石墨烯在功能纖維中的應(yīng)用經(jīng)濟與社會效益顯著

01

項目名稱：

石墨烯在功能纖維中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

完成單位：

濟南圣泉集團股份有限公司、東華大學(xué)、青島大學(xué)、黑龍江大學(xué)

綜合指數(shù)：

3.38%

紡織品越來越關(guān)注產(chǎn)品的功能與生態(tài)、滿足人體大健康的發(fā)展方向。2014年，我國紡織品行業(yè)產(chǎn)值達6萬億元，其中功能性紡織品產(chǎn)值近4000億元。近三年來，年均增長率3.8%，行業(yè)發(fā)展迅速，前景廣闊?！笆┰诠δ芾w維中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項目以玉米芯纖維素為原料，采用“基團配位組裝”法制備石墨烯材料，并將其用于功能性紡織品的制備中，在全球范圍內(nèi)創(chuàng)造了石墨烯在消費品領(lǐng)域商業(yè)化應(yīng)用的先例。

石墨烯滌綸長絲。

據(jù)介紹，該項目突破了生物基石墨烯配位組裝析炭、催化熱裂解、精制分散關(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)了石墨烯表面改性及在聚合物中的分散技術(shù)，解決了石墨烯在再生纖維素纖維、滌綸短纖維與錦綸6紡絲過程中易團聚、品質(zhì)控制困難等問題；開發(fā)了專用組件過濾技術(shù)，制備了石墨烯改性再生纖維素纖維、滌綸短纖維與錦綸6長絲，開發(fā)了石墨烯改性纖維高效紡紗系列加工技術(shù)、織物與染整技術(shù)，建立了石墨烯功能紡織品成型加工技術(shù)體系。

項目研發(fā)的生物質(zhì)石墨烯具有制備成本低、產(chǎn)品純度高、尺寸均勻、薄片層等特性，是傳統(tǒng)石墨烯制備方法所達不到的。同時，其不僅具有一般石墨烯的良好特性，如熱傳導(dǎo)性、導(dǎo)電性等，還具有自己獨特的性能，如低溫遠紅外功能、抗菌抑菌功能等。此外，項目采用的生產(chǎn)工藝無污染、無化學(xué)物質(zhì)殘留，達到了綠色生產(chǎn)制造的要求。項目授權(quán)國家發(fā)明專利11項，實用新型專利3項，具有完整的知識產(chǎn)權(quán)體系。

據(jù)了解，該項目建立了年產(chǎn)200噸生物基石墨烯材料的生產(chǎn)線，年產(chǎn)2000 噸的石墨烯功能聚合物母粒生產(chǎn)線，可紡性良好，賦予纖維遠紅外、抑菌、抗靜電、防紫外等復(fù)合功能。并且，由生物質(zhì)石墨烯制備的“內(nèi)暖”系列新材料及多功能服飾，主要技術(shù)指標及性能國際領(lǐng)先，是服裝領(lǐng)域的一次革命。項目產(chǎn)品在服飾、家紡、輕工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

建筑加固用碳纖維布產(chǎn)量與質(zhì)量均獲提升

02

項目名稱：

建筑加固用碳纖維布

完成單位：

海寧安捷復(fù)合材料有限責任公司

綜合指數(shù)：

2.81%

經(jīng)過對傳統(tǒng)編織機的研究與改進，海寧安捷復(fù)合材料有限責任公司成功研發(fā)了“建筑加固用碳纖維布”項目，大大提高了碳纖維布的產(chǎn)量以及質(zhì)量，產(chǎn)品不僅材質(zhì)輕，而且具有極高的強度，耐酸堿，耐自然元素的腐蝕和電磁中性等。不論是在施工成本還是材料使用費上相對鋼板都具有較好的經(jīng)濟性。該項目榮獲了海寧市科學(xué)技術(shù)進步獎三等獎、嘉興市科學(xué)技術(shù)進步獎三等獎、浙江省省級工業(yè)新產(chǎn)品等多個獎項。

據(jù)悉，建筑加固用碳纖維布以碳纖維為增強材料，以熱熔線為輔助材料，經(jīng)經(jīng)線緯線編織工藝和加熱固化處理形成的一種新型復(fù)合材料。其中，碳纖維提供了碳纖維布所需要的高強度，熱熔線使碳纖維紗線固定不脫落。

