再生涤纶高性能化功能化技术进展.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,再生涤纶高性能化功能化技术进展,2010-10-15,东华大学：王华平,报告提出的背景,瓶片：即弃型饮用水、饮料等包装瓶,膜片,薄膜,服装与不织布（纺织制品）,在聚酯与纤维生产各工序中产生的,废丝、废块、粉体,再生涤纶定义与原料来源,再生涤纶是指以再生,PET,聚酯为主要原料的纤维。,包括长丝与短丝等。,废旧,PET,塑料瓶的污染,水污染,大气,污染,白色固体,污染,PS,PVC,PE,PP,PC,PET,我国每年产生的废旧,PET,树脂高达,3,百万吨,PET,瓶清洗处理制成设备,废旧,PET,塑料瓶的回收工艺,化学方法,水解法 醇解法超 临界流体法,物理方法,将废,PET,瓶切碎成片，从,PET,中分出,HDPE,、铝、纸,和粘合剂，,PET,碎片再经洗涤、干燥、造粒,先将废,PET,瓶上非,PET,的瓶盖、座底、标签等杂志用,机械方法分离，在经洗涤、破碎、造粒,循环回收技术,直接回收技术,红外处理回收技术,回收技术,用于包装,-,瓶级切片,食品级和非食品级,非食品级:按照成品瓶的大小,和形状,切片的,IV,可在,0.68,-,0.80,dl/g,之间,变动;对要求透明的瓶子,杂质经,熔体过滤除去.,回收切片的生产流程如下:,制碎片和净化 挤出,熔体过滤(,50-100,m,),切粒 结晶和,SSP,:,废旧,PET,的回收利用,聚酯带,由聚酯瓶碎片制成捆绑带,多数情况下加工过程,要有较高甚至最高的,IV,值.,PET,捆绑带具有很,高的韧性,可以代替钢带.如果韧性要求不高或质量要求不高,IV,值可在,0.78 1.10,dl/g,范围。,生产流程,:,-挤出切粒,包括先进行熔体过滤;,-结晶和增粘,-挤出,熔体过滤,纺丝和拉伸,收卷;,-也可以直接从碎片来做。,.,废旧,PET,的回收利用,工程塑料,生产工程塑料的流程和,C-PET,相似,加入填充剂,成核剂,抗冲击改性剂,塑化剂和色母等,一起共挤,固相增粘,使达到不同应用所需粘度,0.8,1.2 dl/g,废旧,PET,的回收利用,纺织化纤,主要是利用废聚酯瓶碎片纺制短纤维并加工成服装、非织造布、玩具充填料及其他后道产品,开发附加值较高的聚酯长丝和工业丝,废旧,PET,的回收利用,一、再生涤纶产业现状,二、再生涤纶新认识、新思考,三、再生涤纶发展理念、技术与产品,四、结语和未来展望,报告内容,一、再生涤纶产业现状,中国再生涤纶的发展,1983,年,-1989,年，这时主要设备为我国的台湾省及韩国转移过来的小生产线，多数为单螺杆对纺丝位的设计，使用泡泡料，产能大多在,10,吨,/,天，产品主要为,2D-6D,纤维，终端市场为低档针刺无纺布和手套纱等。,1996,年,-1999,年，出现了以瓶片为主要原料，泡泡料为辅助原料的化纤生产线，这些生产线大都以两条螺杆,12,个纺丝位配置，,7500,吨,/,年产量较多，产品质量大幅提高，出现了,1.5D,棉型和二维中空纤维等替代原生纤维产品。,2000,年至今，是再生,PET,纤维的高速发展期，技术进步较为明显，高洁净度的,PET,瓶片用来生产三维卷曲中空纤维（,3D-15D,）、涤纶长丝（,POY,）等产品。以上产品的规模化生产对原生涤纶产品产生了相当大的替代作用。,我国再生涤纶的产能与产量稳中有升，开工率不足,原材料供需矛盾呈加剧趋势,废丝、瓶片及及聚酯包装材料等三项合计,246,万吨。每年进口量约为,150,万吨。其他边贸形式每年进口约,100,万吨。,中国再生瓶片,2006,进口,75,万吨，,2007,年进口,110,万吨，年,2009,年进口,136,万吨；需求扩大,再生涤纶出口稳步增加，,2009,年超过,40,万吨,主要规格与用途替代为主,普纤，分为棉型、毛型、中长型。