世界唯一聚丙烯腈長(zhǎng)絲是如何煉成的

文/本刊記者 王菲

聚丙烯腈長(zhǎng)絲具有耐老化、防腐蝕、易功能化等特性，是高端仿真面料、戰(zhàn)略武器與航空航天等高端軍事裝備屏蔽網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，是纖維領(lǐng)域高端制備的標(biāo)志性品種。曾經(jīng)，這一技術(shù)只為三菱麗陽(yáng)等幾家日本企業(yè)所掌握，而如今，常熟市翔鷹特纖有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“翔鷹特纖”）經(jīng)過(guò)13年的自主研發(fā)，于2016年研發(fā)了聚丙烯腈長(zhǎng)絲全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并成為目前世界上唯一生產(chǎn)聚丙烯腈長(zhǎng)絲的企業(yè)。同年，由翔鷹特纖牽頭，東華大學(xué)、中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司共同參與的“聚丙烯腈長(zhǎng)絲及導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”通過(guò)了中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)的科學(xué)技術(shù)成果鑒定，并于2017年榮獲“紡織之光”中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

7月9日，記者跟隨紡織之光科技教育基金會(huì)考察調(diào)研組來(lái)到翔鷹特纖，實(shí)地了解這一項(xiàng)目的研發(fā)歷程及應(yīng)用情況。恰逢周一早晨，記者一行抵達(dá)時(shí)，翔鷹特纖董事長(zhǎng)陶文祥身穿聚丙烯腈長(zhǎng)絲制作的T恤，正在公司門(mén)口與員工們一起整理草坪。

十年一劍

對(duì)于陶文祥來(lái)說(shuō)，2017年有兩件最值得紀(jì)念的事情，第一件就是“聚丙烯腈長(zhǎng)絲及導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”獲獎(jiǎng)，第二件則是在高爾夫球場(chǎng)HOLE-IN-ONE（一桿進(jìn)洞），對(duì)于高爾夫?qū)I(yè)選手來(lái)說(shuō)這都是可遇不可求的。如果說(shuō)一桿進(jìn)洞憑借的是20%的技術(shù)+80%的運(yùn)氣，那么，聚丙烯腈長(zhǎng)絲項(xiàng)目的成功依靠的卻是陶文祥10余年來(lái)100%的投入與執(zhí)著。

聚丙烯腈長(zhǎng)絲是纖維多元化發(fā)展的需求。據(jù)介紹，2017年我國(guó)滌綸長(zhǎng)絲產(chǎn)能為2500萬(wàn)噸，尼龍長(zhǎng)絲為300萬(wàn)噸，丙綸長(zhǎng)絲2萬(wàn)噸，而腈綸長(zhǎng)絲產(chǎn)能偏低，尚處于發(fā)展初期。尤其是耐久性導(dǎo)電纖維是特種材料的緊缺品種，錦綸（尼龍）基、滌綸基、丙綸基等有機(jī)復(fù)合導(dǎo)電纖維具有顏色單一、柔韌性差，金屬負(fù)載量有限，以后整理涂覆法為主，耐洗滌性、持久性差等問(wèn)題，急需開(kāi)發(fā)高柔性、可編織、耐久性導(dǎo)電纖維產(chǎn)品。

在翔鷹特纖開(kāi)始研發(fā)丙烯腈長(zhǎng)絲之前，只有三菱麗陽(yáng)幾家日本企業(yè)具有小規(guī)模生產(chǎn)能力，但對(duì)中國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖，市場(chǎng)上聚丙烯腈長(zhǎng)絲處于“一絲難求”的局面，聚丙烯腈導(dǎo)電纖維更是完全空白，因此，聚丙烯腈長(zhǎng)絲及其導(dǎo)電纖維的研發(fā)迫在眉睫。

陶文祥回憶道，當(dāng)時(shí)他經(jīng)營(yíng)的是一家貿(mào)易公司，發(fā)現(xiàn)這一市場(chǎng)需求之后，他開(kāi)始做細(xì)致的市場(chǎng)調(diào)查，然后“一拍腦袋”就作了決定。