該項目在織造過程中對紗架的改造和對劍桿機的改造。紗架包括支架、設(shè)于支架上的若干組紗輪以及剎車組件。剎車組件包括了剎車輪、剎車桿與剎車帶。剎車帶在抱緊剎車輪時在剎車輪上產(chǎn)生阻尼力矩，而織布機在牽引紗束從紗輪上退繞的同時在紗輪上產(chǎn)生牽引力矩，退繞的紗束在牽引力矩與阻尼力矩的共同作用下產(chǎn)生張力而繃直。但隨著紗輪上紗線圈數(shù)的減少，牽引力矩隨之下降，剎車帶在剎車桿的牽引下改變與剎車輪的抱緊程度，對紗輪轉(zhuǎn)動時的阻尼力矩進行調(diào)整，使紗束上一直保持均勻、穩(wěn)定的張力。

劍桿機改進結(jié)構(gòu)包括劍桿機本體，劍桿機本體的紗線入口側(cè)設(shè)有的紗線張力調(diào)節(jié)裝置。其中紗線張力調(diào)節(jié)裝置還包括了架體，架體上靠紗架側(cè)設(shè)有入紗導(dǎo)輥，靠近劍桿機本體的紗線入口側(cè)設(shè)有的調(diào)節(jié)輥，入紗輥和調(diào)節(jié)輥間還設(shè)有中間輥。劍桿機在運行過程中對劍桿機入口側(cè)的紗線具有很好的張力調(diào)節(jié)作用，提高了碳纖維布的編織質(zhì)量，結(jié)構(gòu)簡潔巧妙，成本低，同時可靈敏快速的感應(yīng)紗線是否有斷線，如有斷線即時停機，減少產(chǎn)品報廢比例。

建筑加固用碳纖維布。

建筑加固用碳纖維布不論是在潮濕的地區(qū)還是在酸堿環(huán)境惡劣的地區(qū)都具備較好的耐腐蝕性，其用于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)加固時使用壽命普遍長于傳統(tǒng)鋼板。很大程度上減少了橋梁路面后期保養(yǎng)的費用。對工程造價而言，不但能簡化施工難度、提高施工效率、縮短施工周期，節(jié)約15%以上的材料使用費，同時房屋橋梁的有效負載的大幅度提升，使用壽命延長，從而降低施工單位的維護成本。

產(chǎn)品投放市場后，計劃年銷售18萬平方米的建筑加固用碳纖維布，項目達產(chǎn)年銷售收入900萬元，利潤總額297.56萬元，利稅總額297.56萬元。

單向?qū)窨旄蓤D文針織面料經(jīng)濟效益顯著

03

項目名稱：

單向?qū)窨旄蓤D文針織面料研發(fā)

完成單位：

泉州海天材料科技股份有限公司

綜合指數(shù)：

1.74%

目前，以單向?qū)?、快干、具有隱形花紋圖案效應(yīng)等為主要特征的針織面料系列產(chǎn)品深受市場歡迎。由泉州海天材料科技股份有限公司（以下簡稱“泉州海天”）完成的“單向?qū)窨旄蓤D文針織面料研發(fā)”項目采用具有特殊截面的吸濕排汗性能的新型高親水纖維作為織物的原料，并運用特定的印花工藝，制備方法簡單，設(shè)備投入低。

據(jù)介紹，該項目研發(fā)了8大系列21款高親水生物基異截面聚酯長絲純織/與不同原料交織、不同織物組織結(jié)構(gòu)、不同顏色、不同隱形花紋圖案的單向?qū)窨旄舍樋椕媪袭a(chǎn)品，在高親水生物基異截面聚酯長絲純織/交織優(yōu)選，緯編針織面料組織結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備，單向?qū)窨旄捎』ɑㄐ?、印花涂覆工藝等染整工藝設(shè)計與制備，單向?qū)窨旄尚阅苎芯康确矫嫘纬珊诵暮图蓜?chuàng)新，項目已獲得國家發(fā)明專利1項。

