1、相关高新技术提升上海传统制造业对策研究前 言相关高新技术提升上海传统制造业对策研究是上海市科学技术委员会下达软课题项目。该软课题所指传统制造业涵盖纺织、轻工及其装备制造业。纺织、轻工行业是上海历史悠久、规模较大传统制造业,是国民经济中关键部门,和广大人民群众吃穿用息息相关。在全国纺织、轻工行业中,上海曾占有举足轻重地位。进入二十一世纪以来,上海纺织、轻工行业依据“有所为,有所不为”方针和城市功效定位,对产业结构进行了大调整,同时利用高新技术对传统产业进行新一轮改造,使上海传统纺织、轻工向现代纺织、轻工转化。用高新技术提升传统制造业是当今世界科技发展大趋势,也是中国实践新型工业化道路肯定选择。课
2、题组从上海实际出发,对纺织、轻工行业现实状况进行了调查,对行业中应用高新技术情况及其和中国外优异水平差距作了对比分析,提出了上海纺织、轻工应用高新技术关键发展领域和项目,并就对策方法提出了提议,以供领导决议时参考。依据行业特点,本课题汇报按纺织、轻工两部分撰写,其装备制造业方面内容分别包含在各自行业中,汇报标题分别为相关高新技术提升上海纺织业对策研究和相关高新技术提升上海轻工业对策研究。本课题关键由上海市纺织科学研究院和上海轻工控股(集团)企业科技发展中心负担。在课题研究过程中,我们走访了相关领导机关、大专院校、科研院所、行业协会和企业,并同相关领导、教授、教授进行较深入座谈和讨论,查阅了大量
3、中国外文件资料。对给我们指导帮助各位领导、教授和教授,在此表示衷心感谢。相关高新技术提升上海纺织业对策研究1上海纺织工业历史地位和发展特点纺织工业是上海乃至全国近代工业先驱,至今已经有120多年历史。上海是中国纺织工业起源地,长久以来是全国关键纺织工业基地之一。解放早期,上海棉纺锭数占全国总锭数47%,生产总值占全市62%,职员人数占全市72%。二十世纪70年代上海纺织工业已发展成为门类齐全上海支柱工业之一,80年代初达成最盛期,进入90年代,依据上海市总体计划,开始对纺织工业产业结构进行了大刀阔斧调整,经过多年产业结构和生产力布局调整,上海纺织工业已经从支柱产业定位为城市型工业,进入以技术进
4、步和集约化为中心时期,以适应上海建设成为“四个中心”现代化国际大城市发展要求,为以后发展发明了有利条件。1980年至,上海纺织工业调整和改变情况详见表15表1经济指标工业总产值(单位:亿元)1980年1985年1990年1995年上海纺织(A)163206324492593542纺织控股(B)127147205184117113B/A(%)77.9171.3663.2737.4019.7320.85表2经济地位总产值比较(单位:亿元)1980年1985年1990年1995年中国纺织(D)885149237358397889510256上海纺织(A)163206324492593542上海工业(
5、C)6268301614335263808169A/D(%)18.4213.818.675.866.675.28A/C(%)26.0424.8220.0714.689.296.63表3生产规模化纤产量(单位:万吨)1980年1985年1990年1995年上海纺织(A)15.1522.4925.7437.8347.1555.13纺织控股(B)5.986.267.138.3711.4210.31B/A(%)39.4727.8327.7022.1324.2218.70表4生产规模从业人数(单位:万人)1980年1985年1990年1995年上海纺织(A)59.1176.2584.4466.7143.
