國家先進功能纖維創新中心，江蘇新視界先進功能纖維創新中心有限公司，東華大學

近幾年來，聚對苯二甲酸乙二醇酯（簡稱聚酯，即PET）是目前世界上產能最大、用途最廣的聚合物之一。國內外聚酯產業鏈在市場需要和技術進步的推動下，實現了跨越式的發展，然而其產能結構性與階段性的過剩，導致國際市場競爭日益激烈，貿易摩擦加劇，行業盈利率有所下滑，需加快淘汰落后產能，并進一步加強技術改造和升級，提升產業鏈應對市場風險的能力。目前生產中絕大部分采用的是銻系催化劑，原料聚酯中的銻化合物會在聚酯纖維的加工過程中被還原成金屬銻從聚酯中析出，影響聚酯纖維的加工性能和產品品質；在紡織品后處理過程中，精煉、堿減量和染色等工藝使聚酯纖維產品中的銻進入廢水中，進而污染水源；在紡織品生命末期，廢舊紡織品的銻或者銻化合物通過焚燒的形式進入大氣和土壤從而使PET在使用和回收過程中都可能對生態環境造成危害。開發環境友好型無銻聚酯產品已經成為一件迫在眉睫、關系國計民生的大事，隨著聚酯工業的飛速發展，人們環保和自身健康意識的提高，既安全又有競爭力的鈦系催化劑將具有廣泛的應用前景。

項目研制了高效、穩定及耐水解多孔碳材料負載鈦系催化劑；開發催化劑梯級添加技術，系統研究并開發出全套適用于大容量聚酯四釜、五釜流程的聚合及熔體直紡關鍵技術，實現了聚酯材料穩定、溫和、可控聚合，產品的等級品率及質量指標達到銻系催化劑同等水平。

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作為典型的生物基可降解材料，聚乳酸（PLA）是由可再生資源（淀粉、玉米、甘蔗等）通過微生物發酵而得，原料來源廣泛，生產過程中無污染，使用后還能夠被自然界中微生物完全降解生成水和二氧化碳，從根本上解決了“白色污染”和“垃圾泛濫”的問題，符合“十四五”發展規劃中可持續發展及循環經濟的理念。

聚乳酸是一種生物基脂肪型線形聚酯，通常是由丙交酯聚合而成，通過吹塑、擠出、紡絲等方式加工成成品后，被廣泛應用于包裝材料、醫療器械、紡織業等領域。聚乳酸纖維及其制品優異的懸垂性、抗皺性和環境友好性，賦予其在紡織服裝業廣闊的發展前景。但聚乳酸及其制品屬于可燃材料，在實際應用中一旦達到著火溫度，燃燒無法自然熄滅并生成帶火熔滴進而造成二次傷害，垂直燃燒等級只有UL-94 HB級（最低級別），極限氧指數值為20%左右。極差的阻燃性能限制了聚乳酸及其制品在眾多領域的應用，因此，對聚乳酸的阻燃研究尤為重要。

項目研制了高阻燃效率的聚磷酸銨、微晶纖維素、三聚氰胺氰尿酸鹽微膠囊膨脹型多元素一體化阻燃劑；開發了熱穩定性良好的高阻燃劑添加量（超過40%）的阻燃PLA母粒制備關鍵技術；攻克了母粒與PLA低溫共混紡絲成套技術，制備出阻燃和力學性能良好的聚乳酸纖維。

項目申請發明專利10件，其中授權專利2件，具有自主知識產權。

項目產品經國家阻燃材料與制品質量監督檢驗中心、國家紡織制品質量監督檢驗中心檢測，阻燃性能和力學性能優良。

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隨著工業化進程的不斷加速以及城市化的快速發展，我國遭受持續霧霾天氣影響的地區不斷增加，經調查，高濃度的細顆粒物或氣溶膠污染是霧霾的根本成因。加上近兩年我國及世界主要國家地區“新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）”疫情的爆發、流行，如何制備高效的空氣過濾材料以保障人體健康、確保工業生產順利進行，成為當前關乎國際民生的重大課題。

為提升其自身物理攔截效率，現有的纖維空氣過濾材料需利用靜電駐極等方式，但仍存在材料長效性、舒適性差、不可回收等問題。近年來研究顯示，將直徑在納米尺度的纖維應用于濾材，可帶來較大的比表面積，同時顯著降低材料的孔徑，有助于過濾效率的提升；且納米纖維膜的透氣性好，在同等防護條件下佩戴起來更舒適；不依賴靜電駐極的物理阻隔機理，使其在使用壽命及可重復使用方面具有優勢。納米纖維材料在個體防護領域表現出應用潛力，納米纖維膜有望成為理想的過濾材料。

項目研究了溶液靜電紡絲、熔體微分靜電紡絲技術，制備出具有高過濾效率和低呼吸阻力、無溶劑、可降解、可重復使用特點的高性能多尺度納米級超細纖維濾材，并開發了高性能防護口罩等產品。

項目申請發明專利 4 件，其中已授權 1 件，授權實用新型專利 2 件，形成企業標準 1 項，具有自主知識產權。

項目產品在環衛工人，煤礦工人等特殊工種群體得到了應用，收到了良好的使用反饋，體現了科技創新面向人民生命健康的理念，具有好的社會示范作用。

企業生產裝備、工藝工裝、檢測手段、質保體系完備，滿足生產要求。

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我國是聚酰胺纖維生產的第一大國，2019年聚酰胺纖維產量超過 400 萬噸，然而聚酰胺纖維生產依然采用的是兩步法制備，嚴重制約了產業升級與高質量發展。

目前聚酰胺纖維制備都是經過聚合、切粒、萃取、干燥再螺桿熔融擠出等過程，既是對能源的極大消耗，也無法實現聚酰胺原位聚合與共聚。因此，通過聚合工藝創新，降低低聚物及單體含量，實現從聚合、熔體輸送、紡絲的聚酰胺熔體直紡技術成為了聚酰胺行業發展的戰略制高點。此外，雖然聚酰胺纖維近年來得到了快速發展，聚酰胺纖維差別化率超過了50%，但主要集中在細旦、粗旦、消光等物理改性品種上，高端功能化聚酰胺纖維化學改性與物理化學協同改性技術亟待提升。

目前我國聚酰胺行業已建立起獨立、完整的全產業鏈工業體系，聚酰胺材料產業規模整體進入世界先進技術水平行列，聚酰胺基礎材料領域已形成了全球門類最全、規模第一的材料產業體系，但在高端基礎材料研發和生產方面差距甚大，關鍵高端聚酰胺材料遠未實現自主供給。在聚酰胺6水解聚合反應動力學及機理研究基礎上，擺脫現有聚酰胺共聚依賴擴鏈、酯化、酰胺化反應方法，開發新型聚酰胺6基水解聚合體系，實現聚酰胺6共聚物的可控制備，且實現聚合過程中低聚物的降低，是聚酰胺共聚改性發展重要的技術問題。

項目研究了聚酰胺6微量改性及低溫開環、高效液相增粘技術，抑制了聚合過程中低聚物的形成，顯著降低了己內酰胺單體與低聚物含量；開發了聚酰胺6低聚物端基修飾活化共聚技術，實現了改性組分的高比例共聚并抑制了低聚物的產生，制備出纖維級共聚型彈性聚酰胺6、阻燃聚酰胺6及陽離子可染聚酰胺6等聚合物，實現了聚酰胺6纖維高效柔性化生產。