2003年，翔鷹特纖與大慶石化簽訂了聯(lián)合開(kāi)發(fā)腈綸長(zhǎng)絲的合作協(xié)議，之后就開(kāi)始了聚丙烯腈長(zhǎng)絲生產(chǎn)工藝與設(shè)備的自主研發(fā)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)由陶文祥一手建立并親自負(fù)責(zé)，從設(shè)備到工藝路線(xiàn)的設(shè)置、優(yōu)化，他始終奮斗在一線(xiàn)。

當(dāng)然，自主研發(fā)的路上不可避免的會(huì)困難重重。

紡織之光科技教育基金會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)張翠竹（中）在翔鷹特纖董事長(zhǎng)陶文祥（右）、東華大學(xué)博士陳燁（左）陪同下參觀(guān)產(chǎn)品展廳。

據(jù)該項(xiàng)目的第二完成人、東華大學(xué)博士陳燁介紹，當(dāng)時(shí)聚丙烯腈長(zhǎng)絲國(guó)產(chǎn)化面臨原料、工藝、設(shè)備三大瓶頸。在原料方面，原液均質(zhì)化（分子量分布窄）、純度要求高。工藝方面，均勻性穩(wěn)定性要求高，每批、每位、每束、每根均勻；纖維強(qiáng)度、產(chǎn)品比表面控制要求特殊。設(shè)備方面，沒(méi)有現(xiàn)成的紡絲及加彈設(shè)備，必須自主研制。

正是因?yàn)榫郾╇骈L(zhǎng)絲制造工藝和要求比其他合成纖維長(zhǎng)絲存在的技術(shù)難度要高很多，所以就連三菱麗陽(yáng)都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次失敗，翔鷹特纖攻克了多個(gè)技術(shù)難關(guān)，更新了5條生產(chǎn)線(xiàn)，于2010年研制出階梯式模塊化聚丙烯腈長(zhǎng)絲裝置，并于2016年研發(fā)了聚丙烯腈長(zhǎng)絲全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。翔鷹特纖持之以恒的科研攻關(guān)，最終使得三菱麗陽(yáng)完全退出了這一領(lǐng)域，翔鷹特纖成為世界上唯一一家生產(chǎn)聚丙烯腈長(zhǎng)絲的企業(yè)。

2017年，該項(xiàng)目參加“紡織之光”中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)答辯時(shí)的場(chǎng)景還歷歷在目。項(xiàng)目組成員還記得，當(dāng)天陳燁在答辯結(jié)束后襯衫后背全濕了。而當(dāng)時(shí)專(zhuān)家組對(duì)該項(xiàng)目的評(píng)價(jià)是：“這是一匹黑馬。”

最終，“聚丙烯腈長(zhǎng)絲及導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”榮獲了一等獎(jiǎng)。陶文祥說(shuō)，當(dāng)時(shí)大家的想法是“保三爭(zhēng)二”，沒(méi)想到卻得到了一等獎(jiǎng)。更像是一匹千里馬，歷經(jīng)多年終于證明了自己的價(jià)值。

四大創(chuàng)新

陶文祥身上有一種異于常人的堅(jiān)韌與樂(lè)觀(guān)，即使是再艱難的關(guān)頭他也沒(méi)有想過(guò)放棄?？瞻最I(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新難點(diǎn)在于毫無(wú)參考經(jīng)驗(yàn)，以及不知道何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破。設(shè)備上馬了卻不適用，小試階段取得成功卻提不上產(chǎn)量……十年來(lái)，各種難題一道道擺在了陶文祥面前，翔鷹特纖的研發(fā)團(tuán)隊(duì)換了幾波，累計(jì)投入近一億元。然而，陶文祥堅(jiān)持了下來(lái)?！白鲑Q(mào)易很輕松，但做成一件事情更有意義?！碧瘴南檎f(shuō)道。

在翔鷹特纖辦公室大樓內(nèi)，有一面墻上貼著聚丙烯腈長(zhǎng)絲研發(fā)歷程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。第一張拍攝于2006年，當(dāng)時(shí)處于長(zhǎng)絲設(shè)備設(shè)計(jì)及工藝摸索階段。然而由于使用的是腈綸短纖的工藝路線(xiàn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)絲的連續(xù)制備，產(chǎn)量也很低。2007年，陶文祥開(kāi)始重新考慮研發(fā)方向，轉(zhuǎn)向小型化、模塊化發(fā)展。

