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    浙江理工大学科技成果与推广项目汇编一:纺织新材料

      发布时间:2015-05-26 浏览:[7834]

     

    (1)多组分耐高温阻燃系列织物生产关键技术

    本项目以军队和国民经济建设重大需求提供新型防护装备材料和高性能阻燃材料。项目以国产芳纶阻燃纤维为主要材料,将其与阻燃粘胶混纺;通过纱线与织物结构设计、织造工艺、织物前处理工艺、染整工艺研究,以及各工艺之间协调等系统工程问题的研究,探究均匀染色、高色牢度染色及功能性整理加工新技术,形成了系列化阻燃系列材料的生产技术;开发了系列高性能阻燃织物。

    项目开发的新工艺方法,成功解决了纯芳纶难染色的问题,实现迷彩效果。针对现有设备不能满足芳纶及混纺织物的染色印花问题以及品种单一问题,开发出应用于芳纶织物或纤维的高温高压染色设备,研制了耐高温型阻燃织物、阻燃织物和耐久型阻燃织物系列产品。产品经国家权威机构检测,色牢度达到4-5级,断裂强力达到1000N以上,撕破强力达到100N以上,透湿量达到8000 g/(㎡·24hr),续燃时间和阴燃时间均低于2s,损毁长度小于80mm,优于国内外同等产品。产品已在多家单位实现产业化,产品应用到总后勤部、消防等单位。已授权发明专利4项,实用新型专利1项,曾获浙江省科学技术一等奖。

    (2)PTFE/PU共同拉伸弹性膜的研制及产业化

    聚四氟乙烯(PTFE)薄膜具有独特微孔结构和优异化学稳定性能,经层压覆膜后制备的特种服装面料和环保除尘滤布性能优异,市场潜力巨大。本项目经过多年的研究攻关,通过控制PTFE脱脂条件、分段控温和接触固化分别解决了PTFE基带/PU粘结、扩幅和固化等难点,形成了PTFE/PU弹性膜生产技术,弹性膜与纺织品复合后不需再涂层,克服了涂层缺陷,在薄膜生产技术上有重大创新;研制了弹性膜固化用接触热辊及配套设备,突破了传统烘箱热定型的技术瓶颈;采用研制的层压新设备,实现了薄膜上胶新工艺,实现了与针织布、非织造布等材料的复合,形成了产品加工设备和工艺技术,发明了层压织物、薄膜复合保暖材料、薄膜复合弹性针织布等新产品,实现了产品防水、透湿和防风等性能的统一,突破了薄膜在特种服装面料和环保除尘滤布应用的技术瓶颈,突破了国外技术封锁和产品垄断,覆膜滤布的除尘效率高达99.99%,粉尘排放浓度低于6mg/m3,远低于国标规定的50mg/m3,产品可广泛用于火电厂、冶炼厂、垃圾焚烧厂等的高温烟尘处理以及高清洁度要求的电子加工行业、食品行业和医药行业等。曾获国家技术发明二等奖、浙江省科学技术一等奖。

    (3)高强耐腐蚀聚四氟乙烯纤维及滤料加工技术

    聚四氟乙烯纤维在环保过滤材料中广泛应用。本技术是以聚乙烯醇为PTFE乳液的载体,利用硼酸与PVA的络合特性制备凝胶纺丝液并纺制高强PTFE纤维,最后经烧结、牵伸等工艺制成短纤维;研制出PTFE纤维加工的烧结关键设备:设计PID程序控制技术分段调控纤维烧结温度,发明了柔性传输连续高温烧结工艺。形成PTFE纤维的生产装备和技术。

    针对传统针刺滤料过滤效率低等问题,发明了将高强PTFE短纤维、长丝纤维、泡沫涂层等技术集成的环保滤料多重复合加工技术,开发出具有高效除尘环保滤料专利产品,已获授权发明专利5项。

    (4)环境催化纤维的设计制备及降解有机污染物的研究

    本项目利用纤维材料在居室中大量使用以及纤维材料与染料的亲和性等独特优势,提出用催化功能性纤维降解空气及印染废水中有机污染物的新思路:

    催化功能性纤维消除室内空气中挥发性有机化合物:以室内空气中的常见的甲醛、甲硫醇和硫化氢为目标污染物,设计制备了两类催化功能性纤维。一类是中空核壳结构纳米催化剂负载型催化功能性纤维。发明了中空核壳结构纳米二氧化钛光催化剂的制备方法,突破了影响二氧化钛实际应用的光腐蚀有机载体的国际性难题。该催化功能性纤维在紫外光照射下可以有效除去甲醛等有害气体。另一类是金属酞菁负载型催化功能性纤维。合成了两类新型金属酞菁衍生物,通过化学键合制备催化功能性纤维,无需光照在自然条件下可催化消除甲硫醇和硫化氢等臭气。

    催化功能性纤维降解水中染料等有机污染物:以工业废水中的染料、酚类化合物为目标污染物,研究催化功能性纤维的设计制备、降解有机污染物的性能、催化机理、降解历程和降解产物等一系列基础理论问题。首次提出了“纤维相转移原位催化降解染料等有机污染物”的思路,即利用催化功能性纤维与染料等有机污染物的特殊亲和性,将染料等目标污染物吸附富集到催化功能性纤维界面和内部进行原位催化氧化降解,催化功能性纤维可重复循环使用。发现碳材料协同金属酞菁的催化机制,碳材料的引入能大大提高金属酞菁的催化活性。

    本项目已申请国家专利16项,已授权11项国家发明专利和1项国家实用新型专利,为消除空气和水中有机污染物开辟了新途径。

    (5)生态含银抗菌纤维及其纺织品的开发

    抗菌纺织品对提高我国卫生保健水平和降低环境交叉感染具有重要作用,市场发展空间巨大。高分散的超细银微粒以其独有的抗菌能力强、毒副作用小、安全无刺激、不易产生耐药性等特点,在纺织、医疗、涂料、建筑等领域广泛应用。

    本项目运用专利技术为天然纤维及其纺织品(如含纤维素类纤维、蛋白质类纤维、海藻酸纤维或其机织物、针织物和非织造布)提供一种工艺简单、价格低廉、抗菌能力强、抗菌效果持久、安全环保的抗菌整理技术。利用天然高分子自身功能基团具有的还原与吸附稳定作用,原位合成高分散的纳米银抗菌整理剂。与同类产品相比,无需购买专用设备,制备工艺更简单;含银织品抗菌效果好且持久稳定,其手感、白度、吸湿透气性能等不受影响,极低负载量即可达高效抑制细菌和真菌在织品上的生长;含银织品参照ISO 105-C062010洗涤30次后对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仍高达80%以上,且可通过改变工艺参数来控制纳米银的负载量进而调控纺织品抗菌率。所得纺织品安全无毒,对皮肤无刺激,耐氧化,可广泛应用于各类生活用品、服装、家纺产品、医疗用品及军需用品等。专利为一种含纤维素纤维纺织品的抗菌整理方法(ZL201010118365.6)。

    (6)调温纤维的高相变焓固-固相变储能材料的研

    调温纤维可根据环境温度及人体温度的变化吸收或释放热量,具有微气候调节功能,且调温纤维具有优良的可与其他各种纤维的混纺性,具有极大发展潜力和市场发展前景。相变储能材料在调温纤维及其储热调温纺织品的应用日益受到关注,国内调温纤维的研究应用尚处于起步阶段,关键技术问题主要集中于如何提高相变储能单元的相变潜热、降低生产成本、改善其与其他材料相容性等难题。

    本项目组在无溶剂条件下成功地将聚乙二醇接枝到纤维素纳米晶骨架上。纤维素纳米晶具有多方面的优良特性:良好的力学性能(杨氏模量和拉伸强度分别可达到了150GPa10GPa)、生物相容性好、可生物降解、表面带有许多高反应活性的羟基、结晶度高和形状保持性好等。所得接枝聚合物作为相变储能单元,相变焓最大可达140J/g,相变温度可以10-70范围内通过选择聚乙二醇的分子量与接枝密度进行调控;最大热降解温度也可以达到400以上,可以满足与常用聚酯纤维复合加工条件。结合熔融纺丝等纺丝工艺,有望制备出高响应的聚酯固-固相变调温纤维,可有效地解决目前调温纤维难以采用熔融纺丝工艺制备的缺陷,为这种新型高效调温纤维及其纺织品的研发与应用打下坚实的基础。专利:一种无溶剂固固相变储能材料的制备方法(ZL 201110159365.5)、一种生物可降解的固-固相变纳米纤维及其制备方法(ZL201010513771.2)。

