其中熔纺氨纶比例从2005年的15%提高到20%,干法比例从85%下降到80%。随着熔纺氨纶技术研究的不断深入和发展,随着作为硬件的熔纺氨纶设备、助剂及有关配套的不断完善,其熔融法纺氨纶的工艺方法必将逐步取代干法,成为氨纶生产的主导方法。干法与熔法纺氨纶工艺比较见下表2
表2:干法与熔法纺氨纶工艺比较
干法与熔法纺氨纶工艺比较 干 法 熔 法 1280万元RMB/500吨/年 500-1000m/min 已实现应用 设备投资费用 1-1.1亿元RMB/500吨/年 纺丝速度 400-900m/min 工艺技术成熟成熟 性 对环境影响 产品显著优点 严重污染 无污染 熔点高,热变形温度高,伸长大,手感柔和,耐久,耐氯,耐水解性好。 回弹率高。 应用领域 配套产业 发展障碍 全面 较为完善 投资费用过高 袜子,毛衫,内衣。 发展中 热变形温度有待提高 到目前为止,我国熔纺氨生产企业曾发展到30多家,产能曾达到2万t/a以上。但近年来熔纺氨纶丝实际产能不足1万t/a。其根本原因是我国氨纶切片国产化技术未取得真正的突破,中高档熔纺氨纶切片全部进口,导致熔纺氨纶的成本居高不下,阻碍了熔纺氨纶的进一步发展。目前国内所有熔纺氨纶企业所需氨纶切片均购买德国巴斯夫和美国诺誉的进口产品,价格在5.2—5.3万元/吨水平。而且供应商还规定定货起点必须为16吨(一个20尺货柜),还必须提前60天付款。这就给生产规模本就不大的熔纺企业在流动资金方面造成沉重的压力。氨纶切片已成为我国熔纺氨纶发展的瓶颈。可以预料,一旦有符合要求的国产化产品面市,前途将十分光明。
下表3为国内熔纺氨纶生产厂家。从表3可以看出,所有能的熔纺氨纶生产厂商都不生产氨纶切片。
表3:国内熔纺氨纶厂家
氨纶厂家 江苏云菲 2007年产能 吨 3000 切片 无 无 无 5
氨纶厂家 武进五洋 苏州华伟 宜兴华意 2007年产能 吨 100 100 150 切片 无 无 无 江苏南黄海 5000 海宁新高 2000
浙江精辉 江苏金祥 2000 1000 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 中山新顺 常熟赛纶丝 上海宇航 张家港汇丰 大连合成 昌源氨纶 上虞化纤 山东肥城 绍兴阻燃 桐张长江 中山大涌 深圳雅群 产 能 1000 200 100 150 1000 300 100 500 500 500 300 200 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 张家港惠泰 500 保定天鹅 海安宏发 海宁庆达 海宁星源 苏州伟丽 无锡长安 杭州艺鸣 苏州长泰 无锡宏鹰 合计 1500 500 200 100 300 100 500 100 200 30 家 2007年合计: 20200吨 2)氨纶切片
作为氨纶切片用的TPU,在性能上具有以下几方面的要求: ——要具有高的分子量、窄的分子量分布及极少量的颗粒。 ——要具有极好的熔融成型性而且在熔纺过程中的断头率要低。 ——纺成的纤维要具有极好的热及机械性能,特别是拉伸性能。
可以看出,作为氨纶切片,对TPU的回弹性、耐热性、TPU熔体强度、凝胶粒子的控制、质量稳定性都有很高的要求。目前我国的绝大部分TPU生产厂家由于种种原因,所生产的TPU都达不到氨纶切片的要求。从前面的分析可以看出,目前国内所有熔纺企业每年共需求氨纶切片2万多吨,而能够进口的氨纶切片也只能在6000~8000吨/年,可见熔纺氨纶切片投产以后,其市场空间很大,产品会供不应求。 3. 项目的可行性
1)技术现状
目前熔纺氨纶切片均为聚醚型TPU产品。由于其分子结构内在的原因,导致普通熔纺氨纶产品在弹性回复率、耐热性等方面还不如干纺氨纶。而且由于技术原因,国内TPU厂家生产的聚醚型TPU产品,在耐热性、弹性等方面与德国BASF公司、德国Bayer Desmopan公司、美国诺誉(noveon)化工公司还有较大差距。如何提高熔纺氨纶的品质已成为熔纺氨纶行业能否继续高速发展的关键课题。
我公司从2011年8月至2013年10月,承担浙江省科技厅重大项目“纳米改