2008年，再一次試紡，12錠試驗(yàn)紡絲機(jī)投入生產(chǎn)；2010年，實(shí)現(xiàn)模塊化小試；2013年，階段式模塊化腈綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)系統(tǒng)建立；2016年自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。陶文祥的堅(jiān)持終于迎來(lái)了曙光。

就是在2011年，翔鷹特纖開(kāi)始了與東華大學(xué)的產(chǎn)學(xué)研合作。二者的合作可謂相得益彰，東華大學(xué)的基礎(chǔ)研究為陶文祥的實(shí)干提供了支持?！皷|華大學(xué)在技術(shù)上解決了三元共聚原液均質(zhì)化、紡絲成形穩(wěn)定連續(xù)化、高效加彈加捻一體化以及銅系復(fù)合長(zhǎng)絲工業(yè)化等難題。從而實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)用原料、長(zhǎng)絲、加捻加彈長(zhǎng)絲、導(dǎo)電長(zhǎng)絲的制備，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化與柔性化生產(chǎn)。” 陳燁說(shuō)道。

2016年，中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)的科學(xué)技術(shù)成果鑒定組對(duì)“聚丙烯腈長(zhǎng)絲及導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目的評(píng)價(jià)是：該項(xiàng)目填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)聚丙烯腈長(zhǎng)絲及其導(dǎo)電長(zhǎng)絲制造的空白，總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；該項(xiàng)目已獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利7項(xiàng)、實(shí)用新型專(zhuān)利2項(xiàng)、自主商標(biāo)3項(xiàng)、主導(dǎo)制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，具有完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

據(jù)陳燁介紹，“聚丙烯腈長(zhǎng)絲及導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在四個(gè)方面。

一是長(zhǎng)絲級(jí)聚丙烯腈原液高效穩(wěn)定制備技術(shù)。結(jié)合程序升溫控制自由基濃度等技術(shù)，調(diào)控了丙烯腈、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸磺酸鈉三元共聚序列結(jié)構(gòu)，制備了均勻穩(wěn)定的高品質(zhì)原液。

聚丙烯腈長(zhǎng)絲產(chǎn)品。

二是高品質(zhì)聚丙烯腈長(zhǎng)絲連續(xù)制備工程技術(shù)。發(fā)明了聚丙烯腈長(zhǎng)絲旋轉(zhuǎn)紡絲、蒸汽浴牽伸、熱管致密化及高溫塑性變形等關(guān)鍵技術(shù)，自主研制了階梯式模塊化聚丙烯腈長(zhǎng)絲紡絲成套裝置，制備了表面樹(shù)皮狀的聚丙烯腈長(zhǎng)絲，攻克了原絲穩(wěn)定性均勻性控制難題。

三是高效聚丙烯腈長(zhǎng)絲加彈加捻技術(shù)。研究了聚丙烯腈長(zhǎng)絲變形機(jī)理，開(kāi)發(fā)了水、熱協(xié)同的管式增塑與轉(zhuǎn)子式高效加彈加捻一體化技術(shù)，構(gòu)建了工藝與裝備體系；發(fā)明了專(zhuān)用張力平衡儀，減少加彈過(guò)程中的張力波動(dòng)，確保絲條的強(qiáng)度、伸度及其均勻性。

四是銅系聚丙烯腈導(dǎo)電纖維制備關(guān)鍵技術(shù)。開(kāi)發(fā)了一步法浸漬、原位還原的銅系表面絡(luò)合與銅鎳合金化技術(shù)，生產(chǎn)了耐久性導(dǎo)電聚丙烯腈長(zhǎng)絲。

