中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科學技術獎獲獎項目選載（2021年度）

千噸級硫氰酸鈉法50K大絲束碳纖維產(chǎn)業(yè)化關鍵技術及裝備

獲獎等級：二等獎

主要完成單位：蘭州藍星纖維有限公司、中藍連海設計研究院有限公司

主要完成人：王斐、周寶慶、尚文武、黃東明、洪延波、周亞明、穆華華、李華華、梁百濤

項目依托企業(yè)自身硫氰酸鈉一步法聚合、紡絲及碳化工藝研究基礎，立足多年碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗，深入剖析小絲束與大絲束原絲、碳化生產(chǎn)技術、裝備等方面特點，突破大絲束碳纖維生產(chǎn)關鍵工藝技術及裝備問題。針對硫氰酸鈉法大絲束碳纖維聚合環(huán)節(jié)采用偶氮類引發(fā)劑造成原液中殘留氣泡較多、紡絲環(huán)節(jié)中溶劑鈉離子難以全部去除導致原絲毛絲、斷絲率較高，以及由于紡絲絲束K數(shù)的增加，絲束變厚、變寬造成絲束之間的洗滌效果、上油效果變弱最終導致絲束性能均勻性差別較大進而嚴重影響下游碳纖維質量等關鍵技術難題進行研發(fā)攻關；針對大絲束碳纖維特點并為了提高生產(chǎn)穩(wěn)定性自主設計開發(fā)配套的關鍵生產(chǎn)設備，包括大絲束生產(chǎn)用噴絲板、疊絲無捻箱裝式大絲束原絲收絲設備、配套的碳化放絲、接絲技術等，最終實現(xiàn)硫氰酸鈉法50K大絲束碳纖維千噸線的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，成為國內首家50K大絲束碳纖維生產(chǎn)廠家。

該項目已獲授權專利20項，其中發(fā)明專利4項，實用新型專利16項。針對下游碳纖維復合材料應用設立技術研究中心，該中心已申請專利45項，完成各類課題50余項，有效增強了大絲束碳纖維研發(fā)、生產(chǎn)及下游復合材料應用的知識產(chǎn)權保護，極大提升了藍星碳纖維生產(chǎn)技術的核心競爭力。

千噸級50K大絲束碳纖維生產(chǎn)線的成功實施，標志著藍星掌握了具有自主知識產(chǎn)權的50K大絲束碳纖維生產(chǎn)工藝技術，填補國內50K以上大絲束碳纖維產(chǎn)品市場空白，同時縮短了與國外大絲束碳纖維先進水平的差距，完善了我國碳纖維行業(yè)技術工藝、產(chǎn)品體系。

基于健康防護功能的植物源復合纖維素纖維制備關鍵技術及其產(chǎn)業(yè)化

獲獎等級：二等獎

主要完成單位：青島大學、山東銀鷹化纖有限公司、國家紡織服裝產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心（浙江桐鄉(xiāng)）（桐鄉(xiāng)市產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗所）、青島邦特生態(tài)紡織科技有限公司

主要完成人：劉逸新、李明華、胡娜、李娟、蔣晶晶、山傳雷、徐元斌、姜明亮、莊莉、姚漢強

當前再生纖維素纖維功能的賦予多以化學合成物或金屬離子為功能劑，存在健康安全隱患且功能單一。國內外學者研究以天然植物提取物作為天然染料或功能劑對紡織品進行染色或功能化處理，僅實現(xiàn)了紡織品一種或兩種功能，而且功能持久性差。

項目首創(chuàng)了基于多功能協(xié)同效應的植物功能組分復配技術，攻克了濕法紡絲過程中功能性組分流失、纖維功能持久差的技術難題，實現(xiàn)了抗菌、抗病毒、防螨、抗氧化于一身的功能持久的健康防護型纖維素纖維的規(guī)模化生產(chǎn)，形成如下成果：

（1）研制了多功能漿料的復配技術，發(fā)揮各植物功能組分的協(xié)同作用，并實現(xiàn)產(chǎn)品功能定制化；（2）研究植物功能組分在纖維中分布的多級調控技術，實現(xiàn)了植物功能組分在再生纖維素纖維表層分布的最大化；（3）研究了植物源功能纖維素材料的功能持久保護技術，實現(xiàn)了該纖維功能的持久性；（4）改造了適用于植物源功能性再生纖維素纖維生產(chǎn)的萬噸級生產(chǎn)線。