該項目技術(shù)成熟，已形成企業(yè)生產(chǎn)規(guī)范，所開發(fā)的單向?qū)窨旄蓤D文針織面料不僅具有良好的服用舒適性能，且單向?qū)裥阅?、吸濕性能、速干性能等已通過國家專業(yè)檢測機構(gòu)檢測，達到的主要技術(shù)指標：洗滌前后的單向傳遞指數(shù)≥200，芯吸高度≥60mm，吸水率≥150%，透濕率≥8000g/m2d。

其中，新型高親水纖維面料與人體的相容性好，符合健康環(huán)保的要求，并具有持久良好的導(dǎo)濕、干爽性能，適于制作中高檔運動系列針織服裝，已在10余家針織運動服裝品牌上得到應(yīng)用，累計銷售單向?qū)窨旄蓤D文針織面料1732噸，新增銷售收入10857萬元，新增利潤1558萬元，經(jīng)濟效益顯著。

泉州海天作為國內(nèi)功能性面料集成創(chuàng)新的領(lǐng)先企業(yè)之一，其在吸濕速干（CoolDry）、新型生物基纖維（PDT、PTT）的開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域居于國內(nèi)領(lǐng)先地位。目前泉州海天已形成CoolDry?吸濕速干、Corntec?生物基PTT、Sunlite?中空保暖、Ecorona?再生滌綸、Hytech?高科技功能性、Socorna?植物源PDT、Sofeel?防水速干、POLALITE?高性能保暖、UNIDRY?水悅動等多系列產(chǎn)品。

單向?qū)窨旄蓤D文針織面料。

IR微元素抗菌新材料開啟抗菌新方向

04

項目名稱：

IR微元素抗菌新材料

完成單位：

深圳市御通科技有限公司

綜合指數(shù)：

1.70%

由深圳市御通科技有限公司研發(fā)的“IR微元素抗菌新材料項目”，采用綠色環(huán)保的天然纖維為原料，通過無機抗菌技術(shù)處理，使材料具有永久抗菌的功能，其抗菌率可達99%。

據(jù)悉，IR微元素技術(shù)是一種復(fù)合無機抗菌技術(shù)，在天然纖維和紗線上，加載天然礦物抗菌元素，實現(xiàn)抗菌目標，屬于纖維前處理技術(shù)。天然纖維本身就擁有柔軟舒適性、耐久性、透氣性、純凈性等優(yōu)點，棉等天然紗線經(jīng)IR技術(shù)處理后，纖維則更加柔軟舒適，棉產(chǎn)品也不易僵硬板結(jié)。

永久抗菌是IR微元素技術(shù)最突出的特性，該處理技術(shù)對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌的抑菌率均超過99%。經(jīng)測試，在水洗99次之后，IR微元素抗菌材料依舊能保持99%的抑菌率。其滅菌原理是游離式殺菌，遇到細菌能夠有效釋放殺菌，破壞細菌的細胞膜、細胞壁和細胞核，實現(xiàn)徹底殺滅細菌。該技術(shù)產(chǎn)品在達到并超過國家最高3A抗菌標準前提下（FZ/T 73023-2006），還能達到如下指標：符合GB 18401-2010國家紡織品產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范、GB 18885-2009生態(tài)紡織品標準、FZ/T 73025-2013嬰幼兒針織服飾標準、GB/T 31713-2015抗菌紡織品安全性衛(wèi)生要求。

IR微元素抗菌材料對真菌抑制效果尤佳。穿著使用該材料織造的襪子對腳部皮炎、濕疹、瘙癢等真菌類皮膚疾患具有很好的抑制作用，效果極佳。穿著使用該材料織造的內(nèi)衣對私密皮膚、婦科健康等起到健康護理作用。嬰兒穿著，則能夠?qū)ζつw敏感、紅疹等問題能起改善和預(yù)防作用。

IR微元素抗菌襪。

綠色環(huán)保是其另一大特性。IR微元素抗菌材料從原料、織造到廢水處理整個生產(chǎn)過程無污染、無排放、無異味，助劑可循環(huán)使用，環(huán)保高效。其使用的抗菌劑是從天然礦物元素中提取而來，采用的天然纖維原料可快速降解，不會對環(huán)境造成破壞。去年10月，深圳市御通科技有限公司還被選入中國印染行業(yè)節(jié)能減排先進技術(shù)推薦企業(yè)，其污水處理技術(shù)體系也是國家重點用水企業(yè)水效領(lǐng)跑者，在產(chǎn)品取水量、水重復(fù)利用率等水效指標領(lǐng)先同行業(yè)其他企業(yè)。