    (7)大跨度建筑用高性能复合膜结构材料

    本项目采用刀刮超薄涂层技术,通过原材料优选和基材结构生产、PVC配方组合优化、高渗透预涂加主涂复合涂层、PVDF表面处理及修饰等关键技术研发和产业化,生产的高阻燃抗污膜结构材料提升了我国该材料生产技术水平,减少在大型膜结构建筑中对进口高性能膜材的依赖,促进膜结构建筑和工程行业的快速健康发展。

    项目成果已在膜结构建筑中推广应用,建立了年产1000m2的膜结构材料生产线,形成高性能膜结构复合材料、PVC涂层材料、遮光涂层建筑膜材料等系列产品。产品广泛应用于国内外大空间运动场馆、展览馆、仓库和超市等建设工程,已在上海世博会《城市之窗》主题秀演艺场馆和新加坡FICO体育中心、购物中心等建设中应用,提高施工效率、降低了工程成本。已获授权发明专利3项:一种高聚物涂层的多功能涂层织物及生产方法(ZL200610154437.6)、高强度直涂式刀刮法篷布的制造方法(ZL200710070556.8)、一种涂覆式网格材料的制造方法(ZL200710070602.4);实用新型专利2项:一种复合材料的轻型膜结构(ZL200620109159.8)、一种多轴向增强膜材(ZL201120117997.0);制定国家标准1项:产业用刀刮涂层织物(GB/T25004-2010)。

    (8)高速路基用双向高强超粗纤PET经编格栅生产关键技术

    由于土工格栅能显著提高高速路基的稳定性、安全系数、承载能力和减少路基沉降,双向高强土工格栅材料已经成为高速路基建设不可缺少的新型建筑材料。随着我国高速铁路建设的快速发展,双向高强度经编土工格栅不仅具有广阔的应用前景,但是我国目前在双向高强度经编土工格栅(双向最高强度在110-200KN/m)的研发和生产上存在技术和设备瓶颈,对其生产关键技术的研发和生产设备的改进已经迫在眉睫。

    项目组在我国现有经编土工格栅的基础上大胆采用新工艺、新设备改进而研制成功双向高强度经编土工格栅。经鉴定,项目在双向高强、低粘高渗的涂层工艺和低强损、双向恒张力控制技术等方面有自主创新,产品双向抗拉强度等主要技术性能达到和超过了国际同类产品,技术水平处国际先进水平。为我国高速客运专线铁路的建设提供了具国际先进水平的高强度土工格栅,为高速客运专线路基桩网结构建造提供了技术保障。本项目产品已得到我国高速铁路和高速公路建设的大型骨干企业的好评和采用,并成功应用于多条高速铁路建设,提高了路基的稳定性、抗震能力和使用寿命,同时工程建设成本和施工周期比传统大大下降,取得了明显的经济和社会效益。

    (9)高防水透湿TPU帐篷材料技术

    本项目所开发的高防水透湿帐篷材料,采用新型环保材料TPU,克服了PVCPU的诸多缺陷。不但拥有橡胶及普通塑料的大部分特性,还拥有优良的综合物理及化学性能,可承受水压在8000mmH2O以上,透湿性能3500g/m2*24hrs,且产品绿色环保、防水性、防血污、防风耐寒、防绒、滑爽、易去污整理,可正常水洗。

    (10)PVC膜结构材料自清洁技术

    本项目采用材料基材为高强涤纶工业丝,经PVC涂层和表面处理,其水接触角达150°,可通过雨水直接将膜表面的粉尘冲刷,达到自清洁的目的,且具有优异的抗紫外性能,阻燃级别可达A级,使用寿命可达10-15年。材料可应用于大型体育设施、娱乐中心、海滨、公园等休闲旅游场所以及庭院、城市街景等半永久性建筑。