6、2442.71纺织控股(B)44.8248.8650.0435.428.817.21B/A(%)75.8264.4159.2653.1020.3716.67表5生产规模棉纺锭(单位:万锭)1980年1985年1990年1995年上海纺织(A)208.72221.17240.82231.57131.12纺织控股(B)208.72221.17240.82179.9281.95B/A(%)10010010077.7062.50从上述数据和相关信息分析,上海纺织工业发展,可归纳为以下特点:(1)进入90年代以来,上海纺织工业在调整中继续增加,总产值达593亿元,比1990年增加45%,虽有所下降,仍达
7、542亿元。假如加上江浙两省5000亿元年总产值,长江三角洲地域将形成全国纺织工业半壁江山(全国纺织工业总产值为1.2万亿元);(2)上海纺织工业人均产值从1990年3.8万元,增加到13.7万元(全国为11.4万元),比全国高出20.2%;(3)上海纺织产业结构更趋合理,化纤、纺织、服装三者百分比从1990年196714调整到273736,标志着纺织原料自给率和高附加值产品百分比提升;(4)依据“市区表现繁荣繁荣,郊区表现实力水平”城镇统筹发展目标,上海纺织业由中心城区向市郊搬迁,苏州河两岸(普陀区)和黄浦江沿线(杨浦区)众多纺织厂被调整出局,并在郊区形成若干集群式基地,包含嘉定和南汇梭织、
8、针织服装生产基地、金山纺织新城、松江汽车内饰配套生产基地、奉贤化纤生产基地,青浦手帕生产基地等。上海还将在金山区枫泾镇建设大型服装机械城(占地47公顷);(5)市场配置资源基础作用调动了社会和国际资本投入纺织工业,大多数国有纺织企业已改制重组,实现资本结构多元化。以上海纺织控股集团为代表国有资本比重进入90年代后逐年下降,现在仅为15%20%,就全国规模以上纺织企业(销售额500万元以上)资本中,国有资本比重也仅为18.7%;(6)科教兴纺战略在改革中探索前进。伴随科技和教学体制改革深入,上海纺织科研和教育体制和机制发生了很大改变,13个科研院所中,以上海纺研院和上海合纤所为关键,整合组建成上
9、海纺织科技工业园区,在控股企业系统中,前后建立了10个市级企业技术中心,投入技术开发费用占销售额2.5%,新产品产值率达成30%。近三年来,控股企业所属企业专利申请量快速增加,从1999年15件,增加到达543件,标志着自主知识产权开发能力不停提升。上海现有两所纺织类大学(东华大学、上海工程技术大学),为适应新形势发展,学科(包含科研机构)设置和力量配置全部有新充实和调整。对上海地域产学研究联合工作进行了有益探索,并取得了新进展(详见附件):相关推进产学研联合工作实践最近宣告,国家产品开发中心、东华大学和海天轻纺集团共同投资26亿元在上海建设流行面料工程研发基地,计划于建成,该基地集纺织品研发
10、设计、中试打样、贸易服务于一体,目标是使上海再次成为中国纺织发展龙头,表明了相关方面对上海纺织振兴信心。2高新技术在上海纺织业中应用现实状况和差距伴随世界科学技术迅猛发展,尤其是20世纪70年代以来,电子信息技术等高新技术在纺织工业中得到广泛应用,传统纺织技术不停向优质、高产、自动化、连续化方向发展使生产技术旧貌换新颜。纺织工业,首先是工业发达国家纺织工业正由劳动密集型产业向资金密集和技术密集型产业转化。用高新技术改造传统纺织工业,大大促进了纺织产业结构优化和产品升级换代。纺织品不仅为了处理人民穿衣问题,而且广泛应用于工业、农业、交通运输、国防、医疗保健等各个领域。为满足广大人民和国民经济对纺
11、织品日益增加需求,部分高性能和功效性纤维和纺织品已被列入新材料行列,成为科技发展关键之一。可连续发展理念提出和绿色产品流行,为纺织科技开发提出了一系列新研究课题。现在,我们按产业用高性能纤维、服用纤维、产业用纺织品、优异纺织加工技术、清洁生产技术次序,列出27项关键技术分别加以叙述。21芳纶2.1.1 对位芳纶该纤维杜邦企业商品名“Kevlar”;日本帝人企业商品名“Technora”;原荷兰Akzo Nobel企业(现已由日本帝人企业收购)商品名“Twaron”。最早由美国杜邦企业开发制成Kevlar于1972年问世。对位芳纶含有高强度(25g/d)和高模量(540g/d),和橡胶有良好粘协