項目具有自主知識產(chǎn)權，獲授權國家發(fā)明專利6項、實用新型專利1項、注冊商標1項。該技術已得到規(guī)模化應用，產(chǎn)品廣泛應用于服裝、家紡、無紡布等領域，獲業(yè)界一致好評。

25K～50K聚丙烯腈基原絲及碳纖維關鍵技術和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)

獲獎等級：二等獎

主要完成單位：吉林碳谷碳纖維股份有限公司、吉林精功碳纖維有限公司、長春工業(yè)大學

主要完成人：張海鷗、莊海林、敖玉輝、李凱、姜彥波、毛炳淇、尚壘、陳浩、陳海軍、郭甲東

項目研發(fā)出大絲束原絲及碳纖維（25K～50K）產(chǎn)業(yè)化核心技術及關鍵裝備，主要技術如下：（1）采用自主研發(fā)的非金屬離子無機氧化還原引發(fā)體系，研制出適合于制備大絲束碳纖維原絲的高品質聚丙烯腈；（2）研發(fā)出制備均質結構原絲的DMAC濕法兩步法紡絲技術，實現(xiàn)了單線5 000 t級25K～50K原絲穩(wěn)定生產(chǎn)；（3）研發(fā)出預氧化過程大絲束纖維恒定張力控制技術，結合溫度智能控制及自動除焦工藝，實現(xiàn)單線2 000 t級25K～50K碳纖維穩(wěn)定生產(chǎn)。

項目形成年產(chǎn)16 000 t大絲束碳纖維原絲及年產(chǎn)4 000 t大絲束碳纖維生產(chǎn)能力，生產(chǎn)運行安全穩(wěn)定，其產(chǎn)品性能與國際同類產(chǎn)品相當，總體技術達到國際先進水平，已廣泛應用于風電葉片、建筑補強、軌道交通及體育休閑用品等領域。

該項目獲得授權專利5項。該項目的實施，在民用碳纖維領域有重大的發(fā)展前景，已廣泛應用于風電葉片、建筑補強、軌道交通及體育休閑用品等領域，很大程度解決國內市場供需不足的矛盾，替代絕大部分大絲束碳纖維進口產(chǎn)品，大絲束碳纖維原絲及碳纖維國內市場占有率均達到95%。

聚乙烯涼感復合纖維制備關鍵技術及應用

獲獎等級：二等獎

主要完成單位：凱泰特種纖維科技有限公司、紹興文理學院、中國紡織科學研究院有限公司、中紡院（浙江）技術研究院有限公司、安踏（中國）有限公司

主要完成人：占海華、許志強、王勇、趙德方、黃芽、曾國坪、張艷、李順希、楊國榮、吳鵬飛

項目采用校企合作模式，運用先進的復合紡絲工藝技術，以聚乙烯為皮層、聚酰胺6為芯層，設計研制出“完全包覆皮芯結構涼感長絲”“不完全包覆皮芯結構涼感長絲”兩大系列差別化纖維新產(chǎn)品，繼而開發(fā)出針織單向導汗織物、牛仔面料及汽車坐墊等涼感系列產(chǎn)品。主要技術創(chuàng)新如下：

（1）自主設計研發(fā)能實現(xiàn)成品明顯且持久的接觸涼感、持久干爽等功能的系列產(chǎn)品加工技術。通過原料的優(yōu)選及改性、紡絲工藝優(yōu)化、專用復合紡絲組件、專用油劑及織物組織結構的精確設計和加工等一系列的創(chuàng)新技術的開發(fā)和應用，使產(chǎn)品具備永久涼爽的功能，滿足了不同用途的市場需求。

（2）優(yōu)選專用助劑及功能母粒，并運用智能控制技術實施對皮芯層熔體的改性，使熔體能根據(jù)需要隨時變更流變性能及功能，改善了纖維的可紡性及聚乙烯原料不易染色的缺點，滿足“完全包覆皮芯結構涼感長絲”或“不完全包覆皮芯結構涼感長絲”生產(chǎn)工藝要求。研究了專用助劑及功能母粒添加的比例及精確計量控制技術、干燥紡絲各工藝條件智能添加控制技術等，實現(xiàn)了多品種、多個添加比率的系列功能紡的快速切換，提高了生產(chǎn)效率。

