再生涤纶高性能化功能化技术进展幻灯片.ppt

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 μm )→ 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30—40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70—150毫米，纤度在3旦以上的化学短纤维中长[型]纤维，长度(约51—65毫米)和纤度(约2.5—3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,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,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,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！,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：50-70min 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。