我國(guó)的化纖工業(yè)及其工程科技發(fā)展趨勢(shì)論文

1.我國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)的歷史回顧

　　1.1發(fā)展歷史

　　早在20世紀(jì)50年代，我國(guó)就確立了發(fā)展化纖和天然纖維并舉的方針，指引著化纖工業(yè)半個(gè)世紀(jì)的快速發(fā)展。其間，對(duì)我國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)的發(fā)展具有重要意義的事件有：新中國(guó)成立不久，恢復(fù)安東化纖廠和上海安樂(lè)人造絲廠的生產(chǎn);從東德引進(jìn)保定化纖廠粘膠長(zhǎng)絲和北京合成纖維實(shí)驗(yàn)廠尼龍長(zhǎng)絲生產(chǎn)技術(shù)和裝備。60年代，自力更生建設(shè)了南京、吉林、新鄉(xiāng)等地一批粘膠纖維廠，從日本引進(jìn)萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模的北京維尼綸廠，之后又在全國(guó)建設(shè)了9個(gè)維尼綸廠。七八十年代,建設(shè)了上海石化等四大化纖和儀征化纖等基地以及平頂山簾子布、阿城滌綸等一些大廠。后又建設(shè)了一批中等規(guī)模的化纖企業(yè)。90年代中后期，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)的蓬勃發(fā)展，中國(guó)化纖工業(yè)的總量又上了一個(gè)新臺(tái)階。近20年化纖年平均增長(zhǎng)15%,2000年化纖產(chǎn)量為694x1041。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，1998年中國(guó)化纖產(chǎn)量首次超過(guò)美國(guó)躍居世界第一，中國(guó)化纖產(chǎn)量已占世界24%。

　　1.2 發(fā)展現(xiàn)狀及地位

　　目前我國(guó)化纖纖維工業(yè)品種齊全，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)門(mén)類(lèi)齊全的工業(yè)體系，并形成以下特點(diǎn)：大類(lèi)品種齊全，粘膠、滌綸、錦綸、腈綸、維綸、氨綸和氯綸等都有生產(chǎn);已建立和發(fā)展了多個(gè)大型化纖原料聯(lián)合企業(yè);已能自制現(xiàn)代化化纖設(shè)備，國(guó)產(chǎn)化率70%;有了較強(qiáng)的工程建設(shè)和生產(chǎn)管理能力。

　　化纖在紡織纖維加工總量中占重要地位。在原料、性能、花色品種、用途等多方面支持紡織工業(yè)發(fā)展，支持紡織品出口創(chuàng)匯。在全國(guó)紡織工業(yè)原料中，化纖已占63%。紡織品出口2000年達(dá)到524億美元，占世界貿(mào)易的13%。我國(guó)化纖發(fā)展和國(guó)際產(chǎn)量比較見(jiàn)圖1。

　　國(guó)化纖發(fā)展和國(guó)際比較1.3差距和不足我國(guó)化纖工業(yè)也存在一些差距，主要表現(xiàn)在:差別化和功能性纖維較弱;裝備和工程開(kāi)發(fā)能力不強(qiáng);高技術(shù)、高性能纖維尚無(wú)大生產(chǎn)：引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備有余，研究、開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新不足;生產(chǎn)企業(yè)總體上小而散，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。

2新世紀(jì)初我國(guó)化纖工程科技發(fā)展方向

　　我國(guó)化纖在今后10年的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)將和國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)一樣，在種類(lèi)上仍以滌綸、錦綸、腈綸、丙論和粘膠纖維為主體，其他一些新纖維將成為研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，但數(shù)量不大。到2010年我國(guó)化纖產(chǎn)量估計(jì)會(huì)達(dá)到工程科技的發(fā)展趨勢(shì)如下：

　　2.1常規(guī)產(chǎn)品差別化、功能化

　　2.1.1通過(guò)改變物理形態(tài)或化學(xué)結(jié)構(gòu)，賦予纖維新的性能和功能

　　1) 納米技術(shù):將納米材料引入聚合物中賦予纖維新的功能。如:超雙疏性二元協(xié)同納米材料,可使織物具有防水和防油的功能。超雙親性二元協(xié)同納米材料，使織物具有防污清潔功能。納米粒子添加到聚合物中,制備導(dǎo)電母粒,可紡制導(dǎo)電纖維。

　　2) 多異纖維：以異材質(zhì)、異纖度、異截面、異收縮為特征的多異纖維經(jīng)織造、染整處理后，會(huì)賦予面料特殊的觀感、觸感和性能。關(guān)鍵技術(shù)在于噴絲板和紡絲組件的設(shè)計(jì)和制造，以及紡絲工藝技術(shù)。