（3）攻克了“不完全包覆皮芯結構涼感長絲”芯層PA 6原料在纖維長度方向上裸露段不穩(wěn)定而帶來的后道染色不良，以及纖維在生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)纖維粘板、毛絲、斷頭多等技術難題。

項目已獲授權發(fā)明專利4項，實用新型專利1項，發(fā)表論文2篇。

同質異構多組分彈性聚酯纖維關鍵技術及產(chǎn)業(yè)化

獲獎等級：二等獎

主要完成單位：江蘇三聯(lián)新材料有限公司、東華大學、洪澤聯(lián)合化纖有限公司

主要完成人：陳燁、王健康、陳向玲、靳高嶺、楊兆珍、王華平、戚娟娟、吉鵬、高金剛、柯福佑

隨著生活品質不斷提高，消費者對兼具舒適、美觀、彈性等復合功能紡織品的需求日益增大。但現(xiàn)有彈性聚酯纖維存在吸濕透氣性差、易帶靜電、“緩彈恢復性好、急彈恢復性差”等問題，嚴重影響其服用效果。另外，大量廢舊復合功能纖維制品由于成分不同造成分離難、回收利用低，給環(huán)境和社會都帶來了極大負擔，如何從源頭設計可全量回收的纖維體系已迫在眉睫。因此，開發(fā)同質異構的舒適彈性復合纖維是市場發(fā)展的必然趨勢。

項目針對現(xiàn)有高/低黏聚酯并列復合體系卷曲不夠、親水性差等問題，利用同質異構高低黏聚酯親水共聚改性技術，開發(fā)PTMG改性PBT/PET的雙組分并列復合纖維，不僅可以實現(xiàn)高卷曲彈性與吸濕舒適的統(tǒng)一，還能全量回收利用。為解決并列復合紡絲中雙組分收縮性差異與可紡性、牽伸性難兼顧等問題，研發(fā)高潛在卷曲彈性并列復合纖維制備及調控技術，在實現(xiàn)高均勻高穩(wěn)定并列復合擠出同時提升卷曲彈性，纖維卷曲率可達65%，卷曲回復率50%以上。開發(fā)并列復合與同質異構聚酯纖維混纖加彈及梯度彈性控制技術，多維度實現(xiàn)同質異構復合纖維的高彈性能；并結合三層羅拉并網(wǎng)、多層網(wǎng)絡獨立控制等技術，構建高穩(wěn)定均勻卷繞體系，實現(xiàn)持久穩(wěn)定加彈。開發(fā)同質異構舒適彈性面料設計與精細化仿真技術，在同質異構彈性基礎上實現(xiàn)仿棉、仿麻、仿毛效果。

項目具有完整的自主知識產(chǎn)權，已獲授權發(fā)明專利4項、實用新型專利10項、自主商標3項。項目推動了彈性聚酯纖維材料朝多樣化、新型化方向發(fā)展，創(chuàng)建了同質異構纖維高值化開發(fā)及品牌建設新思路。

微細旦低熔點皮芯復合聚酯纖維產(chǎn)業(yè)化關鍵技術研發(fā)

獲獎等級：二等獎

主要完成單位：福建閩瑞新合纖股份有限公司、東華大學、蘇州大學、嘉興學院、福建康百賽新材料有限公司

主要完成人：卓志明、于金超、陳向玲、陳興華、萬雷、林鵬、姚勇波、烏婧、吳學海、劉劍

項目以產(chǎn)品規(guī)格微細旦化、產(chǎn)品加工高穩(wěn)定化、產(chǎn)品性能高品質化為目標，從原料設計、成形技術、產(chǎn)品開發(fā)、標準制定等方面組織實施，構建微細旦低熔點皮芯復合纖維的成形新體系，主要創(chuàng)新如下：