一生榮耀

翔鷹特纖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了兩條各120錠的聚丙烯腈長(zhǎng)絲自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，年產(chǎn)量300噸。在紡絲技術(shù)方面，之前三菱麗陽(yáng)采用DMAc濕法紡絲法制備聚丙烯腈長(zhǎng)絲，長(zhǎng)絲150D/60F；而“聚丙烯腈長(zhǎng)絲及導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”采用硫氰酸鈉濕法紡絲技術(shù)，總牽伸倍數(shù)超過(guò)13倍，長(zhǎng)絲纖度可達(dá)1-6旦，50F-200F，每筒長(zhǎng)度為10萬(wàn)米，可根據(jù)客戶(hù)需求制備不同規(guī)格長(zhǎng)絲，如 75D/28F、 75D/40F、75D/75F、120D/120F、150D/80F、150D/160F等。在銅系絡(luò)合技術(shù)方面，聚酯導(dǎo)電纖維體積電阻率為104-102 Ω.cm，持久性一般，顏色單一；“聚丙烯腈長(zhǎng)絲及導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”的體積電阻率可達(dá)到10-2Ω.cm，穩(wěn)定性、持久性好，室外放置1年電阻無(wú)明顯變化，并且通過(guò)添加陽(yáng)離子染料可制得多種顏色，一浴法操作，生產(chǎn)效率高，抗菌效果好，抑菌率達(dá)99%。

在翔鷹特纖的產(chǎn)品展廳，記者看到了聚丙烯腈長(zhǎng)絲以及由其制成的面料、各式時(shí)裝等。陳燁告訴記者，聚丙烯腈長(zhǎng)絲不但具有聚丙烯腈短纖色彩鮮艷、親水抗靜電等所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)比短纖更加柔順，保型性及懸垂感好，因此產(chǎn)品附加值高，可應(yīng)用于戶(hù)外及高端紡織品領(lǐng)域。

據(jù)陶文祥介紹，2017年翔鷹特纖最暢銷(xiāo)的產(chǎn)品為腈綸長(zhǎng)絲silkfeel系列，即加彈加捻風(fēng)格產(chǎn)品。2018年在原有產(chǎn)品系列的基礎(chǔ)上，翔鷹特纖深挖產(chǎn)品附加值，賦予產(chǎn)品新生命力，推出了聚丙烯腈無(wú)機(jī)高分子復(fù)合涂層導(dǎo)電長(zhǎng)絲產(chǎn)品。該產(chǎn)品利用聚丙烯腈長(zhǎng)絲樹(shù)皮狀表面形態(tài)，結(jié)合無(wú)機(jī)高分子復(fù)合涂層，導(dǎo)電性能不脫落，不衰減，具有永久的導(dǎo)電性。

“聚丙烯腈長(zhǎng)絲及導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益明顯。該項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷(xiāo)售總量465噸，銷(xiāo)售收入1.2億元，利稅4668萬(wàn)元；5家主要客戶(hù)的近3年來(lái)使用該產(chǎn)品新增利稅1億元。

項(xiàng)目的社會(huì)效益則體現(xiàn)在四個(gè)方面：實(shí)現(xiàn)了聚丙烯腈長(zhǎng)絲工業(yè)化生產(chǎn)，翔鷹特纖成為目前世界上唯一生產(chǎn)聚丙烯腈長(zhǎng)絲的企業(yè)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)聚丙烯腈長(zhǎng)絲生產(chǎn)的空白；聚丙烯腈長(zhǎng)絲具有手感柔滑、色澤鮮艷、耐老化、防腐蝕、易功能化等特性，拓展了高端仿真面料的品種，擴(kuò)大了出口，提升了國(guó)際形象；制備了耐久性、耐用性、可加工性好的導(dǎo)電長(zhǎng)絲，提升與拓展了高性能導(dǎo)電纖維的水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)聚丙烯腈導(dǎo)電長(zhǎng)絲的空白；作為高端軍事裝備屏蔽網(wǎng)，支撐了戰(zhàn)略武器與航空航天的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的發(fā)展。

2017年12月，藉由去北京參加“紡織之光”中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技教育獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)的契機(jī)，翔鷹特纖組織了一次團(tuán)隊(duì)游，員工們?cè)陂L(zhǎng)城上留下了“翔鷹展翅 遨游長(zhǎng)城”的紀(jì)念合影。正如陶文祥所言，翔鷹特纖就像自己的身份證一樣，多年來(lái)承載了他的夢(mèng)想、信念，以及所有成就了今天的他的所有過(guò)往。

多年來(lái)，陶文祥經(jīng)歷了太多的瓶頸，也曾面臨是否繼續(xù)做下去的疑惑?！暗?，如果艱難的時(shí)候放棄了，可能會(huì)成為一生的遺憾；如果咬緊牙關(guān)堅(jiān)持下來(lái)了，就會(huì)成為一生的榮耀?！碧瘴南檎f(shuō)道。