四、氨纶纤维工艺技术发展前景
目前,世界范围内干法纺丝占全球氨纶生产的80%以上、湿法纺丝约占10%左右、其它两种约占10%。而在我国至今没有化学反应法,干法、湿法和熔融法各约占83%、6%和11%。
干法纺丝工艺技术成熟,制成的纤维质量和性能优良,在氨纶生产技术中占有主导地位,并将在未来相当长时间内成为投资主流。由于工艺流程复杂,装置设备投资费用大,生产过程需用有毒溶剂,纺丝速度较低,生产成本高,湿法纺丝产能比重较小,已逐渐被淘汰。化学反应纺丝法因工艺复杂,纺丝速度低,生产成本高,设备投资大且存在二胺环境污染等问题,今后发展的可能性也不大。
目前国内90%以上的氨纶产量由干纺和熔纺所生产,因此下面重点对这两种纺丝方法及其产品性能进行比较。
1、干法纺丝与熔法纺丝工艺路线的比较
干法纺丝和熔法纺丝的工艺路线有很大差异。首先,采用的原料不同:干纺是以聚醚二醇与二异氰酸酯为主要原料,采用二元胺为扩链剂;而熔纺则是以热塑性聚氨酯切片(聚酯型或聚醚型)为原料,采用二元醇为扩链剂。其次,两种方法的工艺流程也完全不同,干法纺丝技术成熟,但路线长,工艺复杂,有溶剂回收,设备较多。熔融纺丝技术工艺流程短,设备简单、投资少、见效快,不需溶剂回收,无环境污染,目前熔融纺丝技术被国外垄断,由于引进技术需要花费一笔价格不菲的技术转让费,国内大部分熔纺氨纶生产厂家都采用自己成套技术或采取引进一些硬件自己开车的方法,存在成套能力和工艺技术的风险。干法纺丝与熔法纺丝工艺路线比较见表1。
表1 干法纺丝与熔法纺丝工艺路线比较
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干法纺丝
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熔法纺丝
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优点
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技术成熟;产品质量优良,产品规格齐全,适用面广;纺速快、产量大;不需要 TPU干燥
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绿色环保技术;工艺流程短、工艺灵活;生产易于管理;投资周期短、投资费用低;产品、规模灵活;库存时间长
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缺点
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投资规模大;工艺流程长;需回收溶剂对环境有污染;库存时间短
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技术不成熟;原料受制于人;成品质量稍差;应用范围小。
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2、干纺氨纶与熔纺氨纶结构和性能比较
由于纺丝工艺和纺丝原料的不同,干纺氨纶与熔纺氨纶在结构和性能上存在一定的差异,干纺氨纶性能优良,而熔纺氨纶在生产过程中由于预聚体在加工温度下不稳定,在高温的停留时间稍长时,会发生过量交联,生成凝胶,导致成品物理机械能也比干纺差。具体如表 2所示:
表 2 干纺氨纶与熔纺氨纶结构和性能比较
项目
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进口干纺
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进口熔纺
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国产熔纺
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线密度变异系数 cv%
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2.43
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3.13
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3.37
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断裂强度 cN/tex
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13.30
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12.30
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13.10
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断裂伸长率 %
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559.0
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497.0
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462.7
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弹性回复率 %
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97.1
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96.3
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96.0
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沸水收缩率 %
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9.8
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12.4
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11.6
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结晶度 %
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42.0
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25.0
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27.0
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晶粒大小 AO
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39.1
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23.2
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25.0
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耐氯性
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较差
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较好
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耐碱性
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较好
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较差
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热定型性
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稍差
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良好
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丝卷状况
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均一良好
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丝卷不匀
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耐菌性
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较好
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较差
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吸湿性
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较好
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较差
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