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8场专题报告聚焦创新、智造、绿色
2020-10-20


| 宁翠娟 郭春花 冬子

9月9日,中国化纤科技大会(青岛大学 2020)暨第26届中国国际化纤会议专题报告围绕化纤行业技术创新、智能制造、绿色发展等方面展开。中国化学纤维工业协会副会长郑俊林、陈新伟出席会议。会议由东华大学材料科学与工程学院教授陈龙主持。

 

 

 

降低纺织品废弃物危害的发展研究

塑料颗粒是一种造成污染的主要载体。纤维材料作为纺织基本单元,其特性对纺织品微塑料的产生起到非常重要的作用。东华大学研究院副院长王华平教授主要介绍了三种纺织品微塑料危害控制技术体系:一是纺织品耐污易清洗、自清洁技术,拒水表面减少洗涤次数,且高强耐磨,减少产生微塑料;二是废弃纺织品循环再生技术,提高石化资源利用率;三是废弃纺织品生物可降解技术,实现一次性(医疗、卫生、包装等)用品的生物可降解。他表示,以可再生资源为原料,实现纤维加工过程绿色制造,归宿可再生循环、可将降解核心的绿色经济,是全球可持续发展必然趋势。未来,我们要深化体系设计创新,推进纤维加工技术升级,提升再生物流体系构建创新,推进绿色纤维原料再生技术产业化,深化废弃纺织品污染机理研究,建立全生命周期的绿色评价与管控体系,制定再生纤维体系绿色评价体系

 

国内外生物降解塑料产业发展现状及其降解性能研究

近年来,生物降解塑料逐渐成为研发热点。北京工商大学化学与材料工程学院院长翁云宣教授主要介绍了聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)、聚碳酸亚丙酯(PPC)等生物降解塑料的现状与趋势。他指出,宣称材料是降解时,明确降解条件或途径尤其重要。报告中,他梳理了我国生物降解相关的检测方法与标准现状,并与国际标准进行了对比。此外,他还介绍了几种生物降解材料的降解机理以及在不同环境条件下的降解性能。例如,PLA降解的公认机制是通过两个阶段的降解过程,首先在高温下的非生物水解,然后是生物活动(水解降解产物的微生物分解) ,在这个过程中,聚合物产物的所有强度和延伸率基本在水解阶段消失;PBAT化学结构每个结构单元的有机碳,被土壤中的微生物包括丝状真菌等所分解并形成新的物质等。

 

化纤长丝车间智能制造全流程解决方案

化纤长丝卷装作业全流程实现智能制造是行业保持国际竞争力的出路。北自所(北京)科技发展有限公司副总经理王勇表示,北自科技针对化纤行业智能制造开发了一系列的解决方案,建成全自动落卷生产线312条,年处理卷装能力共计600万吨/年,建成全自动高速包装生产线121条,全流程项目9个。举例来看,对纺丝车间落卷作业智能化改造后,减少人工80%,落卷能力最大150吨/天,卷装损耗降低5%,落卷机器人单线处理6个品种;对包装作业智能化改造后,利用数字化控制技术,结构设计行程可调,自适应满足不同品种批号作业的柔性夹持需求,完全替代人手的柔性作业。卷装作业全流程的管理调度,突破了系统信息处理多、快的瓶颈,整体作业效率提升30%,实现了全流程统一、高效管理。未来,北自科技将结合数字孪生、5G通信技术、新一代物流和人工智能技术等打造更为先进的智能化工厂。

 

海洋生物多糖纤维研究及产业化进展

青岛大学生物多糖纤维成形与生态纺织国家重点实验室常务副主任夏延致教授介绍,当前,化学纤维普遍面临着石油枯竭、棉梁争地、能源匮乏等困境,而海藻纤维是利用从海洋藻类植物中提取得到的海藻多糖为原料经湿法纺丝制得的纤维,其原料解决了大陆资源短缺匮乏问题,节约土地、石油。而且我国海藻资源丰富,占世界总产量的一半以上。山东是纺织大省,也是农业、海洋大省,发展海藻纤维有着得天独厚的优势。

近年来,青岛大学自主研发了十大关键生产技术,突破传统湿法纺丝工艺限制,实现了零污染绿色生产,而且产品强度高、产能高,产品涵盖纺织服装、生物医疗、卫生护理保健和工程阻燃等多个领域的多品类纺织及非织造产品。

目前,青岛大学海藻纤维研发团队在不断的努力下,已取得相关授权发明专利33项,申请国内发明专利50余项,申请PCT国际发明专利1项,已获得美国、欧盟、日本、韩国等授权;《海藻纤维凝胶纺丝制备工艺》、《一种耐盐、耐洗涤剂海藻纤维的制备方法》等10项核心发明专利的专利权人已由青岛大学变更为青岛源海新材料科技有限公司,其中9项授权;主持制定行业标准2项,主持制定团体(协会)标准2项,参与制定国家标准1项;已经拥有世界上产量最大的海藻纤维生产基地,海藻纤维年产量达800万吨,现已开发并生产多色系海藻纤维;还建设了第二代千吨级生产线,年产能达到了5000万吨。

 

闪蒸纳微纤维非织造材料的研究

医卫防护材料是应对疫情、灾害的重要战略物资和民生健康产业急需的关键材料,全球市场规模每年高达1200亿美元,高性能的医卫防护材料需求量大幅增加,目前的品种、生产能力和穿戴舒适性远远不能满足医务人员的需要,为此,开发高性能、低成本的医卫防护材料至关重要,尤其是纳微米纤维非织造材料迫在眉睫。

