河北硅谷：成功突破高模量芳綸纖維產(chǎn)業(yè)化系列關(guān)鍵技術(shù)

馬磊

芳綸包括對位芳綸和間位芳綸，對位芳綸是三大高性能纖維之一，是不可或缺的重要戰(zhàn)略物資。對位芳綸具有高強(qiáng)度、高模量、高耐熱性、抗沖擊性等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于國防建設(shè)、航空航天、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技進(jìn)步等領(lǐng)域。

2011年芳綸1414纖維被國家發(fā)改委列入國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)項(xiàng)目，并入選國家“973”計(jì)劃。在這些研究計(jì)劃的支持下，河北硅谷化工有限公司與東華大學(xué)在對位芳綸生產(chǎn)制備研發(fā)等方面緊密合作，不斷投入人力、物力進(jìn)行科技攻關(guān)，最終共同完成了“高模量芳綸纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及其成套裝備研發(fā)”項(xiàng)目。該項(xiàng)目系統(tǒng)研究了芳綸纖維制備過程的關(guān)鍵科學(xué)問題，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，并研發(fā)了成套生產(chǎn)裝備，實(shí)現(xiàn)了芳綸纖維，特別是高模量芳綸纖維的產(chǎn)業(yè)化，取得了令人矚目的成果。

（1）高分子量PPTA（聚對苯二甲酰對苯二胺）樹脂的制備是芳綸國產(chǎn)化的“瓶頸”之一。該項(xiàng)目系統(tǒng)研究了PPTA樹脂制備的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，以國產(chǎn)單體為原料，建立了年產(chǎn)1 000 t連續(xù)聚合生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了超高分子量PPTA樹脂的國產(chǎn)化，生產(chǎn)和質(zhì)量穩(wěn)定，比濃對數(shù)粘度達(dá)到9.2 dL/g（國內(nèi)外一般水平為6.5 dL/g）。

（2）超高分子量PPTA液晶流體粘度高，紡絲困難。該項(xiàng)目系統(tǒng)研究了高粘度液晶紡絲及其高模量化的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，攻克了溶解、脫泡、過濾等技術(shù)難題，研發(fā)了用超臨界二氧化碳輔助調(diào)控芳綸凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和熱處理高模量化的方法。建立了年產(chǎn)1 000 t對位芳綸生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了高模量芳綸的國產(chǎn)化，生產(chǎn)和質(zhì)量穩(wěn)定。最終產(chǎn)品強(qiáng)度達(dá)21.6 cN/dtex，模量為794 cN/dtex，性能達(dá)到DuPont（杜邦）公司Kevlar 49的水平。

（3）項(xiàng)目研發(fā)了PPTA連續(xù)制備、溶劑回收、液晶紡絲及高模量化等關(guān)鍵單元設(shè)備，并進(jìn)行系統(tǒng)集成，結(jié)合自動(dòng)化控制技術(shù)，設(shè)計(jì)制造了年產(chǎn)1 000 t的生產(chǎn)線，自主成功研發(fā)了對位芳綸成套生產(chǎn)裝備。

（4）針對高壓電網(wǎng)導(dǎo)線在大風(fēng)中共振“舞動(dòng)”造成電網(wǎng)事故的世界難題，以及我國超高壓電網(wǎng)建設(shè)的迫切需求，在國際上率先提出用柔性間隔棒防止“舞動(dòng)”的新方法，研制了專用的芳綸纖維，攻克了柔性間隔棒的設(shè)計(jì)制造和檢測等一系列關(guān)鍵技術(shù)，成功開發(fā)了芳綸纖維增強(qiáng)柔性間隔棒，建立了年產(chǎn) 5 萬件生產(chǎn)線，產(chǎn)品應(yīng)用于多家電網(wǎng)系統(tǒng)后，事故率大大下降，目前正在大規(guī)模推廣應(yīng)用。

經(jīng)專家鑒定，該項(xiàng)目的芳綸制備整體處于國際先進(jìn)水平，柔性間隔棒新產(chǎn)品處于國際領(lǐng)先水平。項(xiàng)目實(shí)施過程中共申請專利20件，其中授權(quán) 6 件，發(fā)表論文 8 篇。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，最終產(chǎn)品于2011年開始實(shí)現(xiàn)銷售，產(chǎn)值達(dá)1.7億元，利潤3 004萬元，稅收2 065萬元。正在籌建的年產(chǎn) 2 萬t芳綸和20萬件間隔棒生產(chǎn)線，產(chǎn)值將達(dá)到40 ～50億元。

對位芳綸纖維，特別是高模量芳綸的國產(chǎn)化，不但滿足了國防建設(shè)、航空航天、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技進(jìn)步等領(lǐng)域?qū)?zhàn)略性材料的迫切需求，結(jié)束了依靠進(jìn)口的局面，而且成套生產(chǎn)裝備的國產(chǎn)化對我國芳綸產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。芳綸纖維增強(qiáng)柔性間隔棒新產(chǎn)品則為國際超高壓電網(wǎng)防“舞動(dòng)”提供了一種有效的解決方案，對電網(wǎng)安全，減少經(jīng)濟(jì)損失，具有重要的意義。