12、力,现在大部分产量用于生产高级轮胎。对位芳纶耐热性略亚于间位芳纶,其抗压强度较低,仅为其抗拉强度10%。对位芳纶现在世界总产量约达3.6万吨/年,其中杜邦企业“Kevlar”为2.2万吨/年;荷兰帝人企业“Twaron”1.2万吨/年;日本帝人企业“Technora”0.2万吨/年。未来3年内,杜邦、帝人企业全部将扩大产能,产量可达4.55万吨/年。对位芳纶现在市场需求量估量为33.5万吨/年,将增加到5万吨/年。估计未来中,对位芳纶平均年增加率为8%,到世界产量将番3倍,即超出10万吨/年。对位芳纶关键用途是轮胎帘子线、防弹背心、复合材料,其应用范围已包含到产业领域各个方面,其中最有发展前途
13、有:新兴汽车工业(轮胎帘子线、刹车片和离合器面板、密封垫片,其复合材料AFRP应用于传动轴、车身底盘、保险架、坐椅骨架、车门、面板、水箱等)、深海油田开发(平台锚绳、浮力装置和管道)、工业机械(箭杆头、螺母、齿轮、夹具、切削刀具等)、新型建筑材料(纤维增强混凝土、钢筋代用具、现有混凝土结构物加固抗震补强)等。最近日本东丽杜邦企业又开发成功两种Kevlar新产品:有色缝纫线和特殊包芯纱,应用于衣料和产业缝合线、牛仔裤等,销售前景乐观。2.1.2 间位芳纶该纤维杜邦企业商品名为“Nomex”;日本帝人企业商品名为“Conex”;法国Rhodia企业品名为“Kermel”。间位芳纶于1960年试制成
14、功,1967年正式工业化生产,是现在全部耐高温纤维中产量最大、应用面最广品种。间位芳纶含有很好耐热性,在260高温下连续使用1000小时,其剩下强度仍能保持原强度6570%,在火焰中它不延燃,抗燃性良好,可用于制作消防服。另外,间位芳纶还含有良好抗辐射性和对漂白剂、还原剂、有机溶剂等良好稳定性。间位芳纶缺点是耐日光性稍差和难以染色。间位芳纶关键用途是高温烟道过滤袋,适适用于矿山、冶金等行业高温下使用过滤材料、输送带和电绝缘材料等。间位芳纶现在世界总产量约2万吨/年,关键是杜邦企业“Nomex”。中国早在70年代开始,上海合纤所就和东华大学、四川晨光研究院即已对芳纶聚合纺丝工艺进行了较为深入研究
15、,至今仅在山东烟台、广东新会形成中试规模。但中国市场需求量早已超出1000吨/年,全部依靠进口。为发展民族工业,确保国防和国民经济建设需要,上海应继续保持关键技术研发基地作用,深入探讨聚合、纺丝、热处理工艺和溶剂回收技术,降低生产成本,其次还必需处理若干研究课题:如改善芳纶抗压性、和基体材料粘合性和它染色性等。另外,现在芳纶强度和模量,还不到其理论值10%,所以升值潜力还很大。2.2芳砜纶 该纤维强度为3.04.5g/d;伸长为20%25%;初始模量为760kg/mm2;比重为1.416g/cm3。这是中国上海于20世纪70年代首先发明并自主开发、拥有独立知识产权一只有机耐高温纤维产品。和“N
16、omex”相比,芳砜纶耐热性和热稳定性、抗热氧老化性更优异,芳砜纶在250和300时强度保持率分别为70%、50%,比Nomex高510个百分点,即使在350高温下,仍然保持38%强度,而此时“Nomex”却早已遭破坏。芳砜纶在250和300热空气中处理100小时后强度保持率分别为90%和80%,而在相同条件下“Nomex”仅为78%和60%。所以芳砜纶能在200温度下长久使用。和“Nomex”相比,芳砜纶表现出极出色高温尺寸稳定性。“Nomex”沸水收缩率为3%,在300热空气中收缩率高达8%;而芳砜纶在相同条件下热收缩率仅分别为0.5%1%和2%。所以在制作消防服和特种军服时,采取“Nom
17、ex”时,往往要加入另一个价格更贵低收缩纤维,以保持受热时服装平整,而芳砜纶则无须添加其它组分。和“Nomex”相比,芳砜纶阻燃性更出色,其限氧指数LOI值高达33,比“Nomex”高5个百分点。芳砜纶所含有高保护性能来自于本身分子结构,而不是经过化学处理,水洗100次或干洗25次对100%芳砜纶织物阻燃性没有影响。当易燃纤维和芳砜纶混纺时,即使只有很小百分比芳砜纶存在,也能限制熔融物滴落,这种防热防火性能使芳砜纶适合于制作炉前工作服、电焊服。和“Nomex”相比,芳砜纶还含有良好染色性能。通常情况下“Nomex”不可染,只有在加入一个有毒载体后才可勉强上色,而且价格昂贵,这严重制约了它在防护
