自由液面多射流静电纺非织造材料制备关键技术及产业化获纺织科技进步一等奖
时间：2019-12-10 10:36:32
项目名称：自由液面多射流静电纺非织造材料制备关键技术及产业化
项目完成单位：东华大学、苏州九一高科无纺设备有限公司、中原工学院、苏州金泉新材料股份有限公司、苏州康富特环境科技有限公司、河南工程学院、长垣虎泰无纺布有限公司
纺织工业是我国支柱产业，其中产业用纺织品占比已超过25%。然而国内此类材料存在低端同质化现象严重，高附加值、功能性产品严重依赖进口的瓶颈问题。静电纺制备的微纳米纤维非织造材料具有高比表面积、高吸附特性，可制备高效低阻过滤材料、定向扩散导水卫生材料等高附加值产业用纺织品，是我国“十三五”规划纺织工业重点发展方向之一。然而现有静电纺技术存在纺丝过程不稳定、纤维直径离散大、无法规模化制备等难题。为破解这一困境，该项目在国家科技支撑计划、国家自然科学基金、中国纺织工业联合会科技指导性项目资助下，历经十几年攻关，实现了自由液面多射流静电纺微纳米纤维非织造材料的可控稳定量产，通过与纺粘热轧、热风等非织造基材复合，为高附加值、功能性微纳米非织造材料产业化提供解决方案。
该项目创新性成果：（1）建立了单射流可控射流拉伸的微纳米纤维直径精准控制制备理论，建立了介质诱导下的射流拉伸细化模型，解决了微纳米纤维纺程不可控、直径离散度不可控的难题，将微纳米纤维直径CV值降低到30%以下。（2）构建了动态平衡自由液面多射流控制理论，研发出系列空间对称自由液面纺丝喷头，多射流间距仅为5mm，包络角稳定在100，纤维直径CV值降至15%以下，实现纤维直径分布大幅减小，单喷头产能250mL/小时以上，是传统针头的160倍。（3）发明了纵横向多模块相位补偿成网技术，分别实现了微纳米纤维梯度可变嵌入（横向）成网以及高取向（纵向）成网，为微纳米窄分布纤维非织造过滤材料和取向导湿定向扩散导水卫生材料的产业化制备奠定基础。项目组研发的1800mm幅宽4模块8喷头生产线年产能达到150万平方米以上。（4）研究了直径和孔隙梯度结构的微纳米非织造材料与PP/PE双组分热风基材的低速亚熔点热轧复合以及双向热风高速复合技术，制备的过滤材料滤效>99.999%，滤阻＜106Pa；开发出PLA/ES基材的高取向PLA微纳米纤维复合热风工艺，制备的定向扩散导水卫生材料，不同方向液体扩散速比>6，液体穿透速率>3mL/s•cm2。
该项目获授权国家专利46项，制定行业标准1项，发表SCI论文50篇，形成完整的知识产权体系。项目成果已实现推广应用，形成微纳米非织造材料生产线7条，近三年生产微纳米纤维复合非织造材料7175.6吨，新增营收2.41亿元，新增利润达到3556万元。成果鉴定结果表明：项目总体技术达到国际先进水平。
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