    (11)蜂窝状三维立体整体空芯机织增强复合材料的成型技术

    因空芯结构复合材料内部常含有大量的空间,中间含有大量的空气,表现为重量轻、具有高的能量吸收能力,隔音、隔热性能突出、同时具有坚韧性好、比强度和比刚度高、耐冲击等优点,其应用极为广泛,如聚合泡沫体和蜂窝结构被广泛用作电子元件或者易碎货物的包装和衬垫材料,以吸收在运输途中产生的冲击能量。高强度的空芯结构复合材料则在航空、航天、运输工具、土建等许多领域应用,主要用作能量吸收体和代替钢材的结构材料减轻重量使用。目前全世界主要飞机制造公司生产飞机的地板、机冀等构件大都采用全复合材料夹芯结构。

    常用的芯材加工方法是将轻金属屑箔(如铝箔)、玻璃布、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、塑料片、牛皮纸、棉布等片状材料浸渍树脂后有规则地交叉胶接叠层,之后在厚度方向拉伸就形成了空芯结构的芯子??招窘峁沟耐裥问接姓咝?、正方形、菱形等;也可预先把片状材料加工成波纹形状,再进行层间胶接。上述方法制作工艺简单,但获得的空芯复合材料整体性差,层间强力较低,即粘接处相对薄弱,特别是当这种材料受到剪切应力作用或在高温高湿高压环境下,很容易在粘接处开裂。为此,世界各国都在致力于采用特殊的纺织结构来研制空芯整体结构纺织复合材料。采用蜂窝状三维立体整体空芯机织物作用增强材料,通过与树脂复合固化成型最终研制成功蜂窝状三维立体整体空芯机织物增强复合材料,并已获发明专利。

    (12)分散染料可染细旦丙纶制备技术

    丙纶作为合成纤维中的一个重要品种,广泛用于家用纺织品、装饰品、卫生用品、非织造布等领域,但由于传统丙纶的染色性能较差,其在服用纺织品方面的应用一直很少。近年来,随着人们对聚丙烯认识的加深和纺丝技术的提高,丙纶已由粗旦向细旦化发展,其应用也进入了较高的层次。细旦化后的丙纶长丝除具有一般细旦纤维的共同特性如柔软、织物飘逸和质感好外,还具有良好的保暖、透气、导湿、卫生、轻爽等特点,可用来制作新颖的高品质保暖内衣、运动服装和登山服等。

    本成果利用自行开发的可染丙纶母粒,通过共混改性的方法,制得操作性好、物理性能优良的分散染料可染细旦丙纶,可染丙纶母粒有效添加量为8-15%。性能指标:成品纤维的断裂强度≥2.8CN/dtex,断裂伸长25-40%,染色均匀性≥4级。与传统的原液着色丙纶相比,可染丙纶具有色谱齐全、色泽鲜艳、品种变换灵活等特点,市场前景良好,已获发明专利4项。

    (13)阳离子染料易染共聚酯合成与纺丝技术

    阳离子染料易染共聚酯(ECDP)是在聚酯合成中引入含磺酸基团的第三单体及柔性的第四单体而制得的改性共聚酯,可分别用于生产ECDP长丝、ECDP短丝、ECDP地毯丝等。用ECDP纤维制得的织物具有以下特点:可以用阳离子染料进行染色,色谱齐全、色泽艳丽;具有较好的柔软性、吸湿性,既可直接织成高档织物,又可与其它合成纤维或天然纤维复合混纤,制取仿毛、仿麻和仿真面料;可以在100常压沸染,染色过程的能耗比常规涤纶大大降低。是目前差别化聚酯中最有发展前景的产品之一。

    本项目技术成熟,所开发的ECDP共聚酯除了可以在半连续聚合装置上进行生产外,已成功的在连续聚合生产线上进行了推广,使产品质量更稳、成本更低、竞争力更强。并且可以根据ECDP纤维的不同用途进行共聚单体种类与加入量、合成与加工工艺、纤维物理指标的设计等。产品的性能指标:特性粘度0.585±0.015dl/g,熔点245-250;ECDP长丝(DTY)的物理指标:断裂强度≥2.5CN/dtex,断裂伸长25-40%,染色均匀性≥4级;ECDP短丝的物理指标:断裂强度≥3.0CN/dtex,断裂伸长25-40%,已获相关发明专利4项。

