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酚醛纤维具有三维网络高度交联的结构,结构的主题是大比例的苯环,元素中以碳元素为主,原子间键能高,分子链间内聚力大,具有较高的残炭率、尺寸稳定性、突出的隔热性能和瞬时耐高温等性能,是一种集阻燃、绝热、耐高温、耐腐蚀、隔音等多种功能为一体的特种纤维。酚醛纤维是以酚醛树脂为原料经纺丝和固化交联而成,酚醛树脂具有分子量小、成纤难、性脆韧性差等特点,在材料研制过程中需解决低分子量酚醛树脂在合成、纯化、成纤、固化交联和纺织加工方面一系列的技术难题。
酚醛纤维从1970年代便由美国金刚砂公司实现产业化,商品名Kynol,后来转给日本Kynol公司生产,最终被日本最大的酚醛树脂厂家群荣化工公司兼并,成为其子公司至今,现产能600t/a,有11种牌号,产品有短纤维和非织造布两类,呈金黄色,单丝纤度1.67~3.3dtex,长度38~100mm,强度1.5~1.8cN/dtex。LOI(极限氧指数)为30~32,遇火焰不燃烧但表面碳化,不释放有害气体,长期耐热温度为150℃,是唯一瞬间能耐2450℃的有机纤维,手感极好,并可耐低温。酚醛纤维研制成功后,首先被美国采用作为高级宇航隔热材料,随后酚醛纤维及其织物被广泛应用于阻燃防火、高温防护、绝热隔音、低温保暖和化学腐蚀防护等领域。
我国在1970~1980年代先由上海纺织科学研究院和株洲工业研究院所研制,前者曾选用线型酚醛树脂加5%尼龙6进行熔纺后用甲醛交联的工艺,后改用聚乙烯醇(PVA)与酚醛树脂共混进行湿纺和甲醛交联的工艺,取得中国发明专利。后者采用熔纺和甲醛交联的工艺,后来都因市场有限而下马。目前国内仅有山东莱芜润达新材料有限公司实现小规模产业化,产能100t/a。
本项目通过在高纯线性热塑性酚醛树脂的合成和纯化技术,低分子量聚合物的熔融成纤技术,提高脆性酚醛纤维柔韧性的固化交联技术,酚醛纤维的后处理技术,脆性纤维的纺织加工技术等方面的突破,制备出了酚醛纤维及其织物。打破了国际上Kynol公司对酚醛纤维生产技术和产品的垄断,已完成中试放大试验,可进行产品的工业化开发。
项目解决了低相对分子质量酚醛树脂难以成纤的技术难点,突破了提高脆性酚醛纤维柔韧性的关键技术,完成了酚醛纤维中试放大的工艺设计和系统集成,制备出了满足用户要求的合格酚醛纤维制品。
主要技术指标:耐热防火酚醛纤维不同于添加阻燃剂的通用纤维,具有突出的阻燃、隔热、耐腐蚀、瞬时耐高温等性能,具体技术指标如下:直径15μ,体积密度1.27g/cm3,拉伸强度≥180Mpa,断裂伸长率10%-30%,残炭(800℃)≥58%,热分解温度≥450℃,极限氧指数36%,吸水率6%-7%。
技术产业化范围:可应用在防火、防腐蚀、阻燃装饰、高温密封、耐腐蚀过滤、绝热、绝缘等领域。具体产品用途包括:防火帘布、隔热材料、耐高温片材、保冷材料、焊接防护片材、飞机和高铁椅套、混纺消防服、隔热服、耐酸服、防寒服、高温炉前工作服、密封填料、特种军服、活性炭纤维和碳纤维原丝及复合材料,还可与涤纶或羊毛混纺制阻燃毛料、床上用品、室内装饰用品、地毯等。
合作方式:技术转让、许可使用、合作开发、技术服务
预期效益:按照年产20~50吨的规模设计,设备投入预计1000万元,能形成600-1500万元的年产值,200-500万元的年利润,经济效益可观。社会效益方面,酚醛纤维属于高新技术产品,可打破国外Kynol公司对该产品的长期垄断,推动我国高性能功能纤维产业的发展。