项目名称:干法纺聚酰亚胺纤维制备关键技术及产业化

 

        主要完成单位：东华大学、江苏奥神新材料股份有限公司、江苏奥神集团有限公司

 

        此项目属纺织科学技术领域。

 

        聚酰亚胺（PI）纤维不仅具有较高的力学性能，而且耐化学腐蚀性、热氧化稳定性和耐辐射性能十分优越，在国家安全、航空航天和环境保护等领域具有广阔的应用前景，将成为下一代高性能纤维的典型代表。目前,国内外生产的PI纤维均采用湿法纺丝技术路线，但该方法使用大量水与溶剂的混合物作为凝固浴，导致生产流程长、溶剂回收能耗大、易造成环境污染等问题。为此，该项目采用环保高效的干法纺丝技术，建立了PI纤维的成形理论，实现了工艺及设备的技术集成，建成了国际上首条干法纺PI纤维1000吨/年级生产线。

 

项目关键技术与成果

 

        （1）在国际上首次提出干法纺丝成形“反应纺丝”新原理和新方法。揭示了前驱体纤维在干法纺丝成形过程中伴有部分环化反应的机理，建立了干法成形动力学模型及纤维凝聚态结构调控方法，为纤维生产工艺的确定和设备的成套化提供了理论基础。

 

        （2）设计合成了适应于干法成形工艺的纺丝浆液。通过共聚等手段调控聚合物的分子结构，合成了高分子量、高均匀性、适应“反应纺丝”技术要求的纺丝浆液。

 

        （3）发明了干法纺制备PI纤维原丝、环化—拉伸一体化等关键技术和工艺，实现了溶剂的高效回收。以“反应纺丝”为基础，确立了干法纺丝成形工艺，获得了原丝的稳定化制备关键技术，实现了环化—牵伸一体化后处理方法，大幅提高了生产效率。

 

        （4）自主研发出国际上首套干法纺PI纤维生产设备，实现了聚合—均化—干法成形—集束—环化牵伸—热处理等工序间工艺与装备的同步协调。

 

        经专家鉴定，本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。获得国家发明专利26项，发表论文40篇。产品性能超国外同类产品，主要技术指标：断裂强度≥4.0cN/dtex，断裂伸长率≥15%，玻璃化转变温度>370°C，长期使用温度260°C。

 

        本产品已成功用作耐高温滤材，对治理因燃煤、水泥生产、垃圾焚烧等工业所产生的PM10和PM2.5等大气污染发挥了重要作用。累计实现聚酰亚胺纤维销售560.5吨，实现销售收入12121万元。在水泥、电力、钢铁等高温滤料和特种防护领域优先得到了应用，这些制品已累计新增产值60171万元、新增利润7669万元。另外，该产品在高温防护、核设施的电缆护套、飞行器回收线缆等方面正在试用。

 

        耐热型PI纤维的成功产业化，不仅打破了国外产品的垄断，而且以明显的技术水平和成本优势参与国际竞争，推动我国高性能纤维的跨越式发展。同时，纤维工程化关键技术和成套生产装备对我国高性能纤维产业的发展具有重要的借鉴意义。

 

项目主要完成单位介绍

 

        东华大学地处上海，是教育部直属的“211工程”国家重点建设的高等院校。学校现设有纺织、材料、服装等12个专业学院，拥有5个博士后流动站、7个一级学科博士点、24个一级学科硕士点及56个本科专业，学科涉及工学、理学等十大学科门类。

 

        纤维改性国家重点实验室是东华大学唯一的国家重点实验室，凸显东华大学纺织纤维特色。学校大批科研成果应用于航天、军事、建筑、环保、新材料等领域，为我国战略武器的研制，神五、神六、神七、神九、神十载人航天工程和“天宫一号”的发射成功作出了贡献。围绕国家发展战略和上海产业布局，东华大学正努力打造以“纺织”为一体，“材料”和“设计”为两翼的学科发展新格局。

 

        江苏奥神新材料股份有限公司成立于2011年，公司位于连云港经济技术开发区大浦工业区，是一家专业从事聚酰亚胺高性能纤维及其后道制品的研发、生产和销售的高新技术企业。

 

        聚酰亚胺纤维是国家“十二五”期间重点鼓励发展的一种重要的战略性新材料。公司技术来源于东华大学纤维材料改性国家重点实验室，所拥有的“干法纺聚酰亚胺纤维关键工艺技术及成套设备”于2014年通过国家级鉴定，专家组一致认为“反应纺丝”技术处于国际领先水平，拥有完全自主知识产权，已获得数项国家发明专利授权，为全球首创。公司与东华大学、江苏省高性能纤维产品质量监督检验中心等科研院所、研究机构建立了长期的合作关系。

 

        江苏奥神主要产品为甲纶 SuplonTM聚酰亚胺短纤及长丝，产品具有极好的耐高温性能及优异的力学、绝缘、阻燃、耐辐照、耐溶剂等性能。目前，该公司产品已广泛应用于高温烟气除尘、特种防护面料、工业及军用阻燃隔热材料、功能性复合材料等领域，并批量出口日本、韩国、德国、法国、美国等国际市场。