     

     

    (14)高效释放负氧离子异形聚酯纤维

    制备负氧离子聚酯纤维的主要方法是在纤维制备中添加能释放负氧离子的粉体。但添加粉体过多,纤维的物理性能就大幅度下降,纺丝困难;若添加过少,释放负氧离子的量太少,效果较差。在聚酯材料中加入电气石粉体熔融纺丝时,电气石粉体容易在喷丝孔中产生“切肤效应”,部分电气石粉体被析出,并积聚在纤维的表面。异形纤维的比表面积越大,电气石粉体被析出相对就越多,电气石粉体与外界接触、感触越多,迫使电离转化为空气负氧离子越多。特别是纤维径向异形度较大,其纵向有明显沟槽存在的异形纤维,更有利于纤维沟槽表面对外界的感触,激发负氧离子的释放,并通过沟槽溢出。由此可以添加较少量负氧离子的粉体,制成细旦纤维或异形纤维,增加纤维的比表面积,能增加负氧离子释放量,有利于纤维的可纺性及物理性能的稳定;聚酯纤维的回潮率和抗静电性能一般都较差,纤维中添加纳米级电气石粉体可增加纤维的回潮率,降低纤维的比电阻??筛秤韪貉趵胱泳埘ハ宋?、排汗、透气、抗静电的优异舒适性能。

    (15)共聚型仿真丝聚酯及纤维开发

    真丝织物具有轻薄飘逸,手感柔软滑爽,光泽柔和的特点。涤纶是合成纤维中最早应用于仿真丝和产量最大的纤维品种。涤纶仿真丝产品同时拥有真丝和合成纤维的双重优点,除具有真丝绸的风格外,还具有优良的悬垂性能,穿着舒服,且在强度、耐磨性、免烫性、抗皱性能、洗可穿性能等诸多方面明显优于真丝织物。一直以来,涤纶仿真丝的产品主要集中在细旦、异形涤纶的碱减量处理方面,而在共聚改性仿真丝聚酯方面至今没有产品问世。

    本项目是在聚酯合成过程中添加改性单体,通过改变聚酯的大分子结构,合成仿真丝共聚酯,并对共聚酯纺丝工艺进行开发。项目产品不需经过碱减量处理,手感和性能方面接近真丝,主要应用于高档的内衣及户外服装、运动服等领域,项目产业化后将有广阔的市场前景和产生显著的经济效益。

    (16)环保自粘合车用内饰材料技术

    本产品属于新型环保材料,采用低熔点涤纶纤维/普通涤纶纤维相混合,制备高温自粘合汽车内饰材料,摒弃了传统的胶粘合,使用低熔点纤维实现汽车内饰材料的高温自粘结,在生产和使用过程中没有了水和化学溶剂的挥发,没有有毒有害气体排放,改善了车内空气质量,减少了“三废”污染。与传统的针刺涂胶工艺相比,工艺简单,减少了涂胶和烘干的工艺,可节能降耗、提高生产效率。

    (17)易结晶快结晶聚酯

    普通聚酯的结晶温度一般在170-190时结晶速度最快度,生产上聚酯熔体经挤出铸带后是在水中迅速冷却的,所得到的PET切片基本为无定形结构,软化点较低,纺丝之前要进行预结晶处理,生产上的预结晶基本上是170进行,如果工艺控制不当会导致切片之间的粘连。

    本项目旨在开发一种能在140以下快速结晶的聚酯产品,主要是是在聚酯合成过程中添加改性单体,通过改变聚酯的大分子结构,合成容易结晶并且能快速结晶的新型聚酯材料,并对该聚酯纺丝工艺及染色工艺进行系统开发。项目产品在结晶干燥时可以在较低温度下进行,达到节能减排的目的,该产品目前主要应用于纺制特殊的纤维产品,如制备高收缩纤维等。