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性耐热聚醚型热塑性聚氨酯弹性体的研制与产业化”(计划编号:2012C01034-5)已于2014 年9月通过验收。通过该项目的研究,公司在耐热性聚醚型TPU产品的开发方面,取得了较为丰富的实际经验。并通过该项目建立一个稳定的聚氨酯研发团队,培养了一批TPU生产方面的技术人员与熟练工,具有了较强的技术消化能力和后续提升能力。
国内熔纺氨纶经过多年的生产与发展,在技术方面也积累了丰富的经验,取得了长足的进步。如江苏南黄海实业股份有限公司开发一种制备热稳定的熔纺氨纶的方法,可解决熔纺氨纶热稳定性差的缺点;苏州晟德竹科技发展有限公司开发一种熔纺氨纶油剂,可使纤维具有良好的平滑性、抗静电性与退绕性,降低了纤维与纤维、金属、陶瓷的摩擦,使纤维集束性能提高,从而降低卷绕时的张力;张勇发明一种熔纺氨纶用聚氨酯交联剂,可提高熔纺氨纶纤维的纺丝稳定性、断裂强度及耐热性能;等等。
2)项目的市场前景
我国目前氨纶总的生产与消费能力近25万吨/年,是全球最大的氨纶生产与消费国,特别熔纺氨纶的生产更是占到全球的一半以上。但其中大80%以上是干法氨纶,仅10%强为熔纺氨纶。随着DMF等有毒溶剂的限用,为熔纺氨纶的发展提供一个十分有利的市场环境。可以预见,一旦生产技术取得突破,熔纺氨纶与氨纶切片必将得到高速发展。而且氨纶切片是聚氨酯弹性体领域的高端产品,合成时对原料配比和工艺控制要求严格,对技术水平和设备管理要求也很高,属于技术密集型项目,因此产品的门槛比较高,一些小企业由于技术与管理水平所限,很难进入。
3) 熔纺氨纶属于环保型产品,符合国家产业政策
由于DMF、DMAc具有毒性,危害人体,污染环境,近来美欧已对DMF制定了严格的限制标准。我国也在加强环境保护与工业卫生的法规。DMF 的限用给熔纺氨纶及氨纶切片产品带来了新的发展机遇。
4)国内发展熔纺氨纶条件已经成熟
在设备方面,氨纶切片专用TPU生产所需的主要设备精密连续计量系统、双螺杆挤出机、水下切粒系统国内市场都可以满足要求。
在原料方面,氨纶切片专用TPU的主要原料为MDI、聚醚多元醇PTMEG和扩链剂丁二醇,这些原料国内都可以满足供应。
3、项目实施计划:
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3.1 主要内容和目标:
1.目标:开发一种能作为熔纺氨纶切片的聚氨酯热塑性弹性体,并进行产业化生产。
2.主要内容:
1)选择适宜的多异氰酸酯与聚合多元醇及小分子扩链剂,确定产品基本配方; 2)进行中试研究,确定适宜的生产工艺条件;
3)进行应用研究,制得可作为氨纶切片的热塑性聚氨酯弹性体。 3.2 项目建设期与进度
项目期: 2015.07-2017.12。
15.07~09月:完成前期准备工作,设计项目和工艺计划,实验室准备,并加以落实。
15.10~12月:原料采购,配方与工艺研究,打通小试工艺流程,提供小样进行测试和分析。
16.01~10月:小试稳定研究,提供样品进行测试和分析。
16.10~12月:中试研究,打通中试工艺流程,提供样品进行测试和分析。 17.01~03月:中试稳定研究,并确定基本生产工艺参数;
17.04~09月:试生产,形成一个产品,在用户单位进行应用试验;确定基本质量指标;
17.10~12月:准备项目验收。
4、项目技术方案分析
4.1 原材料技术指标和供应厂家
1) 二异氰酸酯:主要是MDI,供应商有烟台万华、、BASF、Bayer、DOW、Huntsman、NPU、三井武田、锦湖三井。
2)聚醚二醇:聚醚二醇主要采用聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)。供应商有美国DuPont、德国BASF、日本保土谷、三菱化成、旭化成等公司;济南圣泉、山西三维、杭州三隆。
3)扩链剂:主要是1,4-丁二醇及其改性产物,供应商有德国BASF、台湾大连、日本三菱等。国产有山西三维、胜利油田、湄洲湾等。
4)催化剂及其它添加剂
主要有催化剂、抗氧剂和光稳定剂、抗静电剂、增强剂、润滑剂等。 4.2 技术方案
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