天津科技大学副校长程博闻教授介绍,闪蒸法纳微纤维非织造材料技术具有纤维直径细,纤维直径细,可达400~1000nm;纤维束呈微米级,纤维具有高强、质轻的特点;超高的纺丝速度、生产量巨大;相比于干、湿法纺丝溶剂量少等特点。产品具有坚韧耐撕裂、质轻高强、防水透气、耐候性好、可印刷、易加工、循环利用等特性,可应用于化学防护服/医疗防护服、医疗包装、建筑用防水透气膜、印刷材料等。

闪蒸纺纳微纤维非织造材料制备技术是医卫防护材料重要生产技术, 具有最重要的地位, 在国内外得到了快速发展。闪蒸纺纳微纤维生产技术,生产纳米纤维材料效率高,目前已经建立了中试生产线, 有望实现工业化生产。未来,闪蒸法纳微纤维非织造材料生产技术在材料、原理、性能拓展、装置、溶剂回收利用方面的研究有待进一步深化;加强产学研合作,多学科交叉、理论与工程结合、设计与工艺优化并进、装备与技术协同、产品优化与应用评价同步、持续资助等模式是解决闪蒸快速产业化的必经之路。

 

纤维材料特性与医疗防护功效

此次疫情进一步凸显了医疗防护的重要性。医疗防护主要包括液体阻隔、微生物阻隔和对颗粒物的阻隔。其中口罩、防护服、隔离衣等是大量使用的医疗防护品。医疗防护用品的防护性能与纤维特性紧密相关,减小纤维直径、增加静电、赋予疏水特性都是提高防护性能的途径。

东华大学、上海汉圃新材料有限公司、上海巨臣婴童服饰股份有限公司研发出了型高性能聚四氟乙烯(PTFE)滤芯及其防护用品,具有过滤效率高、日常消毒后过滤效率保持、多次重复使用等特点。上海汉圃新材料公司经过设备调控和优化,自2020年2月底以来,已生产了高性能PTFE口罩滤芯膜60万平方米,供应给口罩生产企业。采用该滤芯膜,上海巨臣婴童服饰有限公司生产和销售高性能防护口罩千万只以上,供应百家企事业单位,为疫情防护和复工复产提供了急需的物资供应。

东华大学还联合济南天诺光电科技股份有限公司通过真空磁控溅射在纤维和织物表面形成银金属镀层,以基材为骨架形成有抗菌、抗病毒功能的镀银层纤维和织物。通过调整真空溅射电流、电压和靶材的距离,解决了在PP基材上低温镀银技术,特别是PP超薄非织造布上镀银技术,为抗菌抗病毒口罩生产提供了基础。

 

国产对位芳香族聚酰胺纤维研究及技术进展

对位芳香族聚酰胺纤维又称聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,兼具高强、高模、轻质、耐高温的特点,是生产和应用历史最久的高性能纤维之一。化纤研究所所长、东华大学材料学院教授胡祖明介绍了其工业生产中存在的主要问题及研究内容,他认为在产业化控制领域,重点要提高其聚合物分子量和稳定性、提高溶剂的回收率、消除毛丝提高纺丝制成率、提高纤维机械性能和稳定性;在纤维应用领域,要聚焦纤维表面改性与表面处理、复合材料结构设计与优化,这样就可以迅速提高其应用水平。具体研究中,要做好三方面工作:一是优化聚合技术,使聚合体黏度提高,波动变小,如通过研究聚合过程研究影响聚合体品质的主要因素,严格控制这些关键技术指标,确保聚合体品质稳定,保证后续溶解纺丝工艺研究的展开。二是提升纺丝全流程工艺稳定性,提高产品合格率,降低不匀率,如SO发泡硫酸冷冻粉末预混技术+微纳米表面材料+在线高压脱泡,可以最快速地制备高质量、稳定的纺丝浆液,避免降解和气泡导致的断丝;喷丝板孔道新设计和喷丝板调节的新技术,可以提高喷丝板上各孔和不同工位间初生纤维间的一致性;热处理过程研究,可以优化热处理工艺,保证热处理过程均匀、平稳。三是优化芳纶结构性能,保证制品稳定,开发有色纤维,如纺丝溶液快速制备+纺丝装备及喷丝板改进+新纺丝组件,可使芳纶高强化和减少离散性;通过热处理工艺优化,可以大幅度减少微/纳米孔洞的数量;通过对初生纤维结构的利用可以实现芳纶染色。

 

基于离子液体溶剂的再生纤维素材料制备技术进展

纤维素是植物细胞壁的主要成分,是世界上最丰富的天然有机物,占植物界碳含量的50%以上。纤维素具有优异的成纤性、成膜性和出色的力学性能,它是人类未来化学、化工的主要原料之一,纤维素膜已广泛应用于食品、药品、化妆品、高档成衣、精密仪器、 电池、礼品等包装领域以及可降解胶带。中国科学院化学研究所研究员张军博士回顾了离子液体用于纤维素加工与功能化研究历程、再生纤维素纤维-粘胶纤维的研究背景;分享了可溶解纤维素的新型离子液体溶剂体系及其用于纤维素加工的近期进展。

张军指出,基于离子液体溶剂体系的纤维素加工与功能化为纤维素化学提供了一个高效、实用的研究新平台,为纤维素工业的清洁生产和纤维素高值化利用提供了新机遇;离子液体溶剂体系为再生纤维素材料制备提供了一种绿色新方法,如通过纤维素在离子液体中的选择性溶解、低聚合度纤维素与高聚合度纤维素共混等可制备纤维素纤维、薄膜、水凝胶和气凝胶材料,以及具有导电、抗菌、阻隔等不同功能的再生纤维素材料。其中,中科院化学所团队和国内纤维素企业合作,共同开发了基于离子液体溶剂技术的纤维素薄膜工业化清洁生产新技术,建成了千吨级纤维素薄膜的产业化生产线并于2020年1月正式投产,实现了该项目从原始创新到产业化应用。