IR微元素抗菌材料的應(yīng)用范圍極為廣泛，以該材料為基礎(chǔ)，織成的紗線可用于織造天絲面料、針織面料、梭織面料、無紡布、IR抗菌黏膠纖維以及其他混紡面料等，并常用在內(nèi)衣、嬰童服飾、家紡、衛(wèi)生用品、襪子、寵物用品、醫(yī)療用品、軍工用品等領(lǐng)域。

低熔點特種長絲關(guān)鍵技術(shù)獲突破

05

項目名稱：

低熔點特種長絲的研制及產(chǎn)業(yè)化

完成單位：

凱泰特種纖維科技有限公司、紹興文理學(xué)院

綜合指數(shù)：

1.54%

近年來，隨著消費者環(huán)保意識的增強，對產(chǎn)品的綠色環(huán)保要求也越來越高，用無污染又有相同功能的產(chǎn)品替代化學(xué)粘合劑已成為粘合領(lǐng)域研發(fā)的最終目標。由凱泰特種纖維科技有限公司和紹興文理學(xué)院共同完成的“低熔點特種長絲的研制及產(chǎn)業(yè)化”項目，通過在原料、紡絲、熱粘合、后道應(yīng)用等方面集成創(chuàng)新，成功制得聚酯或聚酰胺超低熔點單復(fù)絲，很好的滿足了高檔紡織品的需求，被譽為“綠色膠粘劑”。

超低熔點纖維尤其是長絲生產(chǎn)存在聚合工藝不成熟、紡絲技術(shù)難攻克、產(chǎn)品結(jié)晶冷卻成型難度大等諸多問題，導(dǎo)致國內(nèi)鮮有企業(yè)能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，全部依靠進口，而且價格昂貴。為此，凱泰特種纖維科技有限公司在自有資金和市科研項目資金的資助下，歷時3年，在超低熔點纖維研發(fā)上取得了重大技術(shù)突破。

低熔點特種長絲制造的空調(diào)過濾網(wǎng)。

一是根據(jù)超低熔點長絲紡絲特殊要求，通過改性劑的優(yōu)選、原料的匹配、工藝的優(yōu)化及聚酯或聚酰胺結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計，并借助先進表征手段，確立了添加不同組份及添加量與共聚物的熔點、結(jié)晶性能、流變性能等之間的相關(guān)性，優(yōu)化工藝條件，成功制得熔點在80℃～220℃、可紡性好的系列熱熔聚酯或聚酰胺，在此基礎(chǔ)上，建立了長絲級熱熔聚酯或聚酰胺的指標測試體系，為原料的優(yōu)選提供理論依據(jù)。

二是通過加裝三級真空干燥裝置，使干燥真空度達到-0.06MPa以下，保證了切片的干燥效果；通過加裝熱輥，實現(xiàn)三級拉伸，使纖維強度明顯提高；通過數(shù)字化技術(shù)改造溫控方式，使紡絲溫度波動在±1.0℃內(nèi)；采用一步法皮芯復(fù)合長絲紡絲技術(shù)，并對干燥、紡絲、皮芯組份及復(fù)合比、拉伸、卷繞等條件的優(yōu)化組合，形成最佳系列工藝配方，制得了纖度在22dtex～333dtex不同規(guī)格、不同熔點的系列超低熔點復(fù)絲。

三是成功的將常規(guī)倍捻機改造成熱粘合設(shè)備，并對粘合工藝進行了精密控制，使皮芯型復(fù)絲互粘成一根島嶼型截面的熱熔單絲，攻克了低熔點聚酯或聚酰胺不能紡粗旦單絲的難題，達到了降低成本、拓展產(chǎn)品用途的目的，并可根據(jù)需要制得22dtex～666dtex范圍內(nèi)任意規(guī)格的單絲。同時，項目購入熱軋機、電腦橫機等設(shè)備，深入的研究了低熔點纖維的熱收縮及產(chǎn)品應(yīng)用情況。