18、服上应用。而芳砜纶在常规高温高压条件下即可染色,面料后整理成本较低,扩大了其在防护领域应用。除了耐高温特征之外,芳砜纶还含有良好抗辐射性能和电绝缘性,所以将能够广泛应用于电力、冶金、化工、军工和宇航方面,和电绝缘、耐高温、抗化学腐蚀、抗辐射、防燃等场所。芳砜纶自发明后,在80年代因为种种原因未能扩大产业化,并一度停产拆迁。20世纪末,中国工程院教授们评论和提议:“前扩大生产搞5001000吨/年短纤维生产线,前搞300吨/年长丝生产线” 。,上海纺织控股(集团)企业上海市合成纤维研究所,总投资1500万一条年产50吨中试生产线很快建成投产,现在产品供不应求,因为受原料价格贵影响,芳砜纶销售价格
19、(约150元/kg)要高于Nomex(约130元/kg)再加上强度比Nomex(5.89.8g/d)要差,这使其应用市场受到一定限制。2.3高强高模聚乙烯纤维 该纤维含有良好力学性能、耐冲击性能、耐光性,优良耐化学腐蚀性、耐疲惫、耐摩擦性和良好和生物相容性,强力高达40 cN/dtex以上,模量1400 cN/dtex,因密度尤其小而比强度、比模量尤其大,在高级轻质复合材料中显示出极大优势。现在国外关键生产厂商有:荷兰DSM企业,商品名Dyneema,总产能达4500吨/年,共拥有5条Dyneema生产线和2条Dyneema VD(单向防弹片材)。在中国售价600元/kg;美国Honeywel
20、l,商品名Spectra产能900吨/年,在中国售价4460美元/kg;DSM和东洋纺合资企业、商品名Dyneema,产能600吨/年,投资20亿日元,在中国售价60007000日元/kg;日本三井石油化学企业,商品名Tekmilon,产能300吨/年。中国自80年代起开始研究高强高模聚乙烯纤维,前后由东华大学、中国纺织科学研究院、北京合成纤维研究所等单位进行研制,顺利经过小试,取得了中国专利。现在,中国依靠自力更生技术开发高强高模聚乙烯纤维性能已基础达成国外同类产品水平,总产能已超出1000吨/年,但不能满足中国需求,估计至总产能将达成吨/年。中国生产厂家有:宁波大成新材料(商品名强纶);湖
21、南升鑫高新材料股份;北京同益中特种纤维技术开发;浙江耀江特种纤维。目前中国生产高强高模聚乙烯纤维产质量尚不能满足中国需求,而国外产品价格昂贵,使用受到限制。高强高模聚乙烯纤维尤其适适用于渔网和缆绳,不管是降落伞用绳还是海洋作业缆绳,均为首选对象;适合制成防切割手套和防弹衣,和薄膜复合制成质轻、耐腐蚀帆布应用于海洋工程;用于制作复合增强材料,能有效地减轻复合材料重量,因其耐冲击性好,可用作军用头盔、装甲车壳体、雷达护盖、导弹罩等;在民用上可用作耐冲击板、橡胶复合材料、扬声器等;在体育上可用作弓弦、赛艇、滑雪板、滑翔机等;在工业上可制作耐压容器、传送带、飞机零件、汽车缓冲板和光导纤维结构材料;因为
22、其有良好生物相容性还可医疗用,制作人造关节、人造肢体、人造韧带、人造移植片和人造器官。假如深入加大其设备、工艺和溶剂回收研究科研投入,加速工业化建设进程,将会大大节省外汇,对加紧相关工业尤其是复合材料和防护产品发展含有很大经济效益和社会效益。2.4 高模低缩(HMLS)涤纶工业丝 高模低缩(HMLS)涤纶工业丝含有高强度、高模量和良好尺寸稳定性(断裂强度8.50.5g/d,断裂伸长14.52.0%,干热收缩率2.0%),被广泛应用于子午线轮胎帘子布、高级蓬盖布和三角传送带和同时传送率领域。现在,美国、日本和欧洲各国子午胎骨架材料基础上已全全部采取HMLS涤纶工业丝。现在中国生产HMLS涤纶工业
23、丝关键采取二步法,纺丝和拉伸易于控制,但国际最新生产技术则是采取一步法。一步法生产HMLS涤纶工业上可在一套设备中完成纺丝、拉伸、卷绕,使产量最大化,成本最低化,卷绕速度可达6000m/min以上,制品性能优良。现在中国HMLS涤纶工业生产企业仅有两家:广东开平霍尼韦尔企业(二步法,5000吨/年)和无锡太极实业股份(二步法,5000吨/年),另有一家上海石化企业涤纶事业部(2600吨/年)则在建设中,采取伊文达菲休一步法。伴随中国产业用化纤需求中国汽车工业子午胎需求逐年递增,HMLS涤纶工业丝处于供不应求状态。中国家标准准型高强涤纶工业丝需求量已达12万吨,但现在自给率仅二分之一左右,新开发
