对位芳纶是目前产量最大、应用最广的高性能纤维之一。为摆脱对进口产品的依赖，我国持续推进相关技术攻关，于2014年实现了对位芳纶国产化，但存在单线产能低、投资大、成本高、产品单一等问题，竞争力不强。为此，“对位芳纶规模化制造关键技术与装备国产化”项目团队对其生产技术展开研究，突破了超高分子量PPTA连续稳定制备、液晶纺丝、高模量化、刚性链聚合物溶液纺丝与高倍拉伸等核心关键技术，形成具有自主知识产权的高性能芳纶产业化成套技术体系。该项目由东华大学、中芳特纤股份有限公司、上海工程技术大学等单位主导完成，获得2021年“纺织之光”中国纺织工业联合会科学技术奖科技进步一等奖。
攻克关键生产技术
实现装备国产化
项目前期主要攻克了对位芳纶产业化过程中聚合以及纺丝等关键技术及装备的开发与应用。
首先，提高了PPTA聚合连续稳定性和单线产能，通过工艺调整生产比浓粘度5.9~9.2 dL/g的树脂，单线产能达3000吨，处于国内领先、国际先进水平。项目提出PPTA聚合诱导相转变新概念，并建立聚合诱导相转变调控方法；系统研究了酰氯与聚合体系各组分非共价键弱相互作用对聚合反应影响规律，建立高精度混合配料等调控方法；研发了氯化氢的高效脱出技术和装备，不需要使用添加剂，简化了溶剂回收流程；开发非杜邦溶剂回收工艺的新技术路线，提高了回收效率和质量；研发了高效动静态组合混合器，保证TPC和PPD溶液的均匀混合充分，利用预反应与双螺杆的合理组合，有效提高了设备利用率，并通过调控聚合诱导相转变，有效管控聚合反应热，减少交联支化等副反应。
其次，提高了液晶纺丝稳定性及纺丝速度，达600 m/min，单线产能达1500吨，可以生产与杜邦公司K29、K49、K129相当的产品，处于国际先进水平。提高了PPTA聚合物质量与可纺性(如分子量及其分布、PPTA粉末堆密度、高分子链诱导取向)；通过工艺和设备改进，改善了溶解、脱泡、过滤效果；增强液晶流体有序性，降低流动阻力，提高喷丝头拉伸，实现纤维取向度提升；改进凝固工艺与设备，有效减少微孔缺陷；结合高模量化高温热拉伸处理工艺与设备升级，减少分子链降解。
此外，研发了双螺杆、高效混合、快速溶解脱泡过滤、纺丝箱体、纺丝加速器、卷绕头等关键单元设备，并进行系统集成，成功研发年产3000吨连续聚合、1500吨液晶纺丝、4000吨溶剂回收等生产线成套装备，率先实现对位芳纶装备国产化。
建立规模制造示范生产线
持续推进产业化应用
项目技术成果在中芳特纤公司进行生产实践，建立了对位芳纶规模制造示范生产线，包括5000吨聚合、4000吨液晶纺丝与高模量化、1000吨对位芳纶浆粕和对位芳纶纸及4500立方对位芳纶蜂窝。产品广泛应用于无人机等领域，填补了国内对位芳纶纸与蜂窝材料的空白，有效规避“卡脖子”风险。
目前，项目成果应用情况良好，开发出的纤维产品在橡胶、热塑性增强、复合材料等领域深度应用。项目团队正在江苏淮安建设年产2万吨的芳纶及芳纶复合材料生产线，同时，项目开发的芳纶电池隔膜、芳纶纸、芳纶蜂窝也将进一步规模化生产。
项目主要完成人之一、上海工程技术大学副教授孔海娟表示，获得“纺织之光”中国纺织工业联合会科学技术奖是对研究成果的认可，也是继续进行技术研发的动力。纺织之光基金会鼓励企业与高校进行协同创新，为新技术的开发与实践创造了良好的环境，对纺织行业技术人员起到激励作用。
