國產PTFE高性能纖維形成千噸級產業化PM2.5治理有了希望

本刊記者_郝杰 文/攝

國產PTFE高性能纖維形成千噸級產業化PM2.5治理有了希望

本刊記者_郝杰 文/攝

生產每一批PTFE都要經過認真的測試。

項目名稱：

膜裂法生產聚四氟乙烯纖維關鍵技術及應用

項目主要完成人：

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、孫潤軍、陳觀福壽、來侃、馬天、朱海霖、陳曉

項目完成單位：

浙江理工大學、上海金由氟材料有限公司、浙江格爾泰斯環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、上海市凌橋環保設備廠有限公司

不斷出現的大面積霧霾天氣，已經成為國人的一塊心病。據分析，造成霧霾天氣的很大一部分原因是由火力發電、垃圾焚燒、鋼鐵等行業排放造成的，從源頭治理PM2.5是當務之急。

工業粉塵的排放都要經過過濾，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被美國和奧地利等少數國家壟斷，高昂的價格讓許多企業望而卻步。令人振奮的是，經過多年的不懈努力，我國紡織科技人員通過產學研攻關，已經成功自主研發了PTFE膜和纖維專用成套生產設備，形成了千噸級產業化能力，并開始在國內數十家企業推廣應用，取得了良好的效果。

這一高性能纖維的突破，成功地打破了國外對我國的產品壟斷和技術封鎖，促進了高性能纖維在濾料上的應用，引發了環保工藝及材料的升級換代，推動了化纖產業結構調整和優化升級。在“十二五”國家推進“藍天工程”的關鍵階段，具有重大的社會意義。“膜裂法生產聚四氟乙烯纖維關鍵技術及應用”這一科技成果因此獲得了紡織之光2014年度中國紡織工業聯合會科技進步一等獎。

自主研發形成完整技術體系

一袋袋的白色粉末經過一整套的設備處理神奇地變成了一層薄薄的薄膜，又經過分割設備變成了細細的纖維紗線……這是記者在上海金由氟材料有限公司生產車間看到的場景。公司總經理黃磊把這個膜裂法生產過程形象地比喻為“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單，其實技術難度很大。

項目主要完成人、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，但纖維強度低；二是擠壓法，只能生產長絲；三是膜裂法，先成膜再分切開纖，可以做長絲和短纖。從技術角度看，膜裂法性價比最好，而且原料便宜。但是，拉伸膜均勻控制與強度問題，以及制備技術是膜裂法需要攻克的難題。

從2006年起，項目組針對該技術瓶頸展開研究攻關。為了突破均勻性難題，上海金由氟材料有限公司開發了帶有上下拉伸的PTFE微孔膜三維拉伸生產技術，成功地解決了膜兩邊厚中間薄的問題。纖維強度也是關鍵問題，因為纖維是高溫除塵濾料的骨架，骨架強度不夠會造成塌陷，嚴重影響除塵效果。攻關小組采用梯度拉伸工藝，經過高溫處理，顯著提高了纖維的強度。

制備設備也是一道難關，所有設備沒有現成的樣品，全部為非標準設備。上海金由氟材料有限公司董事長黃斌香酷愛科研，被譽為“當代發明家”，他在鉆研PTFE纖維材料的同時，也利用多年積累的設備生產經驗，成功開發出了PTFE膜裂法長短纖維生產工藝，梯度控制非等速、變幅寬、多次拉伸等PTFE纖維生產工藝，非等速拉伸機、梯度溫控變幅寬拉伸機等生產設備。至此，形成了從纖維材料的新方法、新技術、新工藝、新設備到系列化功能產品相對完整的生產技術體系。

幾乎實現“零”排放

從工藝到技術，再到設備，15項專利構成了PTFE纖維生產的自主知識產權體系。與美國Gore公司、奧地利蘭精公司的產品相比強度高、收縮率小，在2012年中國紡織工業聯合會組織的鑒定會上，被專家評價為“技術水平國際領先”。我國自主知識產權的PTFE纖維的問世，打破了國外的壟斷，改寫了我國一直依賴進口的歷史，并且迫使國外產品大幅降價。

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

截至2013年12月，PTFE長絲和短纖產品銷售已全部覆蓋包括必達福、安德魯、3521、鑫華、龍源等在內的國內大中型耐高溫濾料加工企業，并被意大利Testori S.P.A、韓國Komemtec等國外著名濾料加工企業使用。

中國人有了自己的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纖維目前市場應用前景如何？

黃磊：前不久，國家出臺了對燃煤電廠排放的指導意見，這對PTFE纖維的應用是個利好，此外在垃圾焚燒、尾氣處理、燃煤鍋爐排放處理領域都有著廣泛應用前景，對降低PM2.5將發揮重要作用。

TAweekly：目前市場推廣還存在哪些問題？

黃磊：目前國內有4～5家企業在生產這種高性能纖維。大家應該關注后道的應用領域，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成本，比如采用機織、混紡等紡織技術，降低濾料的生產成本。

TAweekly：在市場策略方面有什么考慮？

黃磊：品質是高性能纖維的基礎，寧可價格高一點也要保證品質穩定。一個產業要想健康發展，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，人工費用占比貴，不利于行業發展。