　　3) 復(fù)合纖維：復(fù)合纖維有4種斷面形態(tài)，即：并列型、皮芯型、拮瓣型和海島型。復(fù)合纖維可以采用多種高分子物質(zhì)或不同分子量的同一種高分子物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，從而使復(fù)合纖維具有獨(dú)特的性能和功能。

　　4) 細(xì)旦、超細(xì)旦纖維、紡絲纖度發(fā)展見(jiàn)表1。

　　5) 共聚或共混纖維。共混纖維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可反射紫外線,BaS04呈現(xiàn)珍珠光澤,ZrC耐紅外線輻射，C增加導(dǎo)電性，Ag-沸石可抗菌，U6和B-10可防中子輻射。

　　6) 接枝改性纖維。

　　2.1.2通過(guò)上述多種技術(shù)方法’達(dá)到仿真、超真、特具風(fēng)格和多種功能。如:具有易染、抗靜電、高吸濕、阻燃、高收縮、抗紫外線輻射、遠(yuǎn)紅外保暖等功能。

　　2.2提高工藝和裝備水平

　　化纖工程技術(shù)向大容量、高速度、自動(dòng)化、智能化發(fā)展,有效地降低單位產(chǎn)能的投資與生產(chǎn)成本。2.2.1紡絲速度紡絲速度經(jīng)歷了由低向高發(fā)展的歷程，圖2就是一個(gè)形象描述。紡絲的卷繞速度，70年代相當(dāng)汽車(chē)，80年代相當(dāng)火車(chē)，90年代相當(dāng)磁懸浮列車(chē),21世紀(jì)初將達(dá)到噴氣式飛機(jī)的速度。

　　2.2.2工藝與裝備進(jìn)展見(jiàn)表2

　　2.3高性能纖維產(chǎn)業(yè)化

　　1) 高性能纖維以其高強(qiáng)、高模、耐高溫等特點(diǎn)，已在航空、航天、國(guó)防、建筑、水利、環(huán)保等領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用，比較典型的高性能纖維是芳香族聚釀胺纖維。高性能纖維強(qiáng)度進(jìn)展見(jiàn)表3。高性能纖維的耐高溫性能如圖3所示。

　　2) 芳香族聚既胺纖維(對(duì)位和鄰位)、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維(相對(duì)平均分子質(zhì)量為400萬(wàn))、高強(qiáng)維綸,還有PBO,PEN,Basofil等高性能纖維。我國(guó)工程化和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)滯后,應(yīng)加快趕上去。

　　3) 提高常規(guī)化纖物性向理論值靠攏通過(guò)改進(jìn)大分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)，使常規(guī)化纖的物理性能向“超級(jí)”纖維發(fā)展。具體見(jiàn)表4。2.2.3生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)化、高效化傳統(tǒng)的：聚合一紡絲一牽伸—變形(P—S—D^T);改進(jìn)為：聚合-紡絲—牽伸-變形(POY—DTY);甚至：聚合-紡絲-牽伸-變形。

　　2.4綠色環(huán)保和新型纖維

　　鑒于石油資源日益減少，環(huán)境污染嚴(yán)重和要求人體生物相容等因素，近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家在大力研究以農(nóng)產(chǎn)品和生物工程為主要原料和技術(shù)路線'的綠色纖維。

　　2.4.1溶劑法纖維素纖維(Lyocell)它以纖維素為原料，具有天然纖維和人造纖維的舒適性，包括良好的吸濕性、透氣性、柔和的光澤，優(yōu)良的染色及生物可降解性。可制得高聚合度，高結(jié)晶度的纖維，從而使纖維的強(qiáng)度(特別是濕態(tài)強(qiáng)度)增加。產(chǎn)品的服用性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于合成纖維(表4）

　　該技術(shù)最先由英國(guó)Courtaulds公司研制開(kāi)發(fā)，被譽(yù)為21世紀(jì)的革命性纖維。目前，除英國(guó)外，奧地利、美國(guó)、德國(guó)也具有這種纖維的生產(chǎn)技術(shù)。Lyocell纖維的技術(shù)原理是以N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMM0)的水溶液為溶劑直接溶解表5纖維素(圖4)。其生產(chǎn)工藝分3個(gè)過(guò)程;①將纖維素漿粕溶解在NMMO的水溶液中，形成有假塑性穩(wěn)定的濃溶液(10%-20%);②經(jīng)過(guò)濾、脫泡后的紡絲液在稀氯化胺凝固液中沉淀析出，形成纖維;③再經(jīng)洗滌、拉伸、干燥等后加工，制成可供紡織的纖維素纖維。