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纺织科技“命门”的幕后英雄

导读 : 一年一度的国家科学技术奖励大会备受瞩目,根据规定三大奖每年授奖总数不超过300项。值得骄傲的是,两个纺织项目——“废旧聚酯高效再生及纤维制备产业化集成技术”以及“高性能特种编织物编织技术与装备及其产业化”斩获2018年度... [...]


纺织科技“命门”的幕后英雄


一年一度的国家科学技术奖励大会备受瞩目,根据规定三大奖每年授奖总数不超过300项。值得骄傲的是,两个纺织项目——“废旧聚酯高效再生及纤维制备白金会产业化集成技术”以及“高性能特种编织物编织技术与装备及其产业化”斩获2018年度国家科学技术进步奖二等奖。前者紧扣我国循环经济建设战略需求,聚焦纺织绿色发展瓶颈;后者则是满足深海数据实时传输,深海定标、潜标,深海勘探,军工伪装,航母系泊,海洋牧场等国家重大战略以及重要民生需求的“幕后英雄”。


近日,记者对话两个项目的第一完成人,探访他们打破国际垄断,创造国际领先技术背后的艰辛与不懈。


废旧聚酯再生技术的中国方案


项目名称:废旧聚酯高效再生及纤维制备产业化集成技术


主要完成人:王华平、钱军、陈浩、金剑、戴泽新、王少博、欧博平台陈烨、仝文奇、邢喜全、方叶青


主要完成单位:宁波大发化纤有限公司、东华大学、海盐海利环保纤维有限公司、优彩环保资源科技股份有限公司、中国纺织科学研究院有限公司、中原工学院


所获奖项:2018年度国家科学技术进步奖二等奖


“项目实施期间共产生再生聚酯纤维制品约117.72万吨,相当于1080万亩棉花的产量;按每利用1吨废聚酯纺织品相当于减少CO2排放3.2吨来算,也就是减少了约376万吨的CO2排放量,相当于1万公顷森林1年的CO2吸收量。”相信从这组数字中,大家已经感受到“废旧聚酯高效再生及纤维制备产业化集成技术”项目资源再生绿色化的示范作用了。


据了解,该项目创建了废旧聚酯再生的中国特色方案,实现了我国废旧聚酯纺织品高效回收与高值利用,大幅提升了聚酯再生纤维技术水平,改变了再生原料只生产低档产品的传统理念和现有格局,同时为我国全面禁止固废进口后的纤维资源再生行业发展提供了新思路,促进再生聚酯纤维产业向高端纤维产业发展。因此,该项目斩获了2018年度国家科学技术进步奖二等奖。


作为项目第一完成人,东华大学教授王华平已经是化学纤维领域的知名学者了,这也是他第三次获得国家科学技术进步奖,但是回忆起国家科学技术奖答辩现场,他这样对记者说道:“难免会有所紧张,因为任何一个技术点都凝结了团队人员太多的付出与努力,而面对提问时,却需要在短短的几分钟内尽可能表达出整个过程,这方面确实很有压力。”


01缘起


我国聚酯年产量达4000万吨,纤维及饮料瓶占90%以上。目前废旧聚酯主要包括聚合纺丝过程中的废九乐棋牌丝废块,织造、染整、服装加工过程中的边角料,纤维制品及瓶消费后的废弃物,总储量超过1亿吨,再生纺丝产能1000万吨,再生率不足10%,仍有大量的聚酯废弃物被当作垃圾掩埋、焚烧,不仅资源浪费大,而且环境负担重。如何解决这些废旧聚酯纺织品及聚酯瓶,开发再生利用技术,使其能够循环再利用是一条可行的道路,满足了我国实现循环经济和可持续发展的要求。


然而,废旧聚酯具有来源多、性状品质差异大、含有难分离的染化料、混杂高分子等特点,资源化十分困难,且再生纺丝品质一般较低。在回收方面,国际上已经有了成熟的旧衣回用体系建设及分拣清洗技术研发,并形成资源出口,而我国旧衣交易尚未开放,废旧聚酯瓶的回收体系及分拣清洗技术也未成形。在再生技术方面,国际上以美、日研发的化学法为代表,经解聚、提纯再聚合可实现高品质再生,但大量染化料等作为废料处理,未能再利用,且工艺复杂成本高,产业化推广受阻,而我国大多采用简单的熔融再生纺丝工艺,产品品质低,应用受限。


针对以上瓶颈,2009年开始,宁波大发化纤有限公司(以下简称“大发”)、东华大学、海盐海利环保纤维有限公司(以下简称“海盐海利”)、优彩环保资源科技股份有限公司(以下简称“优彩”)、中国纺织科学研究院有限公司(以下简称“中纺院”)、中原工学院等单位,依托中国化纤再生循环技术创新联盟,以废旧聚酯资源综合利用最优化、加工高效清洁化、产品高品质高值化为目标,另辟蹊径,提出再生混杂物处理“能用必用”、“需除则净”的新思路,自主创建“微醇解—脱挥—增粘”新再生路线,并基于该路线进行系统创新,率先攻克了废旧聚酯纤维制品再生成本与品质难兼顾的产业难题,制备的废纺再生纤维性能达原生级别,可媲美国际废旧聚酯回收再生方案,走出了一条具有中国特色的废旧聚酯再生道路。