24、HMLS涤纶工业丝性能更优于标准型高强涤纶工业丝,含有很强替换优势。上海纺织控股集团企业产业办投资1亿多元开发3.9米宽膜结构及新型蓬盖材料,广泛应用于土工、交通、环境保护、广告等行业,作为其基材原料则最好首选HMLS涤纶工业丝。2.5 PAN基碳纤维 现在世界上关键有日本、美国、欧洲等国家和地域十大厂商生产,能力总计达3.5万吨/年,其中日本发展最快,产量和质量均居世界前列。日本东丽企业碳纤维生产能力达9100吨/年,东邦企业5600吨/年,三菱人造丝企业4700吨/年,日本这三家企业碳纤维销售额约占全球碳纤维市场75%,垄断并左右着全球市场。现在处于世界领先水平碳纤维品种有高强型T1200
25、,强度7.0GPa,模量294GPa;高强高模型M60J,强度3.92GPa,模量580GPa。碳纤维有以下优良特征:密度小(1.8g/cm3)左右;强度及模量高;导电导热性、X射线透过性及电磁波遮蔽性好;热膨胀系数小;耐高温、耐腐蚀;抗疲惫、抗蠕变;不沾润在熔融金属中,也有对生物体适应性。碳纤维除用于高温绝热材料及除电刷之外,关键用碳纤维来增强制作复合材料。碳纤维复合材料作为世界优异复合材料代表,关键用于航空、航天,体育休闲用具和工业应用三大领域,所占份额分别为2025%、30%、近50%。优异复合材料技术是经典军民两用技术,高技术向民用转移已是世界普遍时尚。因为碳纤复合材料含有比强度、比刚
26、度高,耐疲惫性能好,可设计性能等一系列独特优点,其在多种武器装备轻量化、小型化和高性能化上起到无可替换作用,使之成为飞机、导弹、运载火箭、人造卫星、轮船、兵工武器等结构上不可或缺战略材料和技术。在工业领域关键应用于:1.基础设施,房屋、桥梁、隧道及其相关混凝土工程;2.汽车、赛车、电动车主体结构,环境保护汽车压缩天然气瓶;3.以风力发电为主能源领域(风机叶片、机舱罩、导流罩和塔架结构);4.防弹产品,包含防弹头盔、防弹服、运钞车、防弹汽车等。中国研制碳纤维已经有30多年历史,初步建立起PAN基碳纤维工业生产雏型,为国防现代化和国民经济发展作出了主动贡献。中国即使已经有吉林碳素厂、吉林试剂厂、大
27、连碳素纤维厂、山东泰安碳纤维厂、山西煤化所、兰州碳纤维厂、上海市合纤所、北京化工学院等单位小规模生产,但实际产量很低(不到100吨/年),安徽华皖碳纤维引进英国AMEC/ACE企业生产线,年产200吨碳纤、500吨原丝(以12K计),协议价2100万美元,计划将于投产。另外,国产碳纤维质量至今仍处于低级水平(一般型300水平),现在所用基础依靠进口,这严重制约了中国尖端科技和复合材料发展。现在世界上碳纤维总产能约3.5万吨/年。需求量为1.8万吨。供大于求而造成价格下降,但自下六个月开始价格上涨。教授估计全球碳纤维需求量将达10万。中国碳纤维现在市场价格大约在20万元/吨(12K)90万元/吨
28、(3K);原丝价格大约在3万元/吨(12K)9万元/吨(3K)。中国碳纤维需求量现在估量为1500吨/年,关键依靠进口。2.6功效性纤维 功效性纤维按其功效属性可分为以下四大类:物理性功效:电磁、电子功效(如导电性、抗静电性、高绝缘性、电磁波屏蔽性、光电性、热电性、智能型及信息记忆性等)、热学功效(如耐高温性、绝热性、防火阻燃性、热敏性、蓄热性和耐低温性)、光学功效(如光导性、光折射性、光干涉性、光致变性、耐光耐候性、光吸收性和偏光性)、形态功效(如异形截面、超微纤度、表面微细加工性等);化学性功效:光化学功效(如光降解性、光交联性等)、化学反应功效(如消臭、催化活性等);物质分离性功效:分离
29、性功效(如中空分离、微孔分离、反渗透性等)、吸附交换功效(如离子交换、高吸水性、选择吸附性等);生物适应性功效:医疗保健功效(如防护性、抗菌性、芳香性、生体适应性等)、生体功效(如人工透析性、生物吸收性、生物相容性等)。现在市场上常见部分功效性纺织品(如抗菌、远红外、抗紫外产品)大多采取织物表面整理给予功效或在纤维制造过程中共混纺入功效性添加剂而取得。将纳米材料和纺织材料进行复合,能够制备多种功效性纺织品。应用纳米材料,经过共混纺丝制取功效性纤维,可使可纺性大大改善,所产生特种功效大大加强,从而使功效化纺织材料大面积推广成为可能。2.6.1 超微细纤维通常指单丝纤度在0.1旦左右或以下纤维,通
