熔体直纺大规模产业化新技术：涤纶工业丝从“跟跑”到“领跑”

　　在聚酯PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的众多用途中，涤纶工业丝属于技术门槛较高的品种。涤纶工业丝强度高、耐疲劳、抗老化，用于土工材料、轮胎帘子线、汽车安全带等领域。聚酯PET产品力学性能越高，要求其相对分子质量越大，对应的熔体动力黏度就越高。常规的熔融缩聚只能将PET特性黏度提升至0.65dl/g左右，只可用于纺制民用涤纶纤维，而生产涤纶工业丝所需的聚酯原料则必须通过“后加固相缩聚”工序才能达到黏度要求。近几十年来，全球涤纶工业丝生产均采用先熔融缩聚、然后固相增黏、再螺杆熔融挤出纺丝的高能耗“三段法”生产工艺(切片纺工艺)，整个流程时间长、工序繁杂、效率低，而且是非连续化的过程。国外知名公司如美国杜邦、日本日立等一直致力于熔体直纺涤纶工业丝技术的研究，但均未实现大规模产业化。

　　2005年，浙江理工大学陈文兴团队与浙江古纤道新材料公司、扬州惠通化工技术公司启动产学研合作项目，决心攻克涤纶工业丝新生产技术这一世界性难题。在陈文兴的带领下，研究团队2005年启动管外降膜式液相增黏反应器创制及溶体直纺涤纶工业丝新技术项目，冷模实验、热模实验、万吨级工程化试验相继被攻克。在此基础上，团队创新提出了熔融缩聚方法，发明管外降膜式液相增黏反应器这一核心装备，研发全流程工艺技术，并最终在国际上首次实现了涤纶工业丝熔体直纺大规模产业化生产。与浙江理大学合作的2家企业分别于2011年、2014年建成20万吨/年和30万吨/年2条熔体直纺涤纶工业丝生产线，一跃成为全球举足轻重的涤纶工业丝生产商。据统计，该项目成果累计新增产值逾100亿元。

　　管外降膜式液相增黏反应器创制及溶体直纺涤纶工业丝新技术项目，较传统切片纺技术工艺流程缩短30小时以上，单位产品综合能耗下降35.7%左右，50万吨/年工业丝装置每年可节约标煤约6.4万吨，减排二氧化碳约16.7万吨，设备投资节省4.2亿元左右。显著的节能减排效果使该项目荣获国家技术发明二等奖。

　　该技术的成功实施，使相关企业在国际上率先摒弃传统的高能耗“三段法”生产工艺，涤纶工业丝高效、节能、短流程和柔性化生产成为现实，推动了我国涤纶工业丝产业技术由“跟跑型”向“领跑型”的转变。

　　该项目开发的管外降膜式液相增黏反应器突破了高分子工业中熔融缩聚制备高黏聚酯熔体的重大技术难题。针对现行切片纺涤纶工业丝存在工艺流程长、设备投资大、生产能耗高的弊端，科研人员研发出高效节能的熔体直纺涤纶工业丝新技术。全球最大纺丝机制造商德国欧瑞康巴马格公司这样评价该技术称：“这种新技术会给涤纶工业丝的生产格局带来深远影响，表明中国将引领涤纶工业丝的未来发展，彻底改写全球涤纶工业丝长期采用高耗能的切片纺生产方式的历史。”

　　我国自上世纪70年代开始大规模引进聚酯纤维生产设备技术，目前聚酯PET产量已占世界总产量的60%左右，是名副其实的聚酯生产大国。为帮助新技术迅速向产业转化，管外降膜式液相增黏反应器创制及溶体直纺涤纶工业丝新技术项目在实施过程中，采用的是工业丝生产企业、设备制造公司、高等院校协同创新的模式，其中古纤道公司提出项目需求，浙江理工大学为项目实施进行理论研究和技术指导，惠通公司根据古纤道的需求和理论研究的成果进行设备的设计制造。这一合作模式将合作三方优势得以充分整合，使该项目最终取得成功。