棉型纤维，长度约在,3040,毫米，纤度在,1.5,旦左右的短纤维：可以分为小化、中化、仿大化、高强仿大化，主要用于纺纱，起的是替代原生,1.4D,涤短的作用。毛型纤维，长度约在,70150,毫米，纤度在,3,旦以上的化学短纤维。中长,型,纤维，长度,(,约,5165,毫米,),和纤度,(,约,2.53,旦,),介于棉型与毛型之间的短纤维。主要用于无纺布生产（针刺、水刺、油毡基布等）、土工布生产。,中空又可分为二维中空和三维中空。用途分别如下：,7D-15D,（,32-64mm,）三维中空：填充玩具、毛绒玩具、羽绒服装、防寒服、靠垫、沙发、床上用品。,7D-15D,（,32-64mm,）二维中空：被服、沙发、玩具等的填充料、无纺布、喷胶棉。,3D-6D,（,51-64mm,）二维中空：喷胶棉,仿羽绒（,0.8,、,0.9,、,1.2,、,1.5D,）：这种产品对细度有较高的要求，希望能够达到羽绒般的滑爽和柔软，常用于填充在服饰内。,长丝：由于瓶片来源多、杂，常造成长丝产品品质差。主要表现在其染色性不佳，热收缩率不匀。如今随着再生设备、工艺水平的提高，瓶源稳定性及品质不断提升，再生长丝与原生的的品质相差不大。产品系列有,POY,、,DTY,、,FDY,、,BCF,地毯丝、工业丝等。,差别化功能化纤维创新不足，产品功 能单一，,附加效益低,行业节能减排成效显著,综合能耗逐步降低。目前短纤综合能耗（,kg,标煤,/t,）由,2005,年的,390,降低到,2010,年的,310,，长丝综合能耗（,kg,标煤,/t,）也由,2005,年的,470,降到,2010,年,360,，综合能耗的降幅均分别超过,20.5%,、,23.4%,。,原料消耗降低,1.69%,以上和新水补充量在整瓶加工成净瓶片、净瓶片加工成短纤维、净瓶片加工成,POY,长丝等分别降幅在,20%,以上,二、再生涤纶新认识、新思考,再生涤纶新认识,低碳经济与节能减排,而,1,吨再生涤纶可以节约,0.6,吨石油，相当于节约能源,85%,，并可减少,3.2,吨二氧化碳排放。照,2009,年中国可以生产,350,万吨的再生涤纶计算，再生涤纶行业为国家节省石油资源,210,万吨，减少二氧化碳排量,1120,万吨。再生行业已经走在低碳经济前沿。,再生涤纶新认识,垃圾是被放错位置的资源,利用废旧资源观念逐渐转变,生产体系与产品的健康安全的标准与认定,以往回收处理国外废,PET,行业往往受到社会多方指责，导致环保总局对进口,PET,的政策一紧再紧。随着循环经济的发展观的树立，利用国外废,PET,资源补充国内供应不足是资源的再利用，而且是进口洋垃圾的观念逐渐为社会所接受。,总体技术设计新思考,1,原料特性的认知,-,成形加工性能,2,产品性能及结构的表征,-,服务性能,3,工艺原理（演变规律）,-,过程与基本要素,4,工程技术与装备,实施,PET,PE,PP/PE/PVC,瓶级聚酯回收料特点,含有聚苯乙烯、聚乙烯、不干胶、糖份、纸片、水份等杂质,主要影响成品纤维的色泽、纺丝组件的使用寿命及成品的其他技术指标,废瓶料聚酯的纺丝比纤维级聚酯切片的纺丝要困难得多,难点：,原料来源繁杂,分子量分布宽,粘度范围大等,再生涤纶高性能化功能化,PET,：依据来源，一般瓶片含第三单体,有机高分子：,PP,、,PE,、,PS,、,PVC,、,PEN,、,PLA,、,PTT,、,PBT PC,、,PMMA,等,有机添加剂：染料、助剂、表面活性剂、苯并咪等,无机添加剂：颜料、,Tio2,、炭黑、催化剂等,杂质：灰尘等,再生,PET,原料组成,再生涤纶高性能化功能化原料体系的综合利用技术,品种,规格,备注,棉型,1.5d,38m,色纺,毛型,6.0d,67mm,仿腈纶，高收缩,中长型,2.0d,51mm,二维、,三维卷曲,6.0d,67mm 