高性能纖維PTFE見證中國(guó)人智慧

　　高性能領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為環(huán)保、過濾、建筑、航空航天等領(lǐng)域的優(yōu)選材料。

　　由于聚四氟乙烯本身的性質(zhì)，導(dǎo)致PTFE纖維的制造不能簡(jiǎn)單地采用一般熱塑性高分子材料的成型方法(如擠出成型法)，而這一技術(shù)瓶頸也是我國(guó)長(zhǎng)期不能生產(chǎn)PTFE纖維的重要原因，該項(xiàng)目研發(fā)人員自主研發(fā)膜裂法生產(chǎn)聚四氟乙烯纖維，即先通過三維立體拉伸法制備滿足一定條件的膨體PTFE薄膜，將PTFE膜分切后，再通過一定的拉伸和熱處理工藝，將其制成所需的PTFE纖維。

　　打破發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)封鎖

　　據(jù)參加研發(fā)的總后軍需裝備研究所高級(jí)工程師郝新敏博士介紹，由于PTFE不溶于任何溶劑，且大分子鏈呈直線排列，剛性大，在熔點(diǎn)以上瓶頸。

　　目前世界上只有少數(shù)幾家公司掌握了PTFE纖維的生產(chǎn)技術(shù)，其中主要生產(chǎn)工藝有載體紡絲法和糊料擠壓法等，但這些公司長(zhǎng)期對(duì)我國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖，且產(chǎn)品價(jià)格昂貴，大大增加了PTFE纖維的應(yīng)用成本，從而嚴(yán)重制約了PTFE纖維的發(fā)展和應(yīng)用開發(fā)。

　　從對(duì)僅有一點(diǎn)兒國(guó)外生產(chǎn)樣品的分析開始，一個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的艱難摸索和艱苦創(chuàng)業(yè)過程就此拉開序幕。據(jù)悉，由企業(yè)、科研單位和用戶組成的課題組研究設(shè)計(jì)了PTFE膜裂法長(zhǎng)短纖維生產(chǎn)工藝流程，研發(fā)了溫度梯度控制的非等速、變幅寬、多次拉伸PTFE纖維的生產(chǎn)工藝，研制了高強(qiáng)異型PTFE長(zhǎng)纖維和短纖維，解決了PTFE短纖維“併絲”問題;研制了多棱角型膜裂長(zhǎng)纖維切刀、耐磨金剛石短纖維分切針輥、牙線膜裂切片成型等關(guān)鍵裝置，設(shè)計(jì)加工了螺旋式擠壓機(jī)、二輥壓延機(jī)、非等速拉伸機(jī)、梯度溫控變幅寬拉伸機(jī)、膜裂長(zhǎng)纖維分切機(jī)、短纖維分切機(jī)、纖維擠壓牽伸機(jī)、卷曲機(jī)等系列成套生產(chǎn)設(shè)備，并建立了規(guī)模化生產(chǎn)線;研發(fā)生產(chǎn)了“ひ”形PTFE牙線、高強(qiáng)純PTFE梯度覆膜過濾材料，所有這些工藝技術(shù)、系列產(chǎn)品及生產(chǎn)設(shè)備，在國(guó)內(nèi)外未見相似或相同文獻(xiàn)報(bào)道，具有新穎性和創(chuàng)新性。產(chǎn)品查新進(jìn)一步證明，所生產(chǎn)的PTFE纖維填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，PTFE纖維性能處于國(guó)際領(lǐng)先水平，PTFE纖維應(yīng)用產(chǎn)品均處于國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的水平。

　　已形成千噸級(jí)生產(chǎn)能力

　　本次鑒定活動(dòng)的專家鑒定委員會(huì)實(shí)屬陣容強(qiáng)大，鑒定委員會(huì)主任、副主任分別由孫晉良、蔣士成、張耀明三位院士擔(dān)任，來自化纖材料、產(chǎn)業(yè)用紡織品、環(huán)保、化工等領(lǐng)域的11位著名專家一致認(rèn)為，該項(xiàng)目是我國(guó)在高性能纖維的加工技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)品開發(fā)等方面的重大集成創(chuàng)新，具有示范效應(yīng)，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　專家們?cè)阼b定意見中認(rèn)為，該項(xiàng)目發(fā)明了PTFE均勻立體加工制膜工藝技術(shù)，自主研發(fā)和集成創(chuàng)新的PTFE膜和纖維專用成套生產(chǎn)設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定，已形成千噸級(jí)生產(chǎn)能力。這項(xiàng)科研成果具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，申請(qǐng)發(fā)明專利10項(xiàng)，已授權(quán)4項(xiàng)，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。

　　中國(guó)化纖工業(yè)協(xié)會(huì)顧問、教授級(jí)高級(jí)工程師葉永茂告訴記者：“國(guó)家發(fā)改委在今年《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》中明確將PTFE纖維及制品的開發(fā)和生產(chǎn)列為重點(diǎn)之一，在‘十二五’開局之年，能看到項(xiàng)目完成單位系列化的豐碩成果，令人振奮。”PTFE纖維作為性能優(yōu)異的骨架材料，它的批量生產(chǎn)能夠促進(jìn)芳綸1313、芳砜綸、聚苯硫醚纖維等高性能纖維在濾料上的應(yīng)用，可以加快轉(zhuǎn)變中國(guó)化纖業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，推動(dòng)化纖產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)，完善和發(fā)展現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系。{page_break}

