聚酯纤维熔体直纺成型工程技术进展.pdf

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1、第1O期高分子通报聚酯纤维熔体直纺成型工程技术进展王朝生，吉鹏，王华平(东华大学材料科学与工程学院，纤维材料改性国家重点实验室，上海20162O)摘要：熔体直纺工艺具有产能大、能耗低、效率高、成本低的特点，已经成为国际最先进的主导工艺。但是熔体直纺面临着装备、技术、产品、市场同质化的结构性问题，亟需开发低能耗、柔性化、自动化、信息化的生产装备及技术，实现规模化低成本与高品质高附加值产品的统一。结合国内外聚酯纤维成型与工程的技术，分别从熔体直纺聚酯柔性化制备、管道输送与在线添加、组件设计与纺丝工程模型、高效节能环保与智能化管理几个方面介绍了最新的研究进展，指出大容量、低成本、直接纺、柔性化、多品

2、种方向发展是国内大容量聚酯企业的出路。最后对我国聚酯发展进行了展望，以聚合与纺丝成形原理为基础，开发聚酯超大容量聚合、多重在线添加、紧密纺丝、节能与智能物流等高效与柔性化工程关键技术已成为我国聚酯未来发展的趋势。关键词：聚酯纤维；熔体直纺；柔性化；在线添加；仿真模型引言聚酯纤维由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯，再经熔融纺丝所得的合成纤维。通常聚酯纤维指的是聚对苯二甲酸乙二醇酯纺制的纤维，中国商品名为涤纶，目前是合成纤维的第一大品种_1]。在各种服用纤维中，聚酯纤维以其优良的可纺性、资源可开发性以及消费者的可接受性，获得了比其它合成纤维更广泛的应用。新型纤维加工技术的发展为聚酯纤维的增添了新的

3、活力口]。英国曼彻斯特加尔科印染者协会的温菲尔德和克逊在实验室中用PTA和EG为原料合成，取名“特丽纶”[7]。世界上第一个把涤纶工业化的厂家是美国杜邦公司。杜邦公司从英国加尔科印染者协会购买了专利权j，经中试后于1953年建立世界上第一个聚酯工厂，年产1．6万吨PET，产品称为“达克纶”_1。1961年聚酯纤维的世界产量只有15万吨，到1972年便跃到三大合成纤维(涤纶、尼龙、腈纶)之首，达到251万吨。中国化纤行业协会编制的《2012年全国化纤行业基本情况统计(1～11月)》指出，聚酯纤维仍然是我国最大的化学纤维品种，2012年1～12月份，全国累计生产化学纤维超过3500万吨，其中聚酯纤

4、维达到3000多万吨以上，占比达79[1。2005年后，我国纤维的产量占世界产量的60以上，其中聚酯纤维产量达80以上，熔体直纺占75l_1。与切片法相比，熔体直纺工艺具有产能大、能耗低、效率高、成本低的特点，但流程长，聚合与纺丝条件相互影响，工艺调节影响面广，品质控制难，产品开发难度大，差别化率低n。目前熔体直纺为主导的加工技术体系面临装备、技术、产品、市场同质化的结构性问题，亟需开发低能耗、柔性化、自动化、信息化的生产装备及技术，攻克规模化、柔性化相互制约的瓶颈，进一步节能减排，降低成本，提高产品附加值，提升核心竞争力，实现规模化低成本与高品质高附加值产品的统一_1引。本文将从国内外现在熔

5、体直纺聚酯制备、管道输送、熔体直纺聚酯纤维成型技术、高效节能环保与智能化管理几个方面进行介绍纤维成型及产品开发的最新进展。1熔体直纺聚酯制备技术1997年，国家将“聚酯成套设备研制”项目纳入国家“九五”重点科技攻关计划。结合工程实践经验，收稿：2013—07—30；修回：2013—08—08；基金项目：国家自然基金(61134009)；作者简介：王朝生(1974一)，男，湖南衡阳人，博士，研究方向为纤维成形理论与新产品新技术开发。E-mail：eswang@dhu．edu．cn．高分子通报2013年1O月一纺丝系统图I熔体直纺工艺加工系统Figure1Themeltdirectspinning

6、processingsystem研发成果形成了国内自主开发的技术软件，具备了独立进行工艺设计、工程设计、大容量设备设计及成套设备制造的能力。“1O万吨／年聚酯成套技术”获得2002年国家科学技术进步二等奖【1引。在此基础上，进一步成功开发了聚酯四釜流程工艺及成套装备。应用自主开发的技术和设备，相继建成了日产180t、360t、400t、500t、600t、900t聚酯装置，实现了聚酯装置的大型化、系列化。国内熔体直纺技术由大容量向超大容量方向发展，超大容量聚酯制备具有产能大、能耗低、效率高、成本低的特点，但是对装备也提出了更高的要求。超大容量熔体直纺技术要保证超大容量聚酯反应釜中物料传热与搅拌

7、均匀性，要解决反应釜容量大、加工工艺复杂、控制困难等问题。超大容量聚酯设备的开发必须要考虑到聚酯的柔性化制备，将大容量低能耗与柔性化高度结合。陈中等口介绍了聚友公司对国内大容量聚酯企业出路的认识和实践。聚友公司采用塔式平推流技术建设超大容量酯化反应器，运用几项重要的节能和回收能量技术降低成本，使用熔体直纺节能，降耗。采用缩聚侧线在线添加技术使现有大容量聚酯装置的生产柔性化，通过增加缩聚侧线解决现有