國(guó)產(chǎn)PTFE高性能纖維形成千噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化PM2.5治理有了希望

本刊記者_(dá)郝杰 文/攝

國(guó)產(chǎn)PTFE高性能纖維形成千噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化PM2.5治理有了希望

本刊記者_(dá)郝杰 文/攝

生產(chǎn)每一批PTFE都要經(jīng)過認(rèn)真的測(cè)試。

項(xiàng)目名稱：

膜裂法生產(chǎn)聚四氟乙烯纖維關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

項(xiàng)目主要完成人：

郝新敏、郭玉海、黃斌香、陳美玉、黃磊、徐志梁、馮新星、張華鵬、茅惠東、孫潤(rùn)軍、陳觀福壽、來侃、馬天、朱海霖、陳曉

項(xiàng)目完成單位：

浙江理工大學(xué)、上海金由氟材料有限公司、浙江格爾泰斯環(huán)保特材科技有限公司、總后勤部軍需裝備研究所、西安工程大學(xué)、上海市凌橋環(huán)保設(shè)備廠有限公司

不斷出現(xiàn)的大面積霧霾天氣，已經(jīng)成為國(guó)人的一塊心病。據(jù)分析，造成霧霾天氣的很大一部分原因是由火力發(fā)電、垃圾焚燒、鋼鐵等行業(yè)排放造成的，從源頭治理PM2.5是當(dāng)務(wù)之急。

工業(yè)粉塵的排放都要經(jīng)過過濾，而高效可靠的濾材由高性能纖維制造，聚四氟乙烯纖維（PTFE）就是最有效的濾材原料。然而一直以來，聚四氟乙烯纖維的生產(chǎn)被美國(guó)和奧地利等少數(shù)國(guó)家壟斷，高昂的價(jià)格讓許多企業(yè)望而卻步。令人振奮的是，經(jīng)過多年的不懈努力，我國(guó)紡織科技人員通過產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)，已經(jīng)成功自主研發(fā)了PTFE膜和纖維專用成套生產(chǎn)設(shè)備，形成了千噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化能力，并開始在國(guó)內(nèi)數(shù)十家企業(yè)推廣應(yīng)用，取得了良好的效果。

這一高性能纖維的突破，成功地打破了國(guó)外對(duì)我國(guó)的產(chǎn)品壟斷和技術(shù)封鎖，促進(jìn)了高性能纖維在濾料上的應(yīng)用，引發(fā)了環(huán)保工藝及材料的升級(jí)換代，推動(dòng)了化纖產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)。在“十二五”國(guó)家推進(jìn)“藍(lán)天工程”的關(guān)鍵階段，具有重大的社會(huì)意義。“膜裂法生產(chǎn)聚四氟乙烯纖維關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”這一科技成果因此獲得了紡織之光2014年度中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

自主研發(fā)形成完整技術(shù)體系

一袋袋的白色粉末經(jīng)過一整套的設(shè)備處理神奇地變成了一層薄薄的薄膜，又經(jīng)過分割設(shè)備變成了細(xì)細(xì)的纖維紗線……這是記者在上海金由氟材料有限公司生產(chǎn)車間看到的場(chǎng)景。公司總經(jīng)理黃磊把這個(gè)膜裂法生產(chǎn)過程形象地比喻為“就像是家里吃的面條，先用面粉制成面皮，再切成面條。”膜裂法工藝過程看似簡(jiǎn)單，其實(shí)技術(shù)難度很大。

項(xiàng)目主要完成人、總后軍需裝備研究所博士郝新敏介紹說，PTFE纖維材料具有優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕等性能，是理想的濾袋材料。但這種纖維既不易熔融，也難以溶解，因此難以加工。目前，有三種加工方法：一種是乳液法，用PTFE加入膠水，再紡絲，但纖維強(qiáng)度低；二是擠壓法，只能生產(chǎn)長(zhǎng)絲；三是膜裂法，先成膜再分切開纖，可以做長(zhǎng)絲和短纖。從技術(shù)角度看，膜裂法性價(jià)比最好，而且原料便宜。但是，拉伸膜均勻控制與強(qiáng)度問題，以及制備技術(shù)是膜裂法需要攻克的難題。

