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攻克高黏聚酯熔融缩聚难题

来源:中国纺织报 发布时间:2014年05月21日

日前,由浙江古纤道新材料股份有限公司和浙江理工大学共同承担、扬州惠通化工技术有限公司和浙江古纤道绿色纤维有限公司参与的浙江省重大科技专项“液相增黏熔体直纺涤纶工业长丝关键技术及产业化”项目顺利通过验收。由蒋士成院士、孙晋良院士两位院士及相关的技术和财务专家组成项目验收组一致认为该项目是“全球涤纶工业丝生产领域一项重大技术创新”、“具有明显的技术和经济优势”。

熔体直纺技术经第三方机构查新,被业内公认为“涤纶工业丝生产的一次技术革命”,总体技术达到国际领先水平。该项目的研发成功也使浙江古纤道新材料股份有限公司一跃成为全球最大的涤纶工业丝生产商,该生产线也是全球产能最大和能耗最低的生产线。

世界难题 困扰行业已久

据了解,涤纶工业丝广泛应用于吊装带、绳索、安全护网、输送带、胶带、高压水龙带、广告灯箱布、篷帆布、工业布、建筑用膜结构材料、土工格栅、汽车安全带、安全气囊、帘子布等领域。由于涤纶工业丝高性价比和新用途不断拓展,近年来产量高速增长。

但是,用于涤纶工业丝纺丝的聚酯熔体黏度很高,熔融缩聚不能一步聚合到位,需要采用先熔融缩聚、再固相缩聚两步法制备高分子量聚酯切片,再螺杆熔融进行纺丝。目前,全球普遍采用的这种工艺路线,具有工艺流程长、设备投资高、生产能耗大等不足之处。为此,熔体直纺涤纶工业丝一直是行业梦寐以求的目标,而高黏聚酯的熔融缩聚是一项世界级的技术难题。国内外著名企业和研究院所进行了几十年的攻关,但尚未实现大规模的产业化。

中国石化化工集团有限公司合成纤维处处长朱培军曾表示,现行的涤纶工业丝增粘方式是将低粘度聚酯切片在低于其熔点的温度下(一般为230℃左右)进行固相缩聚,虽然反应体系中的小分子副产物能及时有效的排出,但由于反应温度相对较低,反应速率缓慢,生产周期长,能耗较大。而液相增粘项目所采用的增粘方式,是在缩聚反应温度下(一般为280℃~300℃),使熔体在增粘反应器中形成

均匀的熔体薄膜,从而大大增加了液-气之间的接触面积,小分子副产物能快速排出反应体系,有利于缩聚反应向正反应方向进行,以达到增粘目的。经过多次试验工艺的优化,增粘熔体粘度最高可达到1.05dl/g,可用于工业丝生产。

产学结合 攻克世界难题

由浙江古纤道新材料股份有限公司和浙江理工大学共同承担、扬州惠通化工技术有限公司和浙江古纤道绿色纤维有限公司参与的“液相增黏熔体直纺涤纶工业长丝关键技术及产业化”产学研项目,从2009年开始经过在浙江理工大学小试研究、工程化研究和浙江古纤道新材料股份有限公司内的产业化试验,通过熔融缩聚反应器革命性的创新,攻克高黏聚酯熔融缩聚世界难题。

据项目带头人浙江理工大学副校长陈文兴介绍,项目攻克了高能效液相增黏、高黏熔体输送和大流量多头纺丝等熔体直纺涤纶工业长丝的关键技术难题,与现行的固相缩聚熔融纺丝工艺相比,省去了冷却切粒、固相缩聚、熔融挤出等工序。同时,由于纺丝的集约化生产,大大节约了整个纺丝项目的投资,减少了设备占地面积,大幅度降低了生产能耗,符合低碳经济的社会理念。

据了解,该项目组经过小试研究、工程化研究和产业化试验,研发成功了年产20万吨液相增黏熔体直纺涤纶工业丝生产工艺和装备成套技术,生产运行情况良好。项目首次设计了1头9釜98纺位的柔性化涤纶工业丝生产线,发明了聚酯液相增黏方法及其反应器,研发成功了集约化的大容量多头粗旦涤纶工业丝纺丝集成技术,增黏熔体特性黏度达到1.0 dL/g以上,工业丝色相b值低于4。与现行的固相增黏纺丝工艺相比,产品性能处在相同水平,单位产能设备投资节省,占地面积减少,工艺流程缩短,生产效率提高,能耗大幅度下降,具有明显的技术与经济优势。项目是全球涤纶工业丝生产领域一项重大技术创新,形成了自主知识产权体系。

节能降耗 符合国家标准

而浙江省科技厅负责人认为,该项目的成功是产学研合作的一个典范,浙江古纤道新材料股份有限公

司会同浙江理工大学和扬州惠通化工技术有限公司进行产学研合作。并且,该项目实现了科技经费“四两拨千斤”的作用。项目研发投入共2690万元,其中省科技厅补助300万元,约占全部投入的11.2%,但就是这有限的财政经费的投入真正用足用好用在刀刃上,起到以小博大的作用。

据介绍,为攻克高黏聚酯熔融缩聚这道世界级技术难题,浙江古纤道新材料公司和浙江理工大学从2009年开始联手攻关,经过小试研究、工程化研究和产业化试验,终于在国际上首次研发成功年产20万吨液相增黏熔体直纺涤纶工业丝生产工艺和成套装备技术。结果表明:涤纶工业丝熔体直纺技术省去了冷却切粒、固相缩聚、熔融挤出等工序,工艺流程紧凑,提高了生产效率,比固相缩聚熔融纺丝设备投资减少44.3%,生产能耗下降32.46%。

据悉,项目实施期间,实现销售收入41.42亿元,上缴税金1.77亿元,创利润3.43亿元,创汇3.22亿美元,新增就业岗位500个。申请国际专利3项、国家发明专利9项,其中3项国家发明专利已授权,形成了自主知识产权体系。采用新工艺生产的产品经浙江省纺织品与染化料质量检测中心等单位检测,所测指标达到GB/T16604-2008《涤纶工业长丝》国家标准和用户要求。



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