中国纺织工业联合会科学技术奖获奖项目选载

（2020年度）

聚酯复合弹性纤维产业化关键技术与装备开发

获奖等级：一等奖

主要完成单位：江苏鑫博高分子材料有限公司、四川大学、北京中丽制机工程技术有限公司、扬州惠通化工科技股份有限公司

主要完成人：兰建武、沈鑫、沈玮、程旻、仝文奇、林绍建、史科军、张源、阎斌、任玉国、张建纲、任二辉、姜胜民、周晓辉、金剑

本项目属于纺织科学技术领域。弹性纤维因其良好的性能大量应用于织袜、内衣、运动服等领域，并逐渐向汽车内饰、医用等新兴领域拓展。目前，市场上的弹性纤维主要以氨纶、PTT/PET 复合弹性纤维（简称T 400）为主。但由于其一些性能上的缺陷及生产技术的局限，存在生产效率低、染色性能差、工艺路线复杂、成本高等问题，影响了行业进一步的发展。

本项目针对产业发展技术瓶颈，立足自主创新，在攻克新型聚酯弹性体关键合成技术，新一代聚酯复合弹性纤维高效一步法熔融纺丝关键技术基础上，实现了新一代聚酯复合弹性纤维规模化生产，形成多项原创性成果。

（1）进行共聚酯分子结构设计，合成了大分子主链上含有高柔性聚醚组分的新型聚酯弹性体（GBT），解决耐热性差、成本高、可纺性差问题。（2）创新研制上大下小非等径预缩聚釜和双圆盘非等速聚合反应釜装置，克服终聚物黏度低的问题，使制备的GBT特性黏度达到1.30 dl/g，远高于常规PBT 特性黏度0.8～1.0 dl/g水平。（3）创新开发两厢式复合纺丝箱体、四通道分纤复合纺丝组件、环吹风丝束冷却、组合上油、三辊两级牵伸定型、精密卷绕成型的聚酯弹性体GBT/PET复合高效一步法熔融纺丝成套装备及关键技术，实现了新一代聚酯复合弹性纤维高效稳定产业化生产。（4）开发新一代聚酯复合弹性纤维织物“先弹后染”应用技术，赋予新一代聚酯复合弹性纤维织物手感柔软、弹性好、吸湿排汗、耐摩擦、抗起毛起球等特点。

项目建成了3万t/年复合弹性纤维用高特性黏度聚酯弹性体连续聚合生产线；6万t/年新一代聚酯复合弹性纤维复合纺丝生产线，总体技术达到国际先进水平。

项目具有自主知识产权，项目申请专利46项，其中发明专利11项，获授权发明专利3项，获授权实用新型专利28项，编制企业标准3项。工业化生产的新一代聚酯复合弹性纤维断裂强度2.48 cN/dtex；卷曲度≥65%；卷曲弹性率97%。项目2017～2019 年，直接新增销售额108 437.44万元、利润16 334.36万元，间接新增销售额3 842.52万元、利润403.98万元，取得了显著的经济和社会效益。本项目技术成果对促进行业技术进步和产业升级具有重要的推动作用。

百吨级超高强度碳纤维工程化关键技术

获奖等级：一等奖

主要完成单位：中复神鹰碳纤维有限责任公司、东华大学、江苏鹰游纺机有限公司

主要完成人：张国良、刘芳、陈秋飞、陈惠芳、连峰、郭鹏宗、金亮、张斯纬、席玉松、李韦、夏新强、刘栋、李智尧、王磊、杨平

本项目属化学纤维领域，目标产品为T 1000G级超高性能碳纤维，产品牌号为SYT 65，是高性能纤维材料的重大创新突破。

碳纤维是武器装备和战略新兴产业亟需的关键战略物资，是国外长期实施技术封锁和产品垄断的重点新材料，在国防军工和国民经济中具有十分重要的地位。目前国内已突破千吨T 700、T 800级高性能碳纤维制备技术，但干喷湿纺T 1000G级超高性能碳纤维工程化技术仍处于空白。项目立足自主创新，攻克了干喷湿纺超高强度碳纤维关键核心技术，构建了超高强度碳纤维工程化技术体系，率先在国内建成了百吨级超高强度T 1000G级碳纤维生产线。