王华平说道:“项目完成单位间的完美配合功不可没。东华大学、中纺院、中原工学院三家科研单位主要负责项目技术的基础理论问题研究及产业化技术开发,为开发高品质差别化系列再生聚酯纤维制备提供了理论基础和技术支撑,在项目实施过程中,组织协调科研人员共同攻关,提供科研平台保障等,使项目得以顺利实施;大发、海盐海利、优彩三家公司主要负责项目的产业化工程技术开发和产业化推广工作,为项目提供了基础设施、生产设备以及强有力的资金支持,并建立了良好的产品销售渠道。”


02创新


据王华平介绍,该项目紧密围绕我国废旧聚酯资源循环再生发展战略需求,立足自主创新,在国家重点研发计划等支持下,深入研究聚酯与混杂组分的作用机理,以均匀化稳定化为核心,围绕资源化前处理、熔体品质调控、多组分原位利用、高值差别化,形成了四大技术创新。


其一,研发废旧聚酯纺织品和瓶的高效前处理技术及装备,实现高效资源化及分类分级标准化,攻克了多来源废料的资源化难题;其二,创建“微醇解—脱挥—增粘”新工艺,攻克了多来源废旧聚酯再生纺丝稳定性、品质控制及再生效率的兼顾难题;其三,研发染化料原位配色、混杂高分子原位利用、多点在线添加改性及调色技术,实现再生高效差别化组合及柔性切换,既突破了废旧品混杂组分的利用瓶颈,也满足了再生纤维在应用中的定制需求;其四,发明低熔点/再生聚酯复合直纺技术,解决了再生复合纺丝难题,实现了低成本高效再生与高附加值的统一。


“低熔点/再生聚酯皮芯复合纤维熔体直纺技术难点主要在于再生熔体虽然经过调质调粘可保证再生熔体良好的可纺性,但相比原生料,仍存在白金会组件升压快,出口剪切高的特点,因此复合纺丝需要皮层与芯层在高剪切区进行匹配,但常用的间苯低熔点共聚酯配方在高剪切下容易出现破裂。该项目基于大分子结构创新设计,研发了多元协效共聚的新配方,在满足熔点等指标的同时,显著提升了高剪切下的复合可纺性,实现高压高剪切复合。同时配合所研发的低温大风量环吹、多径牵伸低温长距牵伸等技术,复合纺丝效率提升50%,制成率99%,较原生复合纺丝制成率提升2%,产品性能与原生一致,纤维成本降低16%。”关于第四个创新点,王华平补充道。


基于以上创新,该项目相继攻克了熔体增粘难、熔体品质波动大、再生纤维色差色牢度及生态安全性控制、再生纤维差别化等难题,创建了原料适应性强、竞争力高的再生聚酯纤维柔性化高效制备技术体系,建立了基于再生聚酯资源特性的高值化专业化产品开发体系,推动了再生聚酯纤维在服装、家纺、鞋材中华娱乐、汽车内饰、土工等领域的应用。


03成就


正是由于项目创建的新工艺体系兼顾了再生成本与高品质,不仅使再生纤维性能达原生级别,在色差、色牢度等指标还优于原生纤维,而且成本上也较原生纤维低,满足清洁生产要求,所以项目技术能够获得市场认可并得到快速推广。同时,项目紧扣我国循环经济建设战略需求,聚焦纺织绿色发展瓶颈,也获得了国家和地方政府的支持,产业化推广速度也显著加快。


据了解,该项目建成了世界最大的“纤维到纤维”的高效循环利用及“瓶片到纤维”的规模化智能化再生聚酯纤维生产基地。在聚酯废纺再生纺丝方面,大发和优彩两家公司在慈溪、余姚、江阴建成了包括生态仿粽、超柔赛绒、全色系多彩、土工专用、车内饰专用、低熔点复合再生短纤维生产线19条,产能30万吨/年。在废瓶处理及差别化再生长丝方面,海盛京棋牌盐海利在海盐建成异形截面、多彩FDY、POY及ITY长丝生产线8条,产能15万吨/年。产品备受阿迪达斯、通用汽车、新秀丽、宏祥等知名品牌青睐,出口欧美、东南亚等15个国家。2015-2017年,完成单位实现销售79.9亿元,利润3.43亿元,上缴税收1.48亿元,出口创汇2.61亿美元。


在整个项目中,回收系统的构建是个非常复杂的工程,除技术因素的影响以外,受民众环保意识、国家政策法规等的制约也非常大。该项目在废旧聚酯纺织品回收方面,以化纤厂为核心,向上延伸到资源化处理公司,除了自身配套废纺粒料厂,还与其他粒料厂合作,在河北、河南、安徽、福建等建立合作基地,保证了资源的供应。


王华平告诉记者:“我国相关体系建设尚处于初级阶段,日本、欧盟及美国在回收系统构建方面发展虽然时间较长,但形式多样、运行稳定性、长久性方面也同样在改进中。下一阶段,我们准备与下游品牌合作,建立资源化企业、纤维企业、品牌企业、后加工企业联合系统,从源头出发,设计同质异构产品,明确再生循环方式,实现点对点的循环。同时我们也在考开元棋牌虑与家纺集聚地合作,建立点对面的回收系统,比如窗帘回收系统等,保证逐步提高再生聚酯的循环利用率。此外,我们希望更多单位参与,逐步延伸到尼龙、纤维素等地其他种类纺织品的再生循环,甚至是大比例混杂纺织品的再生循环。”


而在废聚酯瓶的回收系统构建方面,记者日前在“循环再利用化学纤维行业高质量发展论坛”上也了解到,海盐海利已经逐步发力国内回收体系建设。比如其建立了覆盖长三角地区三省一市的PET瓶网络,包含20多个自营回收站以及300多个合作回收网点,聚酯瓶年回收处理量可达15万吨。



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