從2006年起，項(xiàng)目組針對(duì)該技術(shù)瓶頸展開研究攻關(guān)。為了突破均勻性難題，上海金由氟材料有限公司開發(fā)了帶有上下拉伸的PTFE微孔膜三維拉伸生產(chǎn)技術(shù)，成功地解決了膜兩邊厚中間薄的問題。纖維強(qiáng)度也是關(guān)鍵問題，因?yàn)槔w維是高溫除塵濾料的骨架，骨架強(qiáng)度不夠會(huì)造成塌陷，嚴(yán)重影響除塵效果。攻關(guān)小組采用梯度拉伸工藝，經(jīng)過高溫處理，顯著提高了纖維的強(qiáng)度。

制備設(shè)備也是一道難關(guān)，所有設(shè)備沒有現(xiàn)成的樣品，全部為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。上海金由氟材料有限公司董事長(zhǎng)黃斌香酷愛科研，被譽(yù)為“當(dāng)代發(fā)明家”，他在鉆研PTFE纖維材料的同時(shí)，也利用多年積累的設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，成功開發(fā)出了PTFE膜裂法長(zhǎng)短纖維生產(chǎn)工藝，梯度控制非等速、變幅寬、多次拉伸等PTFE纖維生產(chǎn)工藝，非等速拉伸機(jī)、梯度溫控變幅寬拉伸機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備。至此，形成了從纖維材料的新方法、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備到系列化功能產(chǎn)品相對(duì)完整的生產(chǎn)技術(shù)體系。

幾乎實(shí)現(xiàn)“零”排放

從工藝到技術(shù)，再到設(shè)備，15項(xiàng)專利構(gòu)成了PTFE纖維生產(chǎn)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。與美國(guó)Gore公司、奧地利蘭精公司的產(chǎn)品相比強(qiáng)度高、收縮率小，在2012年中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的鑒定會(huì)上，被專家評(píng)價(jià)為“技術(shù)水平國(guó)際領(lǐng)先”。我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PTFE纖維的問世，打破了國(guó)外的壟斷，改寫了我國(guó)一直依賴進(jìn)口的歷史，并且迫使國(guó)外產(chǎn)品大幅降價(jià)。

采用此種PTFE纖維制成“凈化PM2.5薄膜復(fù)合濾料”后，PM2.5過濾效率可達(dá)99.99%以上，幾乎實(shí)現(xiàn)“零”排放，大幅提高了我國(guó)大氣污染治理水平。

截至2013年12月，PTFE長(zhǎng)絲和短纖產(chǎn)品銷售已全部覆蓋包括必達(dá)福、安德魯、3521、鑫華、龍?jiān)吹仍趦?nèi)的國(guó)內(nèi)大中型耐高溫濾料加工企業(yè)，并被意大利Testori S.P.A、韓國(guó)Komemtec等國(guó)外著名濾料加工企業(yè)使用。

中國(guó)人有了自己的PTFE高性能纖維，PM2.5的源頭治理從此有了希望。

快問快答

TAweekly：PTFE纖維目前市場(chǎng)應(yīng)用前景如何？

黃磊：前不久，國(guó)家出臺(tái)了對(duì)燃煤電廠排放的指導(dǎo)意見，這對(duì)PTFE纖維的應(yīng)用是個(gè)利好，此外在垃圾焚燒、尾氣處理、燃煤鍋爐排放處理領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用前景，對(duì)降低PM2.5將發(fā)揮重要作用。

TAweekly：目前市場(chǎng)推廣還存在哪些問題？

黃磊：目前國(guó)內(nèi)有4～5家企業(yè)在生產(chǎn)這種高性能纖維。大家應(yīng)該關(guān)注后道的應(yīng)用領(lǐng)域，比如可以做服裝、支撐材料、建筑材料等。此外，還要下功夫降低生產(chǎn)成本，比如采用機(jī)織、混紡等紡織技術(shù)，降低濾料的生產(chǎn)成本。

TAweekly：在市場(chǎng)策略方面有什么考慮？

黃磊：品質(zhì)是高性能纖維的基礎(chǔ)，寧可價(jià)格高一點(diǎn)也要保證品質(zhì)穩(wěn)定。一個(gè)產(chǎn)業(yè)要想健康發(fā)展，要注意材料成本和人工成本的匹配比例，如果材料占比很便宜，人工費(fèi)用占比貴，不利于行業(yè)發(fā)展。