　　葉永茂介紹，采用膜裂法生產(chǎn)PTFE纖維及其應(yīng)用產(chǎn)品，主要包括聚四氟乙烯長(zhǎng)纖維和聚四氟乙烯短纖維，聚四氟乙烯長(zhǎng)纖維開發(fā)的產(chǎn)品包括：長(zhǎng)纖維紗線、聚四氟乙烯縫紉線、聚四氟乙烯牙線、氯堿工程專用的聚四氟乙烯長(zhǎng)纖維增強(qiáng)網(wǎng)，以及采用PTFE纖維生產(chǎn)的聚四氟乙烯基布、聚四氟乙烯覆膜針刺氈濾料等。該項(xiàng)目生產(chǎn)的的聚四氟乙烯長(zhǎng)、短纖維產(chǎn)品技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平，產(chǎn)品價(jià)格為國(guó)外同類產(chǎn)品的35%左右，大大降低了國(guó)內(nèi)用戶的生產(chǎn)成本，為我國(guó)環(huán)保批量應(yīng)用高性能PTFE纖維奠定了基礎(chǔ)。

　　除塵濾料的理想材質(zhì)

　　國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院除塵除灰研究所所長(zhǎng)、教授級(jí)高級(jí)工程師方愛民說：“國(guó)產(chǎn)PTFE纖維生產(chǎn)技術(shù)的重大突破，成功打破了多年來國(guó)外對(duì)我們的產(chǎn)品壟斷和技術(shù)封鎖，將引發(fā)環(huán)保工藝及材料的升級(jí)換代，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、取得了重要的經(jīng)濟(jì)效益。”

　　據(jù)方愛民介紹，該項(xiàng)目產(chǎn)品PTFE纖維的重要應(yīng)用是制備高溫腐蝕性煙氣除塵用的PTFE濾料。現(xiàn)在，國(guó)產(chǎn)PTFE濾料已在垃圾焚燒、燃煤電廠、鋼鐵業(yè)等行業(yè)中廣泛使用，是我國(guó)得以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵材料之一;同時(shí)，PTFE濾料還可用于腐蝕性高溫環(huán)境下的氣固兩相分離領(lǐng)域，作為過濾分離材料。

　　目前，我國(guó)約有40多套城市生活垃圾焚燒爐和危險(xiǎn)固體廢棄物焚燒爐，全部采用以本項(xiàng)目研制的PTFE長(zhǎng)、短纖維產(chǎn)品為原料生產(chǎn)的PTFE除塵濾料，總過濾面積達(dá)到70多萬平方米以上，使用的PTFE纖維總量約為595.31噸。例如2009年全年，用于生產(chǎn)垃圾焚燒爐的袋式除塵器濾料中所使用的PTFE長(zhǎng)纖維為40噸，短纖維的用量則達(dá)到240噸，占整個(gè)垃圾焚燒行業(yè)用量的91%以上。

　　在電力行業(yè)，已有9家電廠使用本項(xiàng)目生產(chǎn)的PTFE長(zhǎng)纖維制成的濾袋基布，總面積達(dá)24。5萬平方米，使用PTFE纖維總重約為36.75噸。聚四氟乙烯基布為中國(guó)電力行業(yè)30000小時(shí)濾料使用壽命提供關(guān)鍵支持，目前市場(chǎng)占有率超過50%。純PTFE纖維覆膜濾料連續(xù)使用溫度高達(dá)250℃，瞬間工作溫度達(dá)到280℃，耐酸耐堿，不被水解，不被氧化。使用壽命長(zhǎng)達(dá)4年，遠(yuǎn)超過普通的覆膜濾料。

　　據(jù)介紹，PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物，對(duì)空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

　　在中國(guó)大部分地區(qū)，特別是工業(yè)集中的華北地區(qū)，PM2.5占到了整個(gè)空氣懸浮顆粒物重量的大半。PM2.5也是形成灰霾天氣的主因，而過去我國(guó)的空氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中沒有PM2.5。

　　環(huán)保部近期發(fā)布了《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測(cè)定重量法》，首次對(duì)懸浮在空氣中，直徑小于等于2.5微米的顆粒物PM2.5的測(cè)定進(jìn)行了規(guī)范。使用聚四氟乙烯基布及其覆膜濾料的除塵產(chǎn)品對(duì)PM2.5的過濾效率高達(dá)99.99%。

　　以上這些都為我國(guó)實(shí)施節(jié)能減排的方針政策作出了巨大貢獻(xiàn)，使我國(guó)在PTFE濾料這一關(guān)鍵領(lǐng)域不再受制于人，并且為國(guó)家節(jié)省了環(huán)保投資成本。