰亚胺纸,已经取得初步成果,该产品研发成功将显著提高航空、舰船、高铁等高等级电机、干式变压器的使用寿命和效率,同时,它可以用作新型轻质蜂窝芯的基材,对航空器等交通运输工具的轻量化提供极大地支持。

 

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