项目以缺陷控制为核心，在“聚合-纺丝-碳化”全流程展开关键技术和工程化技术研究，进一步减少纤维缺陷，提升碳纤维性能。创新开发了原液制备技术，实现了超高强度碳纤维用高分子量、高特性黏度、高均一性的聚合原液稳定连续生产；攻克了超高强度碳纤维原丝干喷湿纺关键技术，实现了T 1000G级超高强度碳纤维原丝的稳定制备；突破了预氧化和碳化纤维结构精细控制技术，实现了碳纤维拉伸强度≥6 400 MPa，拉伸模量≥294 GPa，断裂延伸率≥2.19%，体密度（1.79±0.02）g/cm3，线密度（450±12）g/km。本项目获授权专利15项，其中发明专利9项、实用新型专利6项。

2018年项目技术成果开始转化，近两年新增销售额1 555.62万元，新增利润472.87万元，产品在航天领域的多个重点装备上进行应用评价，用户评价良好，满足了固体发动机壳体、航空航天气瓶、高端体育器材等领域的需求。

项目填补了国内干喷湿纺T 1000G级超高性能碳纤维工程化技术空白，实现了T 1000G级碳纤维的百吨级产业化发展，为重点装备材料的国产化提供了基础，有力地保障了重点型号的研制。项目的实施，进一步缩短了我国高性能碳纤维与国外的差距，提高了我国高性能碳纤维的自主可控能力，一定程度上解决了武器装备用高性能碳纤维“卡脖子”问题，满足了国防军工重点型号对碳纤维国产化的迫切需求。同时，T 1000G级超高性能碳纤维工程化的突破，满足了国内下游碳纤维先进复合材料产业高端化发展的需求。

静电气喷纺驻极超细纤维规模化制备技术及应用

获奖等级：一等奖

主要完成单位：东华大学、上海士诺健康科技股份有限公司、奥美医疗用品股份有限公司、武汉大学、深圳市安保医疗感控科技有限公司、嘉兴富瑞邦新材料科技有限公司、济南卓高建材有限公司、上海银田机电工程有限公司、烟台宝源净化有限公司、绍兴桂名纺织品整理有限公司

主要完成人：丁彬、斯阳、赵兴雷、王学利、印霞、邓红兵、张剑敏、崔金海、贾红伟、蒋攀、王先锋、张宏强、李鑫华、于自强、金勇

本项目属于纺织科学技术领域。驻极纤维是一种带有静电荷的新兴纤维，其制品相较于传统纤维无纺布在物理拦截功能的基础上增加了静电吸附作用，大幅提升了对微细颗粒物的过滤能力，被广泛应用于防护口罩、工业滤纸等空气过滤产品，是一种保障国民卫生健康、支撑国家工业发展的重要材料。然而，驻极纤维材料仍存在驻极易失效，失效后材料物理过滤效率低的问题，极大地限制了其使用寿命。尤其是在本次新冠疫情防控中，驻极纤维材料服役时间短、产能供应不足的问题，给全世界各国的疫情防控带来了巨大压力。为此，本项目通过理论研究、工艺技术及装备的集成创新，开发出静电气喷纺驻极超细纤维材料的高效制造关键技术，形成了具有自主知识产权的静电气喷纺超细纤维材料产业化体系。主要成果如下：

开发了高低分子量双峰分布型聚合物纺丝液和溶液流变特性调控技术，大幅提升了聚合物纺丝液的固含量和稳定性；发明了基于静电气喷高效成纤技术的碟式多喷孔纺丝模块，有效提升了喷孔处纺丝液的喷射速率，并集成开发了静电气喷纺成套装备，实现了超细纤维材料的连续化稳定制造；研发了高分散性的极化复合型纳米羟基磷灰石驻极体，开发了驻极电荷的低温冷冻固结技术，实现了超细纤维驻极性能的长效稳定；提出了基于驻极超细纤维材料的产业化应用技术，开发出防护口罩、工业滤纸等一系列高效空气过滤产品。