30、常由裂离法或海岛法复合纺丝工艺生产。关键用于柔软蓬松超真织物、具书写效应人造麂皮和具拒水透湿超高密度织物。因为超微细纤维比表面积大,吸附能力强,微孔多而小是功效性纤维理想基材,但因本身制造工艺复杂,又要求纺织染技术整体配套,衣料市场大量需求0.41.0旦细旦丝采取直接纺丝法已能制造,所以高成本超微细纤维宜应向更高层次产业应用方向发展。2.6.2 卫生保健功效纤维抗菌、除臭、杀螨纤维:对纤维改性使其含有永久性抗菌性方法关键有添加型共混纺丝、接枝改性和皮芯型或并列型复合纺丝。现在国际上常见抗菌剂有没有机类、季胺盐类、胍类、酚类、有机金属化合物类、脂肪酸系列及甲壳胺等天然抗菌剂。远红外纤维:远红外线
31、含有“辐射”、“渗透”和“共振吸收”特征,易被人体皮肤吸收,活化组织细胞,促进新陈代谢,让人体达成保温及促进血液循环保健作用。远红外还可和磁疗、抗静电等手段相结合,成为复合型保健织物。光敏、热敏、芳香纤维:日本松井色素化学光致变色、东丽企业热致变色在-4080可改变8种色彩。关键应用于具良好旅游性和新奇性自动变色服装及在高空、海洋、极地及部分特殊场所穿戴自动调温服装。把香料或芳香微胶囊均匀地混入纺丝切片中直接纺丝或将香料置于芯层,经过制取皮芯型、中空型复合纤维可制得芳香纤维。东华大学和上海石化等单位已开发出不少芳香型聚酯、聚丙烯纤维。2.6.3 防护功效纤维关键包含抗紫外(UV)、防辐射纤维;
32、抗静电纤维;导电纤维和阻燃纤维。含有较高附加价值,在产业用纺织品领域有着极为宽广应用前景。2.6.4 高吸湿透湿纤维高吸水性材料是能吸收自重数十倍甚至上千倍高分子材料,在大量含水时仍含有相当凝胶强度而在干燥空气中水分能缓慢放出,可广泛应用于卫生材料(婴儿尿布、成人失禁垫、妇女卫生巾)、农业、林业、园林工艺及建筑材料等领域中,高吸湿透湿纤维可经过化学改性或物理方法制取,如中空多微孔纤维。用这种纤维制织物,重量轻、手感干爽、穿着清凉舒适,是一个极为流行面料。2.6.5 离子交换纤维离子交换纤维是一个纤维状含有较大比表面离子交换材料,可广泛用于水软化、金属回收、药品精制、疾病诊疗和诊疗和生物化学领域
33、。对纤维上官能团进行化学改性或经过接枝改性引入离子交换基团,可制得含有离子交换功效纤维。2.6.6 医疗功效纤维从医疗应用领域来看,可分为三大类:外科移植用纺织品,如缝合线、人造血管、人工心脏瓣膜、人造皮肤、人造骨、人造关节、软组织修补等。体外人工器官,如人工肾、人工肝、人工心肺等。医用敷料如纱布、绷带、药棉、手术巾及手术服等。众多合成纤维如涤纶、聚四氟乙烯等(包含中空纤维及膜),均含有一定机械强度、化学稳定性、柔软性、坚韧性、易于成型加工等优点,为人工脏器和外科手术提供了丰富适用材料。作为外科移植用纺织品还强调优良生物适应性和相容性,要求植入物表面易于生物体细胞附着和生长,作为伤口包扎材料要
34、求含有消炎、止血、镇痛、抑菌、促进伤口愈合等作用,所以往往选择甲壳素纤维、海藻纤维、聚乳酸纤维等生物降解材料。2.7 海岛型复合纤维 1970年日本东丽企业推出用海岛型复合超细旦纤维制造人造麂皮织物,标志着海岛型复合纤维开始了工业化生产。多年来,日本可乐丽企业、钟纺企业和帝人企业等7家企业总能力已超出2万吨/年,生产工艺除POY-DT、POY-DTY两步法外,也有FDY一步法,韩国鲜京、世韩、晓星、科隆等企业和中国台湾远东企业、华隆企业、南亚企业等也全部开始新建或扩建海岛型复合纤维生产线。韩国和中国台湾省生产能力已达成3.5万吨/年,而且每十二个月增加率达30%。各国生产工艺以两步法居多,但新
35、上生产线基础上是FDY一步法工艺,产品正朝微细旦和多岛型发展。中国大陆在20世纪70年代中期也开始研究和开发海岛型复合纤维,但直到90年代中期才有了实质性进展。现在,全国海岛型复合纤维总产量约5.5万吨,其中短纤维占23%左右。中国生产海岛长丝关键企业有:翔鹭涤纶纺纤(年产2万吨,涤/涤、75150d/36f、37岛)、吴江新民化纤(年产1万吨、规格同翔鹭)、吴江新生化纤厂(年产5000吨)。生产海岛短纤关键企业有:烟台万华合成革厂(年产30005000吨、涤/涤、不定岛)、上海合纤所(年产吨、涤/涤、涤/锦、37岛。)海岛纤维织物对人体舒适感好而且纤维线密度极小,表面积很大,可广泛用作人造皮
36、革、仿真丝、桃皮织物、滑雪和滑水服、游泳衣、防海洋生物附着织物、油水分离织物、吸油吸水材料、洁净布、防尘罩、空气过滤材料等。海岛纤维长丝关键用于针织和机织加工,而短纤则关键用于非织造布加工。中国海岛纤维市场关键分布在江苏吴江、无锡、浙江绍兴、海宁、湖州,广东西礁、中山等地。浙江海宁地域以生产海岛丝经编面料为主,其它地域则生产机织面料。海岛短纤使用企业关键是江苏常熟、福建永安和浙江温州非织造布厂,用以生产人造皮革基布。中国现在人造皮革年产量为70多万吨,需要革基布3035万吨,其中80%为长丝机织或针织布,20%为化纤短丝水刺或针刺非织造布基材。但海岛长、短丝在这一领域中应用仍未取得实质性进展。
