东华大学团队研发成功对位芳香族聚酰胺纤维规模化生产关键技术

对位芳香族聚酰胺纤维，简称对位芳纶，是保障国家重大战略实施和高端装备突破的关键材料，如空间飞行器、火箭壳体结构材料，飞机地板、舱顶、座椅等，大型船舰、各类装甲等的防护板，军警防弹防护及搜排爆服等均离不开对位芳纶；它也是国民经济发展急需的新材料，如高速列车、轨道交通、海洋运输、光纤光缆等均需要大量对位芳纶。

然而，对位芳纶生产核心技术与高端产品一直被美日垄断。面对全球高性能纤维材料产能扩张和对市场份额争夺日益激烈的局面，东华大学设计开发具有自主知识产权的高强度、高模量、耐高温的对位芳纶材料，突破卡脖子技术，实现高端纤维产品稳定生产。

对位芳纶制备过程冗长、复杂，包括低温溶液聚合制备高分子量/窄分布的对位芳纶聚合体（PPTA）、聚合体/溶剂-助溶剂的分离、聚合体在浓硫酸中的溶解、溶液脱泡、液晶纺丝、纤维功能化以及聚合用溶剂的回收精制和回用。涉及科学原理及工程技术的融合，以及关键技术与工程装备的集成。东华团队立足于国产原料，在关键技术和专用装备上取得了重大突破，建立了具有自主知识产权的对位芳纶产业化体系，建成了成套生产线。

其中，制备高分子量/窄分布的PPTA聚合体是实现对位芳纶稳定化生产的决定性前提。然而，对位芳纶聚合单体活性高、反应速度快，聚合体系极易发生凝胶化而终止反应，使聚合体分子量偏低且分布较宽。项目组在深入研究PPTA聚合机理和控制方法的基础上，开发了基于釜式预聚的双螺杆连续聚合关键技术与成套装备，配套优化大直径高剪切反应器，实现了PPTA聚合体的宏量制备及聚合体分子量的稳定化、均一化控制。

液晶纺丝气隙段（3-5毫米左右）是纤维结构成型的主要阶段，规模化制备PPTA纤维时，每块喷丝板上的不同位置及不同纺丝位喷丝板的气隙距离差异是影响纤维结构均匀性而导致纤维性能离散性较大的根本原因。研究团队设计了一种干喷湿纺喷丝板位置调节装置，精确地调整了纺丝组件的水平性，保证每块喷丝板上的不同喷丝孔及不同纺丝位喷丝板与凝固浴间的气隙距离完全一致，使液晶纺丝制得纤维的结构均匀性大幅度提高，也大大提高了不同工位生产纤维的结构和性能一致性，纤维性能离散性显著降低。

东华团队经过自主研发，攻克了上百个技术/工艺难题，形成了一系列关键技术，研制了关键装备，实现了具有自主知识产权对位芳纶的稳定化、规模化和清洁化生产。研究成果已申请/授权发明专利60余项，项目整体技术处于国际先进水平。项目形成了年产6000吨芳纶纤维及年产2500吨对位芳纶浆粕和短纤维生产规模，性能赶超国外同类产品水平。产品已成功用于安全防护、光纤光缆、汽车船舶和复合材料等领域，基本满足国内市场需求，并部分出口海外，为我国国防安全、航空航天和工业建设所需关键原料的自主供给做出了重大贡献。