获授权专利26项，发表论文25篇；经鉴定，关键技术达到国际先进水平；建立了一条产能550万m2/年的示范生产线，较现有针式静电纺提升了10倍；应用本项目技术制备的驻极超细纤维材料在高湿环境下（＞85%）的有效使用时间是其他驻极方式的2～3 倍；经第三方机构检测，防护口罩过滤效率为98.51%，过滤阻力为76.1 Pa；工业滤纸过滤效率为77.2%，过滤阻力为46 Pa。近3年直接新增销售额189 615万元、利税44 112万元，间接新增销售额79 959万元、利税19 861万元。项目的科技创新成果推动了驻极超细纤维的规模化生产及应用，对促进我国纤维和纺织材料行业的技术进步与产业结构升级起到了重要作用。

高效低阻PTFE复合纤维膜防护材料制备关键技术及产业化

获奖等级：一等奖

主要完成单位：浙江理工大学、湖州禾海材料科技有限公司、浙江格尔泰斯环保特材科技股份有限公司、杭州诚品实业有限公司、广东宝泓新材料股份有限公司、杭州盈天科学仪器有限公司

主要完成人：于斌、孙辉、刘国金、朱斐超、李祥龙、李杰、郭玉海、王峰、朱海霖、孙利忠、姜学梁、胡晓环、黄煦钧、聂发文、余媛

近年来国内外疫情频发，SARS、COV ID-19等给人类生命安全带来严重威胁，高效低阻、安全防护的过滤材料成为保障健康的最后防线。传统过滤防护一般采用熔喷材料，其过滤效率来自静电吸附，在使用和贮存过程中易衰减而降低防护效果。研发性能稳定、低阻高效的过滤材料是当务之急。

项目突破传统聚四氟乙烯（PTFE）微孔薄膜阻力高的局限，创新性发明PTFE微纳纤维膜为阻隔表层，通过复合技术开发出稳定的高效低阻PTFE 复合纤维膜，广泛用作各类口罩防护材料。

获授权发明专利4项。主要技术内容如下：（1）高效低阻PTFE微纳纤维膜制备技术：研究了PTFE分散树脂的成纤机理，发明了具备高剪切特征的异型截面挤出口模，建立了无节点纤维型PTFE 微孔膜的制备方法；研究了树脂分子量、助剂表面张力对PTFE原纤的影响规律，结合纤维型微孔膜过滤机制，采用共混技术开发出粗细纤维混杂、无节点的PTFE微纳纤维膜生产技术，突破了传统PTFE微孔膜阻力高的瓶颈，实现了高效低阻。（2）核壳型黏合剂的制备与微液滴雾化喷淋技术：设计并开发出核壳型黏合剂，发明了微液滴按需喷淋技术，在增强PTFE微纳纤维膜的同时，实现膜与支撑体的复合，保证PTFE 复合纤维膜的高效低阻特性。（3）微纳纤维膜用系列软支撑体制备技术：开发出适用于PTFE微纳纤维膜基材的聚丙烯（PP）纺粘和多层湿法材料，满足不同类型口罩的要求。

项目产品经国家纺织服装产品质量监督检验中心（浙江）、浙江省医疗器械检验研究院、浙江省疾病预防中心等单位检测，达到GB/T 32610-2016、GB 2626-2016、YY/T 0969-2013、YY 0469-2011标准的要求。

项目技术达到国际先进水平。项目建成PTFE 微纳纤维膜生产线3条、复合生产线5条和软支撑生产线2 条，产能1 200 万m2/年。近3 年累计实现销售收入18 233.2万元，利润1 586.5万元，取得显著经济效益。

项目产品疫情期间由湖州市新冠疫情应急办接管，光明日报、学习强国等对产品进行了报道。项目推进产业用纺织材料的转型升级，为我国医疗防护等领域提供高端新型材料，助力打赢防疫攻坚阻击战。

超大口径耐高压压裂液输送管编织与复合一体化关键技术

获奖等级：一等奖

主要完成单位：五行科技股份有限公司、南通大学、苏州大学

主要完成人：王东晖、孙启龙、王萍、沙月华、龙啸云、季涛、高强、叶伟、秦庆戊、夏平原

我国页岩油气储量丰富，页岩油气的开采对确保能源安全具有举足轻重的作用。水力压裂是页岩油气开采的主要手段，压裂液长距离输送软管是决定压裂开采效率的最关键材料之一，现有产品普遍存在口径小、爆破压力低问题，导致输送流量小，开采效率低；且单根长度短，接头多，压裂液泄漏风险大；此外，还存在涂层结构不合理、生产流程长等问题。针对上述问题，项目进行了系列创新。