37、所以人造革基布领域仍然是海岛长、短丝潜在市场。到底为止,中国海岛长、短丝生产厂20多家,长丝尚在生产企业不足10家,短丝虽有34家生产厂,因为产品质量产量不稳定等原因,还没有做到正常批量生产。,中国长丝总需求量在5000055000吨,短丝为70001吨左右。按现在中国现有实际生产量还不能满足需要,所以仍需要从韩国、日本和中国台湾省进口。长丝进口量为35000吨,估量在0吨左右。短丝实际产量很低,所以仍有一定数量依靠进口。2.8 新型聚酯PTT纤维 PTT纤维兼具涤纶和锦纶特征,抗污性强,染色性优于涤纶,手感柔软,伸长性好,还含有干爽挺刮等优点。另外,PTT纤维还可供非织造布等使用和制造地毯。
38、1995年美国壳牌企业成功开发了从环氧乙烷(EO)经加氢甲酰化生产工艺,低成本生产PDO,使PTT纤维工业化成为可能。该企业将其工业化PTT产品以“Corterra”商品推出,现在年产量已达2万吨,其在加拿大所建年产9.5万吨工厂,将于内投产。美国杜邦企业已成功地开发出以玉米为原料生物法合成1,3-丙二醇(PDO),用于PTT聚合物(3GT)生产。这种方法简单,成本低,降低环境污染,而且能够回收利用,但还未大规模产业化。现在杜邦企业PTT产品商品名为“Sorona”,其PDO仍是从石油基产品制造,年产1.2万吨,计划于达成4万吨。迄今为止,壳牌和杜邦两家企业是世界PTT聚合物关键供给商。在PT
39、T纤维开发上,国外很多企业同壳牌企业进行合作并达成工业化水平。韩国SK化学企业月产PTT纤维已达200吨,晓星企业月产也已达150吨,日本旭化成企业产PTT纤维生产能力已扩至5000吨/年。台湾省华隆、远东纺织、南亚和新光等企业也和壳牌企业达成协议开发PTT纤维产品。美国Kosa企业经过技术转让取得生产和销售PTT聚酯许可证。但原料PDO仍由壳牌供给。在近几届国际博览会上已经有PTT纤维泳装和高级服装展示。据壳牌企业估计世界PTT纤维需求量将超出100万吨。中国已把PTT列入“十五”合纤结构调整计划。黑龙江石化研究所已开始1,3-丙二醇合成小试研究。上海华源股份企业9月和壳牌企业草签合作协议,
40、共同开拓PTT纤维市场。安徽华源PTT-BCF生产线已于6月底投产。辽阳化工总厂总投资7300万美元2.5万吨1,3-丙二醇和2万吨PTT聚酯生产已立项。烟台经济技术开发区计划引进资金投资建设1万吨PTT聚酯项目。上海石化股份合纤所和涤纶事业部使用壳牌企业PTT切片,已纺制出PTT长丝和短纤。上海纺织控股集团在上海第十化纤厂投资700万元建设300吨/年规模PTT短纤维,并生产20万米PTT精粗纺面料。2.9 新溶剂法纤维素纤维“Lyocell” Lyocell纤维是一个新型绿色纤维,兼具纤维素纤维和合成纤维二者优点,强度和涤纶相仿,湿强仅比干强下降10%,其柔软、舒适、吸湿性和悬垂性好,可和
41、任何纤维混纺、纺织加工性能优良,是理想流行服装面料纤维。Lyocell纤维还含有生物可降解性,废弃后不会对环境造成污染,是二十一世纪绿色环境保护纤维,是现在全球各国开发关键。七十年代,荷兰AKZO N0bel企业开始拥有使用NMMO进行纤维素纤维溶剂纺丝技术基础专利,以后Lenzing、Courtaulds企业分别于1987年、1990年取得其专利许可证,并在90年代建设了规模为年产1.2万4.3万吨Lyocell工厂。1998年底,AKZO Nobel企业纤维厂和Courtaulds联合成立了新Acordis企业,统管原来两个企业Lyocell业务,成为世界上最大Lyocell纤维生产商(美
42、国工厂5.5万吨/年、英国工厂4.2万吨/年),并仍沿用前Courtaulds生产牌号“Tencel”,还开发成功一个新非原纤化Lyocell纤维:牌号为“Tencel-A100”和“Tencel100”有色纤维,深入提升了染色性、蓬松性、适适用于针织物。德国TITK开发出生产Lyocell新工艺(Aocera工艺),研制出双组分、异形截面和导电类产品,俄罗斯和韩国也研制成功Lyocell全新工艺。很多亚洲国家如日本、中国、印尼及台湾地域也全部正在发展Lyocell纤维及制品。至,全球Lyocell纤维产能约为15万吨(其中短纤约12万吨)。自八十年代来,中国已开始了Lyocell纤维研究开发