15,d,67mm 3,.0d,51mm,复合,粗旦异形,15-20d,40d,三角,地毯丝,再生涤纶短纤维产品结构,现有产品结构及其差别化的反思,规格,75d/36f,100d/36f,DT,POY-DTY,FDY,再生涤纶长丝产品结构,现有产品结构及其差别化的反思,生产工艺的反思与涤纶的区别,回用聚酯瓶片,分拣,粉碎,清洗,混合干燥,卷绕成型,冷却上油,牵伸,喷丝头,熔体过滤器,螺杆挤压,包装,黑色添加剂注入,对常规纤维应用,关键是发挥再生涤纶原料的特性，相关技术与现有装置的衔接，产品与市场的衔接,组分：聚合物、共聚物、添加剂、助剂,织物：混纺、结构,印染、整理：亲水、抗静电,纤维：形态、表面,现有产品结构及其差别化的反思,涤纶差别化技术应用与再生涤纶开发,聚酯纤维技术体系,仿真与超真,仿棉,仿毛,仿丝,仿麻,功能化与功能复合,控制技术,有机聚合,纤维技术,无机改性,中空,微多孔,异形,规格,纱线技术,织物技术,染整技术,三、再生涤纶发展理念、技术与产品,永远的主题,发展理念,以人为本，和谐发展,环保：加工过程环保,生态：原料可再生,产品与人友好、可降解、可回收,健康：产品价值以人为本,安全：产品安全、可靠,资源：可持续、综合利用、生命周期,节能：加工过程能耗物耗低,质量与品牌：服务范围全国国际,制服用织物、家具、地毯、非织造布、手提袋等方面,美国服装业的,Patagonia,以聚酯瓶回收料生产的纤维为原料制成户外运动衫,日本,NemotoSangyo,公司以聚酯瓶回收料为原料制成各种地毯和女装。,20,个,500mL,的聚酯瓶可以制作一件上衣，,5,个,2L,骤酯瓶再生纤维可以制成,0.09m2,地毯，,35,个,2L,的聚酯瓶可以制成一个睡袋所用的全部填充纤维。,再生涤纶的应用理念,再生涤纶的差别化功能化，是我国再生纤维行业转型升级的关键,急需高效快速的产品开发新技术,，,实现资源回收、规模化低成本生产与高品质高附加值产品的统一。,纤维细化,纳米,异形,形状可控,改性及添加,功能,异性能,收缩,强度,复合,技术创新发展思路,低成本化,高附加值,市场拓展,稳定持续发展,执行可行性,投入成本,技术可靠度,市场认同度,发展可行性,再生涤纶差别化功能化加工技术,难点与问题,均匀性,稳定性,可加工性,3.1,关注基于原料特性的改性技术共性技术,原料特性：高粘度高收缩应力面料蓬松；阳离子可染,光泽可控（亮度、透光度、反射度）,染色可控（深度、纯度、牢度、鲜艳）,手感可调（柔软、干爽、温暖、凉爽）,功能（抗紫外、抗菌、保健等）,组合,高效（,5,以内）,低成本化,可行性,再生涤纶原料的高性能化功能化技术,PVC,PP/PE,PEN,PET,有效利用瓶片中,PEN,增加再生聚酯的刚性和回弹性,萘环结构使,PEN,比,PET,具有更高的物理机械性能,有效利用分子链上,Cl,键生产功能化抗菌纤维,有效利用瓶片中,PP,、,PE,与,PET,熔点相近，,利用原位,一步共沉淀法制备,Al/,Si,包覆的纳米,TiO2,技术，具有高分散性、高稳定性（,03132217.4,）,建立纳米,TiO2/,热塑性高聚物纺丝工程模型，形成高温高压高剪切纺丝工艺,成功应用于实际生产,热塑性高聚物,功能,纳米材料,纺丝成形,共混造粒,纳米复合树脂,纳米复合纤维,卷绕,3.2,创新发展理念纳米技术及纳米结构,纳米复合功能材料：,微米时代纳米时代！