    (18)高性能汽车内装饰材料的研究及产品开发

    近年来,车用纺织品的需求量增长迅猛,汽车内饰材料作为纺织行业内的一大新兴门类,和传统服饰用纺织品相比,兼具装饰性和功能性,外观和材质都有特殊的要求,因而它的技术含量、生产难度都比一般纺织品高。

    本项目通过研制新型的高性能汽车内装材料,研究开发针织、非织造布、复合、整理等各项成套工艺技术,并对汽车内饰件进行分析研究,从而制成高档具有良好耐热、清洁、阻燃、防静电和吸音性的系列汽车内饰件。通过采用不同设计和工艺方法,开发多种不同织物用于汽车内饰件上。第一类具体是经编复合织物,通过选取原料、对编织工艺、无纺布工艺、复合织物粘合工艺等关键技术进行研究,具体对经编面料、无纺布材料的性能测试分析;第二类具体是新型经编起绒织物,通过选取原料、经编组织结构设计、对编织工艺、起绒工艺等关键技术进行研究,特别是动静态延伸性能的控制。已获得发明专利1项,技术成熟,可进行产业化生产。

    (19)发光织物的研制

    本项目将光导纤维织进织物形成发光纺织品,利用特殊的织造工艺使光导纤维顺利织造形成图案,通过光纤处理,织物组织设计、光路设计及两者的融合,最终实现织物可以控制的动态发光。发光织物发光亮度达100mcd/m2;可变换2-3种色彩、1-2种图案,呈现出丰富多彩的色彩与图案变化效果??晒惴河τ迷诜?、家纺、装饰礼品等领域,大大提高了纺织品的档次及附加值,具有广阔的市场前景和经济效益。

    (20)聚丙烯腈抗静电表面处理方法

    聚丙烯腈纤维因其柔软膨松、色泽鲜艳、易染耐光、抗菌抗虫蛀等特点,广泛用于服装、装饰等。但其使用过程中摩擦易产生静电影响使用。导电高分子是一种具有特殊的结构和优异的物理化学性能的电功能高分子材料,具有半导体及导体的双重特性,具有塑料易成型、质量轻、柔软耐腐蚀、高弹性,优良的加工性能,且具有可逆的掺杂、去掺杂过程,可选择的电导率范围宽,不同氧化态下光吸收特性等方面的优异性能。聚苯胺是一种常见的导电高分子材料,因其合成原料易得、制备方法简单,具有良好的化学稳定性、较好导电性能、氧化-还原可逆性、潜在的溶液熔融加工的可能性、电致变色性、独特的掺杂现象等优点。本成果以聚丙烯腈及聚丙烯腈羧基化改性为载体,苯胺为单体,分别以重铬酸钾和过硫酸铵为氧化剂,合成了盐酸掺杂的聚丙烯腈聚苯胺复合导电纤维,研究了载体羧基的引入对纤维导电能力的影响。以聚丙烯腈纤维为载体,分别以重铬酸钾和过硫酸铵做氧化剂在室温下成功制得聚丙烯腈聚苯胺复合导电纤维,以聚丙烯腈为载体制得的导电纤维抗静电能力优异,其电导率为2.8×10-2 S/cm。

    (21)脂肪酶处理聚酯纤维(涤纶)表面的方法

    聚酯纤维-涤纶和天然纤维相比存在含水率低、透气性差、染色性差、易起球起毛、沾污等缺点。本技术利用脂肪酶处理聚酯长丝和薄膜,使纤维表面产生了许多裂缝和空隙,形成大面积的鳞状体,使聚酯纤维的强度略有降低,但纤维的亲水性与吸湿性的显著提高。经脂肪酶处理后,涤纶的染色性能明显改善。聚酯纤维的分子结构中缺少纤维素纤维或蛋白质纤维那样能与染料相结合的活性基团,可以用来染纤维素纤维或蛋白质纤维的染料不能用于聚酯纤维的染色。聚酯纤维被酶催化水解后产生羧基,提高了纤维与染料的亲和力,增加其可染性能。涤纶导电能力很差,静电现象十分严重,经本技术处理后,导电性明显增加。

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