我国的化纤工业及其工程科技发展趋势论文

我国的化纤工业及其工程科技发展趋势论文

1.我国化学纤维工业的历史回顾

　　1.1发展历史

　　早在20世纪50年代，我国就确立了发展化纤和天然纤维并举的方针，指引着化纤工业半个世纪的快速发展。其间，对我国化学纤维工业的发展具有重要意义的事件有：新中国成立不久，恢复安东化纤厂和上海安乐人造丝厂的生产;从东德引进保定化纤厂粘胶长丝和北京合成纤维实验厂尼龙长丝生产技术和装备。60年代，自力更生建设了南京、吉林、新乡等地一批粘胶纤维厂，从日本引进万吨级规模的北京维尼纶厂，之后又在全国建设了9个维尼纶厂。七八十年代,建设了上海石化等四大化纤和仪征化纤等基地以及平顶山帘子布、阿城涤纶等一些大厂。后又建设了一批中等规模的化纤企业。90年代中后期，三资企业、乡镇企业和民营企业的蓬勃发展，中国化纤工业的总量又上了一个新台阶。近20年化纤年平均增长15%,2000年化纤产量为694x1041。经过40多年的发展，1998年中国化纤产量首次超过美国跃居世界第一，中国化纤产量已占世界24%。

　　1.2 发展现状及地位

　　目前我国化纤纤维工业品种齐全，已经发展成为一个门类齐全的工业体系，并形成以下特点：大类品种齐全，粘胶、涤纶、锦纶、腈纶、维纶、氨纶和氯纶等都有生产;已建立和发展了多个大型化纤原料联合企业;已能自制现代化化纤设备，国产化率70%;有了较强的工程建设和生产管理能力。

　　化纤在纺织纤维加工总量中占重要地位。在原料、性能、花色品种、用途等多方面支持纺织工业发展，支持纺织品出口创汇。在全国纺织工业原料中，化纤已占63%。纺织品出口2000年达到524亿美元，占世界贸易的13%。我国化纤发展和国际产量比较见图1。

　　国化纤发展和国际比较1.3差距和不足我国化纤工业也存在一些差距，主要表现在:差别化和功能性纤维较弱;装备和工程开发能力不强;高技术、高性能纤维尚无大生产：引进技术和设备有余，研究、开发和创新不足;生产企业总体上小而散，国际竞争力不强。

2新世纪初我国化纤工程科技发展方向

　　我国化纤在今后10年的增长，预计将和国际发展趋势一样，在种类上仍以涤纶、锦纶、腈纶、丙论和粘胶纤维为主体，其他一些新纤维将成为研究开发的重点，但数量不大。到2010年我国化纤产量估计会达到工程科技的发展趋势如下：

　　2.1常规产品差别化、功能化

　　2.1.1通过改变物理形态或化学结构，赋予纤维新的性能和功能

　　1) 纳米技术:将纳米材料引入聚合物中赋予纤维新的功能。如:超双疏性二元协同纳米材料,可使织物具有防水和防油的功能。超双亲性二元协同纳米材料，使织物具有防污清洁功能。纳米粒子添加到聚合物中,制备导电母粒,可纺制导电纤维。

　　2) 多异纤维：以异材质、异纤度、异截面、异收缩为特征的多异纤维经织造、染整处理后，会赋予面料特殊的观感、触感和性能。关键技术在于喷丝板和纺丝组件的设计和制造，以及纺丝工艺技术。

　　3) 复合纤维：复合纤维有4种断面形态，即：并列型、皮芯型、拮瓣型和海岛型。复合纤维可以采用多种高分子物质或不同分子量的同一种高分子物质进行复合，从而使复合纤维具有独特的性能和功能。

　　4) 细旦、超细旦纤维、纺丝纤度发展见表1。

　　5) 共聚或共混纤维。共混纤维可以在聚合物中添加其他材料，使之具有特殊性能;如添加ZnO可反射紫外线,BaS04呈现珍珠光泽,ZrC耐红外线辐射，C增加导电性，Ag-沸石可抗菌，U6和B-10可防中子辐射。

　　6) 接枝改性纤维。

　　2.1.2通过上述多种技术方法’达到仿真、超真、特具风格和多种功能。如:具有易染、抗静电、高吸湿、阻燃、高收缩、抗紫外线辐射、远红外保暖等功能。

　　2.2提高工艺和装备水平

　　化纤工程技术向大容量、高速度、自动化、智能化发展,有效地降低单位产能的投资与生产成本。2.2.1纺丝速度纺丝速度经历了由低向高发展的历程，图2就是一个形象描述。纺丝的卷绕速度，70年代相当汽车，80年代相当火车，90年代相当磁悬浮列车,21世纪初将达到喷气式飞机的速度。

　　2.2.2工艺与装备进展见表2

　　2.3高性能纤维产业化

　　1) 高性能纤维以其高强、高模、耐高温等特点，已在航空、航天、国防、建筑、水利、环保等领域广泛地应用，比较典型的高性能纤维是芳香族聚酿胺纤维。高性能纤维强度进展见表3。高性能纤维的耐高温性能如图3所示。

　　2) 芳香族聚既胺纤维(对位和邻位)、碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维(相对平均分子质量为400万)、高强维纶,还有PBO,PEN,Basofil等高性能纤维。我国工程化和产业化已经滞后,应加快赶上去。

　　3) 提高常规化纤物性向理论值靠拢通过改进大分子结构、形态，使常规化纤的物理性能向“超级”纤维发展。具体见表4。2.2.3生产过程的连续化、高效化传统的：聚合一纺丝一牵伸—变形(P—S—D^T);改进为：聚合-纺丝—牵伸-变形(POY—DTY);甚至：聚合-纺丝-牵伸-变形。

　　2.4绿色环保和新型纤维

　　鉴于石油资源日益减少，环境污染严重和要求人体生物相容等因素，近年来，发达国家在大力研究以农产品和生物工程为主要原料和技术路线'的绿色纤维。

　　2.4.1溶剂法纤维素纤维(Lyocell)它以纤维素为原料，具有天然纤维和人造纤维的舒适性，包括良好的吸湿性、透气性、柔和的光泽，优良的染色及生物可降解性。可制得高聚合度，高结晶度的纤维，从而使纤维的强度(特别是湿态强度)增加。产品的服用性能远远优于合成纤维(表4）

　　该技术最先由英国Courtaulds公司研制开发，被誉为21世纪的革命性纤维。目前，除英国外，奥地利、美国、德国也具有这种纤维的生产技术。Lyocell纤维的技术原理是以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMM0)的水溶液为溶剂直接溶解表5纤维素(图4)。其生产工艺分3个过程;①将纤维素浆粕溶解在NMMO的水溶液中，形成有假塑性稳定的浓溶液(10%-20%);②经过滤、脱泡后的纺丝液在稀氯化胺凝固液中沉淀析出，形成纤维;③再经洗涤、拉伸、干燥等后加工，制成可供纺织的纤维素纤维。