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青衿之志,履践致远——烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组

日期:2022-06-20 17:23:52    作者:市场运营部    浏览量:132 次

导语:《墨园时讯》本期人物访问了2021年获得团队奖项的科研项目组,分别是石墨烯玻璃纤维项目组、烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组、石墨烯再生羊毛复合纤维项目组。现将项目组的科研故事分期介绍,今天带大家走近的是烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组。


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芳纶属于国家战略物资,美、日等国垄断了芳纶纤维的供应,军用等级的产品对中国实行禁运。为解决某些我国在航空航天、武器装备上的“卡脖子”问题,BGI与中蓝晨光化工研究院有限公司共同建立了特种纤维联合实验室。烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组由此成立。


一项实验室成功的技术要想放大到能够在生产中使用,需要经过很多“坎儿”。例如有些技术对材料的纯度有要求,而在实验室能够轻易达到的纯度,在生产阶段就变得极为难以控制。这些“坎儿”需要科研机构和企业共同克服,必不可少的是一支过硬的技术队伍,还需要有一定的资金支持,更要有承受失败的能力和勇气。


夯基垒台,实干为要


烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组小试工艺探索大约经历了1年左右时间。首先对芳纶Ⅲ纤维的结构和失效机理进行了仔细的学习和研究,进而提出了几种典型的复合结构,来实现复合纤维的强韧化。


纺丝线工艺探索及改进前期,纺丝线的各步骤及工艺都处于探索初期,纤维的纺丝断裂强度仅能达到25cN/dtex左右,离目标值35cN/dtex相距甚远。挫折并没有让项目组退缩,远大的抱负不可能一蹴而就,只有一步一个脚印踏踏实实地干下去,才有可能见到曙光。


2021年5月至10月,项目组成员几乎每周都要纺丝3-5天。每天纺丝8-10h,因为要对纺丝线的各段拉伸倍率及张力进行联动调试,期间都极少有时间坐下休息,甚至中午吃饭时间都是同组同事互相替换,实现全过程实时掌控。纺丝热通道400℃的高温,进入6月份之后室内温度达到35℃,体感温度甚至可以到达40℃,汗流浃背已成常态。在这样的条件下进行了近半年之久的小纺丝线工艺探索,包括负拉伸、一级拉伸、二级拉伸、热拉伸的倍率和每段的张力都要进行调试。期间还进行了设备的改进,凝固浴浓度和温度的改进等等。终于功夫不负有心人,纤维的断裂强度从25cN/dtex提升到了35cN/dtex。


迎难而上,砥砺前行


经过反复实验验证,性能提升效果得到了合作方中蓝晨光的认可,并共同探讨提出了中试放大计划。然而,中试放大的困难远超想象,它不仅是体量上从克级到公斤级的突破,更多地是从成本、设备、安全及环境的影响等因素考虑。在实验室里,所用的仪器基本都是玻璃,所以在反应材质上并不需要考虑太多。而中试则要考虑反应液是否有酸性,是否有强腐蚀性,是否容易产生静电,是否容易凝固等问题。其次,还要考虑搅拌效果、加热方式、后处理等,这些小试里并不显现的问题到中试里都要一一考虑。在理想与现实的夹缝中,烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组为无数细枝末节的问题,想出路、试方案、测结果。


团队前期的公斤级实验每2-3个月就会在工厂里进行一次,后期还与合作方在研究院301共建了百公斤级中试产线。往返成都的里程在累积到上万公里后,项目组终于在2021年底迎来了吨级放大的机会。半个多月的时间里,团队成员驻扎工厂一线,与有经验的老员工一起在车间操作、探讨。肩扛手抬几十公斤的原料、通宵监测反应进程已经习以为常。目前,百公斤级复合纤维产品的力学性能测试达到令人惊喜的效果,具体的应用性能评测也在稳步推进中。在军用等级的芳纶产品禁运的现实面前,烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组怀抱青衿之志,在科技成果转化道路上行而不辍,成功将烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维性能达到国际领先水平。 


编辑:刘晓婧

素材提供:烯碳/芳纶Ⅲ复合纤维工艺项目组

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