43、,四川大学、东华大学、中国纺科院等全部投入了相当科研力量。中国纺科院、宜宾化纤厂、上海纺织控股集团相继建立了中、小试验线,产品达成国外同类产品标准,在溶解技术、纺丝成形和溶剂回收上已取得重大突破,为Lyocell纤维产业化打下扎实基础。2.10 聚乳酸(PLA)纤维聚乳酸(PLA)是一个完全可生物降解聚合物,生物相容性好、降解产物为二氧化碳和水,不会对环境产生污染、毒性低、原料廉价、能够采取玉米等自然资源为原料制取PLA、从原料到废物完全能够再生利用。显然,PLA纤维是可连续发展无公害性生态纤维。聚乳酸纤维强度和聚酯PET和聚酰胺PA基础相同,可高达6.23cN/dtex,其模量介于PET和P
44、A之间,但靠近PA,亲水性、回弹性和卷曲持久性良好,熔点175,比重1.27,可用分散染料染色,具自熄性,成型加工性好。PLA纤维因为保湿性和芯吸性优于PET,悬垂性、手感和舒适性很好,且自熄、抗皱、形态稳定,有一定光泽,可和任何纤维混纺、耐洗涤,所以适合于动感服装、军用、内衣及运动衫等服装市场。聚乳酸纤维UV(抗紫外)稳定性、弹性、发烟量少、燃烧热低等特点,使其在悬挂物、室内装饰品、地毯、床上用具、填充物等家用装饰市场含有吸引力。聚乳酸纤维良好透气性、芯吸性和弹性使其在非织造布领域也有发展潜力,可应用纺粘法或熔喷法直接制成非织造布,也可先纺制成短纤维,再经干法或湿法成网制得非织造布。不一样聚
45、乳酸纤维熔点范围很宽(120170),而且含有很好热粘结性能,使其成为皮芯型、并列型、剥离型、海岛型等结构双组份纤维和热粘结纤维最好选择之一。聚乳酸纤维因其优良生物相容性、降解性和低毒性,在手术衣、缝合线、脱脂棉、绷带等医疗、医学领域含有广泛应用前景。美国、日本及德国多家企业对聚乳酸制造和后加工进行了多年研究和开发。美国Cargill Dow聚合物企业于投资3亿多美元建造年产14万吨PLA工厂已于初投产,现在PLA总年产量已达20万吨。该企业计划在以后十年投资10亿美元,使PLA产量提升到45万吨。德国Inventa-Fischer企业在年产3000吨PLA中试试验装置基础上已开始着手投资45
46、00万欧元建设年产1万吨生产线。日本钟纺企业采取熔融纺丝法生产商品名“Lactron”长丝已进入工业化阶段,并开发了其在衣料和产业用纺织品领域广泛应用。日本尤尼契卡企业使用Cargill Dow企业PLA,经过熔融纺丝技术成功地纺制成纤维、薄膜和纺粘非织造布,三菱人造丝企业和日本东洋纺企业也相继有产品问世。聚乳酸纤维市场价格颇高约为23美元/kg,现在需要处理关键技术是降低聚乳酸生产成本。中国在PLA纤维开发方面尚处于研究和试验阶段。2.11 废聚酯再生纤维全世界聚酯年产量约为3400万吨,其中纤维用约2300万吨、瓶用约900万吨、薄膜用约200万吨,其消耗量估量瓶用将以11%年增加率、纤维
47、用将以6%年增加率继续快速递增。中国聚酯消费量约为1000万吨,其中纤维用约900万吨、瓶用约65万吨,其增加速度居世界第一。中国聚酯纤维产量较去年同期增加18.7%,估量未来几年瓶用聚酯消费量年增加率仍将保持15%以上。聚酯废料关键有两大类,即在聚酯和纤维生产各工序中产生废块、废丝所谓“加工废料”,和“用即弃”废瓶胶片和穿用过聚酯短纤和长丝服装所谓“消费废料”。聚酯纤维和聚酯瓶,即使其本身无毒、无害,但因为体积庞大,又极难在自然条件下降解,据测算世界每十二个月可有约400万吨聚酯废弃物产业,所以再资源化很迫切。对于固体废料(包含PET瓶和废丝)可采取物理回收方案,即在挤压机中再熔融和造粒(切片),由熔体加工成有附加价值产品,关键是纤维,其次为膜片和成型品。在化学回收工艺中,PET废料被化学解聚,直至取得PET基础单体或低聚体。日本帝人企业开发了“瓶瓶”回收技术专利,由化学分解回收PET瓶,制成DMT,然后精制成TPA,再将TPA转变成瓶用PET聚酯,实现了“瓶瓶”回收过程,现在其回收系统所提供生产能力已达成9万吨/年。日本月岛机械企业(TSK)发明了一个最新PET回收工艺,将废PET瓶树脂片和碳酸钠在EG中,于170185、0.1Mpa下反应4060分钟,使PET解聚回收