經(jīng)鑒定，項目工藝技術(shù)處于國際先進水平，已申請專利2件，撰寫論文1篇，制訂企業(yè)標準2項，獲得國家商標注冊證2項。項目產(chǎn)品已通過德國“信心紡織品”認證，并榮獲中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技進步獎二等獎，低熔點聚酯纖維成功入圍2017/2018中國纖維流行趨勢。2013年-2017年，項目已累計實現(xiàn)銷售收入1億元，新增利稅900萬元，經(jīng)濟與社會效益顯著。

絲綢數(shù)碼印花工程改造全面提升產(chǎn)品品質(zhì)

06

項目名稱：

絲綢數(shù)碼印花工程改造

完成單位：

萬事利集團有限公司、浙江理工大學(xué)

綜合指數(shù)：

1.07%

數(shù)碼噴墨印花技術(shù)是20世紀90年代國際上出現(xiàn)的最新印花技術(shù)，不僅實現(xiàn)了低污染，適應(yīng)了小批量、多品種和按需制造的生產(chǎn)模式，而且極大地豐富了圖案花型的設(shè)計方式。特別是絲綢產(chǎn)品，更是以小批量、多品種的著稱。由萬事利集團有限公司、浙江理工大學(xué)共同完成的“絲綢數(shù)碼印花工程改造”項目，建立了一套較為完善的數(shù)碼印花技術(shù)體系，全面提升了數(shù)碼印花的品質(zhì)，其絲綢數(shù)碼印花技術(shù)達到國內(nèi)同行領(lǐng)先水平。

據(jù)介紹，該項目引進了多項先進技術(shù)，包括：超高速導(dǎo)帶數(shù)碼噴墨印花技術(shù)、色彩存儲計算機控制技術(shù)、生產(chǎn)廢水循環(huán)利用技術(shù)。針對數(shù)碼噴墨印花存在的眾多問題，項目通過篩選或研發(fā)不同數(shù)碼印花墨水，引進不同機型（噴嘴）數(shù)碼印花機，購置專用的數(shù)碼印花蒸化、水洗和整理設(shè)備，探索出不同噴嘴對不同花型、不同織物適應(yīng)性的規(guī)律。數(shù)碼噴墨印花技術(shù)與計算機輔助設(shè)計技術(shù)，大幅提高了絲綢產(chǎn)品的附加值。

與傳統(tǒng)印花方式完全不同，數(shù)碼噴墨印花技術(shù)不需要制版，減少了傳統(tǒng)印花所需制網(wǎng)、配色調(diào)漿、刮印等工藝流程，也無需使用傳統(tǒng)印花所需的制網(wǎng)機、上膠機、感光機、烘房等設(shè)備，而是直接通過單臺計算機控制機械運作，把輸入在電腦內(nèi)的打印圖案完美地呈現(xiàn)出來。

絲綢印花織物。

國產(chǎn)數(shù)碼印花機配合萬事利的專利墨水和噴頭技術(shù)，1小時能生產(chǎn)200米印花織物，可以更好地滿足市場對于絲綢印花織物的需求。相比傳統(tǒng)印染技術(shù)，該技術(shù)不僅在工作效率上有明顯優(yōu)勢，能耗也大大降低。其中，染料消耗節(jié)約85%，耗水減少30%，耗電減少45%，單位水處理成本下降30%，數(shù)碼印花每萬元產(chǎn)值綜合能耗只有傳統(tǒng)印花的1/10。

通過計算機輸入數(shù)字形式來控制打印噴頭作業(yè)的方式，完全實現(xiàn)按需噴印，染料用量僅為傳統(tǒng)印花的40%，其中僅有5%的染料被水洗掉，而傳統(tǒng)印花將有70%的染料被水洗掉。作為一種綠色技術(shù)，項目通過生產(chǎn)廢水循環(huán)利用技術(shù)將生產(chǎn)過程中的廢水回收利用，不僅降低能耗、節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，更有效減少了生產(chǎn)廢水對環(huán)境的污染，真正實現(xiàn)了節(jié)能減排。