（1）发明了TPU-芳纶-EPDM 内外异质结构软管；发明了共混体系外层材料，解决了挤出压力和温度过大导致TPU分解强度下降问题；构建了内外涂层高聚物对纤维的“锚定结构”与发明的芳纶增强体专用胶黏剂协同增效，解决了芳纶和EPDM难粘结的行业共性难题，剥离强度从75 N/25 mm提升到152 N/25 mm。

（2）建立了纤维增强体内纤维渐进失效的损伤模型，提出了爆破强度公式，构建了增强体结构设计安全准则；突破了超大口径芳纶增强体编织中的经线张力控制、传动模式等关键技术；产品口径从300 mm提升到600 mm，同时爆破压力从6.21 MPa提升到12.62 MPa。

（3）发明了编织与复合一体化连续成型成套设备，突破了编织-挤出协同机构设计、挤出压力闭环控制等关键技术，发明了增强体等离子体在线处理技术，显著活化了芳纶界面，实现了超大口径耐高压压裂液输送管一体化连续生产。产品单根长度从200 m提升为无限长（考虑运输，口径800 mm的产品1 200 m/集装箱）。

产品技术指标超过国内外同类产品，实现了“领跑”，经鉴定，项目整体技术达到国际先进水平，其中超大口径编织与复合一体化装备达到国际领先水平。项目在国家重大科技专项和江苏省科技成果转化专项支持下，获授权发明专利16项，其中PCT 2 项，获授权实用新型专利11项。

近3 年实现销售收入15.01 亿元，利润1.48 亿元。已应用于国内10余个油气田，国内市场占有率达50%左右；远销美国、中东等10余个国家，国际市场占有率达40%左右；近3年出口创汇1.41亿美元。项目为我国页岩油气等非常规油气的生产提供了有力的技术支撑，对保障我国能源安全具有重要意义。

全模式低浴比染色装备研发及产业化

获奖等级：二等奖

主要完成单位：高勋绿色智能装备（广州）有限公司、中纺院（浙江）技术研究院有限公司、华南理工大学、绍兴锦森印染有限公司、福建福田纺织印染科技有限公司

主要完成人：萧振林、陈晓辉、谢龙汉、廖少委、崔桂新、胡容霞、庞明军、葛锦琦、陈茂哲、余波宏

目前，国内大多印染企业采用的染色机普遍存在浴比大（1∶8～10）、能耗高、使用染料助剂多、工艺单一、染色周期长、排放量大、生产线上设备缺乏互联互通等问题，因此，染整装备智能升级改造是大势所趋。基于此，本项目开发了独立可控的多模式组合喷嘴、低张力织物运行机构、轴流/离心一体泵和气液动力系统，研究了染液动力循环系统和自增压技术，解决了循环动力系统的汽蚀问题，研制了一机多模式智能染色机，最低浴比可达1∶3，该机具有远程在线监测功能，适用于多种织物，节能减排效果明显，填补了国内外染色装备的空白。

项目研制设备浴比可低至1∶3，与传统染色机相比，每公斤织物染色工艺耗水量减少73.28%；污水排放量减少70%以上；耗电量减少64.76%；蒸汽耗量减少57.63%；助剂用量减少54.11%；染织物工艺周期时间由原来8～10 h 缩短到5.5～8 h；综合能耗下降58.197%。

本项目获授权发明专利11项、实用新型专利3项、外观设计专利1项、发表论文1篇。整体技术水平达国际先进水平。本项目已在国内多个省市,50多家印染企业实现了销售及稳定应用。2017～2019年实现销售额达2.73亿，新增利润0.24亿。该设备入选2017年国家发展改革委发布的《国家重点节能低碳技术推广目录》、广东省经信委与发改委发布的《广东省节能技术、设备（产品）推荐目录（2017 本）》，荣获2018 年（首届）中国国际低碳科技博览会“中国低碳先锋100”成果，入选国家工信部《国家工业节能技术装备推荐目录（2019）》，为我国染整设备的升级换代及技术进步起到了引领和示范作用。