合成纤维熔纺柔性化技术的开发与应用
时间：2021-01-31 04:10:42 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：文章分析了现阶段我国化纤行业柔性化技术的开发与应用现状，介绍了熔纺柔性技术在几类主要合成纤维的纺丝工艺中的应用，包括装置的特征、技术特点和应用效果等，最后探讨了化纤工艺与柔性化技术今后的发展趋势。
关键词：合成纤维；柔性化技术；在线添加；差别化纤维
中图分类号：TQ340.64 文献标志码：A
Development and Application of Flexible Melt-spinning Technologies for Synthetic Fibers
Abstract： The article first analyzed the situation of the development and application of flexible technologies in China’s chemical fiber industry at the present stage， then introduced the application of flexible melt-spinning technologies in the spinning process of several typical synthetic fibers， including the characteristics of equipment， technical features and application effects， and finally discussed the developing trends of chemical fiber process and flexible technologies.
Key words： synthetic fiber； flexible technology； online adding； differential fiber
近年来我国化纤行业生产规模进一步扩大，2015年产量为4 831万t，约占全球化纤总产量的70.0%。化纤产业的发展呈现出差别化率和产业集中度不断提高的特点。据统计，2015年我国化纤差别化率达到58%，比2010年提高12个百分点；生产规模在20万t/a以上的化纤企业达到59家，其产能占全行业总产能的66.9%，比2010年提高17.9个百分点。
近年来，我国纤维生产技术的发展以大容量、高品质、低物耗能耗、单位产能成本低为主要特征。具有自主知识产权的40万t/a差别化聚酯长丝成套装备技术、200 t/d大容量聚酰胺6聚合及纺丝装备技术、20万t/a熔体直纺涤纶工业丝装备技术、万吨级国产化聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）连续聚合装置等取得突破并在行业中获得应用，这些大规模、低成本的纤维生产技术使我国化纤产业在国际竞争中占有一定优势。差别化、柔性化、多样化等仍是化纤生产技术发展的主攻方向之一，一批新技术在国内的主要生产企业得到了应用。
与此同时，差别化、功能化纤维柔性加工技术及其产品也在不断开发，使化纤品种更加丰富，品质和附加值持续提高。细旦和超细旦、异形、高导湿等新一代聚酯仿棉及仿真纤维，易染纤维、免染纤维、聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）纤维、复合纤维等差别化纤维迅速发展，已经占化纤总产量的30%。
1 合成纤维熔融纺丝柔性化技术
所谓的纤维柔性化纺丝技术是指在同一纤维纺丝设备上，采用或更换不同的功能模块或装置，生产不同品种、不同功能的差别化纤维的技术。以下介绍国内企业主要应用的熔融纺丝柔性化差别化纤维生产技术。
1.1 熔体直纺在线添加共混纺丝技术
近年来，由于市场竞争和化纤装备加工能力和技术水平的整體进步，国内许多大型化纤企业可以通过在熔体直接纺丝管道上局部改造，增加熔体在线添加装置进行柔性化改造，实现了连续式、高品质、差别化聚酯产品的生产，部分解决了大型连续聚合装置难以完成多品种聚酯产品生产的问题。采用熔体直纺在线添加技术生产差别化聚酯产品具有较好的市场竞争力，能够发挥熔体直纺大容量纺丝生产稳定性好的特点，同时可以用较低的成本来生产差别化纤维，国内主要有动态和静态混合器两种在线添加技术以及二者技术的结合。1.1.1 动态混合器的在线添加技术
动态混合器的熔体直纺在线添加技术主要在直纺熔体管道上借助功能组分注射装置与不同结构的动态混合器进行熔体的混合。混合器主要有行星齿轮式动态混合器、动静齿圈式动态混合器、月牙槽型动态混合器和球穴式动态混合器等不同形式。动态混合器通过对熔体进行剪切、分流、剥离配位、挤压、捏合等综合作用，使熔体与功能组分混合均匀。
（1）球穴型动态混合器
球穴型动态混合器的结构如图 1 所示，动态混合器混合元件是相对运动的，对熔体的混合程度与混合元件阶数成指数关系，混合质量大大提高，国际及国内有关单位均对动态混合原理及装置进行了研究，应用于化纤行业的高粘流体混合的球穴型动态高效混合器，不但对流体具有很强的剪切作用，而且有分流、剥离配位、挤压捏合等综合作用。
中国纺织科学研究院针对基于强化分散混合机理的在线添加技术，利用计算机模拟、冷态模型实验等手段，研究了动态混合器结构参数和工艺参数对分散混合的影响规律，开发出在线添加单元与原系统的精确计量及压力连算技术，保证熔体直纺系统压力平稳，开发出熔体直纺功能性聚酯纤维成套技术，在大容量直纺装置上实现了产业化应用。如在20万t/a熔体直纺装置的2 000 t/a纺丝侧线和2.5万t/a熔体直纺短纤维装置上制备出特性粘数波动小于0. 005 dL/g的抗紫外聚酯长丝和荧光增白聚酯短纤维。图 2 和图 3 为聚酯长丝和短纤维应用动态混合器的工艺流程图。