（1）構建了高可紡性微細旦低熔點皮芯復合纖維多元原料設計體系。研發(fā)中短鏈二元醇共聚改性PET樹脂，實現(xiàn)PET高分子量與高流動性的統(tǒng)一；研發(fā)PE微晶調控技術，實現(xiàn)纖維的窄熔程，點狀粘合；研發(fā)雙親嵌段共聚物雙向錨固技術，提高界面作用，適應微細旦皮芯復合纖維成形過程中高穩(wěn)定成形的加工要求。

（2）攻克了微細旦低熔點皮芯復合纖維高穩(wěn)定紡絲技術。開發(fā)異質雙組分熔體調配及高穩(wěn)定擠出、大面積平流均質冷卻成形、水冷高效傳導多級牽伸、高位距牽伸點精確調控等技術，解決了皮芯組分成形過程中拉伸應力差異大、不同步形變的問題，實現(xiàn)纖維結構與性能每位一致、每束一致、每根一致。

（3）建立了微細旦低熔點皮芯復合纖維全流程品質管控及專業(yè)化設計體系。以應用目標為導向，逆向設計，開發(fā)滿足不同應用要求的超柔軟、弱酸親膚、超彈、抗菌等系列差異化產(chǎn)品；建立了從專用料設計、清潔化生產(chǎn)等全過程可追溯的產(chǎn)品品質管理體系，滿足高端醫(yī)衛(wèi)原料產(chǎn)品的品質要求。

項目授權發(fā)明專利5項，實用新型專利3項，制定行業(yè)團體標準1項。項目建成年產(chǎn)3萬t級微細旦低熔點皮芯復合纖維規(guī)模生產(chǎn)線，產(chǎn)品品質達到國際高端產(chǎn)品的質量標準，填補了國內高端市場的空白，打破了長期以來高端ES纖維由國外企業(yè)壟斷的局面。

功能性過濾與防護納米纖維膜批量制備的關鍵技術及產(chǎn)業(yè)應用

獲獎等級：二等獎

主要完成單位：蘇州大學、中億豐建設集團股份有限公司、江蘇三豐特種材料科技有限公司、浙江華祥福醫(yī)用器材有限公司、蘇州貝彩納米科技有限公司、現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室（蘇州）

主要完成人：徐嵐、魏凱、劉福娟、王萍、張楠、何吉歡、張巖、姚明、汪恩鋒、董伊航

目前，國內批量制備納米纖維較成熟的技術為多針頭靜電紡，但由于針頭間電場的相互干擾將加劇紡絲過程的不穩(wěn)定現(xiàn)象，且針頭易堵塞，更換麻煩，無法形成大規(guī)模生產(chǎn)，制約了其產(chǎn)業(yè)應用。因此，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的大規(guī)模生產(chǎn)功能性納米纖維的新方法和新裝置，具有非常重大的意義。

項目創(chuàng)新提出的批量制備納米纖維的多場耦合靜電紡絲方法，把振動力場、磁場、平行電場和氣流場應用于靜電紡技術，其中振動力場可降低溶液黏度，使針頭不易堵塞；磁場和平行電場可控制紡絲過程中的不穩(wěn)定現(xiàn)象；氣流可使紡絲液面形成氣泡，并通過克服氣泡的表面張力進行紡絲，實現(xiàn)了無針頭紡絲，極大提高了納米纖維生產(chǎn)的可紡性、可控性與效率。主要成果在于：（1）創(chuàng)新提出了批量制備納米纖維的靜電紡絲方法，發(fā)明了功能性納米纖維大規(guī)模生產(chǎn)關鍵技術與設備，實現(xiàn)了其可控和批量制備；（2）建立了可優(yōu)化紡絲過程和指導實驗的力學模型，數(shù)值研究了批量制備納米纖維的靜電紡絲過程，實現(xiàn)了紡絲過程中射流流動的準確預測和控制，并精準調控了功能性納米粒子在納米纖維上的分布；（3）創(chuàng)新開發(fā)出連續(xù)、穩(wěn)定靜電紡絲產(chǎn)業(yè)化關鍵技術，研制出了環(huán)保用功能納米纖維系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)應用。

項目獲授權發(fā)明專利9項，實用新型專利18項。成果已實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)應用，取得了顯著經(jīng)濟效益。