,菌种,抑菌率,(%),金黄葡萄球菌,MSSA 100,金黄葡萄球菌,NRSA 98.5,大肠杆菌,100,铜绿假单杆菌,99.9,桔草菌,95.0,沙门豕杆菌,95.0,奈瑟氏淋球菌,95.0,功能改性：抗菌、抑菌、,抗病毒纤维,(,纳米银、单质银、,可再生含氯,),改性技术,永久的抗紫外性能,优异的抗紫外效果,良好的穿着效果,关注：针织物抗紫外,优点,：,功能改性：抗紫外纤维,改性技术,（有机与无机紫外线吸收与屏蔽）,有效改善人体的微循环功能,具有显著的抑菌功能,远红外中空三维立体卷曲纤维具有很好的保暖性,功能改性：远红外纤维,（关注：,物理发热与化学放热,）,改性技术,我国阻燃纤维开发滞后，阻燃纺织物仍为紧缺产品，关注出口市场。,国内对阻燃纤维的研究大多集中在卤素、磷素等有机体系的阻燃作用，主要的阻燃剂用溴、磷及二氧化锑和它们的化合物。,防熔滴阻燃纤维，聚合与共混改性,功能改性：阻燃（难燃、,防熔滴,）纤维,改性技术,液相增粘调粘系统与纺前注入系统结合,关 注,有色，功能化,工程方案,-,总体设计,大,容量：,2,5,万吨；柔性：成分回收与添加；连续,液相调粘,系统，,产品定位,无机改性，有机高分子改性：,高强涤纶，,有色涤纶（高色牢度），多功能化涤纶，全消光涤纶,3.3,改性技术,改善涤纶长丝市场饱和、缺乏,新品,的局面，满足市场需要,在原有颜色基础上进行套色，,可使涤纶,套色,的种类加多,改善,传统涤纶长丝由于,结晶度,、,取向度高,，,结构紧密,，,吸湿性,、,溶胀性小,，染料分子很难扩散到纤维内部而导致的纤维染色困难，染色性能差等问题,实例,套色再生涤纶长丝,有色涤纶长丝套色技术,将制得的有色涤纶长丝（90-99wt%）浸润在分散型染,料（1-10wt%）进行染色,染色温度,：,95-100,染色时间,：,50-70,min,浴比,：,145：1-155：1,pH,值,：,4,.5,以黑色套红色纤维为例，将改性的,PET,切片和黑色色母,粒染料按,10,：,1,的比例熔融共混纺制得到黑色涤纶纤,维，再将所得黑色纤维浸泡于红色色母粒染色液中,（,1wt%,），按照上述染色条件，得到黑色套红色纤维，,上染率达,84.9%,，染色均匀性,4,级。,实例：改性中空聚酯纤维,导湿性好,毛细管和中空两组导湿系统，以及大分子中引入亲水基团，毛细效应显著；水扩散在,5,秒以下（,POREL 4S),；,速干性能高,1,小时水分残留率小于,30%,（,POREL,),；,保暖性好,毛细管和中空两组保暖系统，静止空气含量提高，保暖率高；,柔软,大分子中引入柔性基团，纤维手感柔软；,抗起球（,POREL,级,),；,较高的中空度，在纺织、染整过程中中空度不被破坏。,四、结语和未来展望,行业发展规划,通过再生纺丝设备数字化设计、再生纤维染色改进、再生功能面料的织物设计与深加工等技术的创新与集成，,开发出超仿棉纤维、可降解纤维、抗老化纤维、高色牢度纤维、有色纤维、生态纤维、阻燃和食品级聚酯等多功能高品质的再生涤纶及其纺织产品，并在各产业链环节建设产业化示范线，,针对新开发的技术和产品制定出技术规范、建设技术标准体系。,细旦与粗旦,高品质,异形,形状可控、精细化,改性及添加,有光、有色、功能,异性能,收缩、强度、弹性,共混与复合超细、微孔、,混纺与混纤多组分优化、多重结构、形态,产品差别化功能化智能化技术路线,再生涤纶新型纤维发展品种,再生三维卷曲纤维,再生细旦纤维,再生粗旦纤维,再生有色纤维,再生抗菌纤维,再生导湿纤维,再生阻燃纤维,再生涤纶长丝与高强丝,资源综合利用最优化,连续化、规模化、集成化、柔性化,系列化及系统（设计,),化,专业化与精细化（高品质）,专一化及组合化（多功能）,持续化及持久化,高新技术溶入及知识产权先导（终端市场互动）,技术体系发展方向,结束语,理念是根本！,战略定发展！,战术求生存！,信心是关键！,谢 谢！,Thank You!,