2024纺织科技奖 | 天鼎丰：为夯实世纪工程的“基石”贡献纺织力量

时事 2024-12-17 12:13 北京

引导关注

编者按

2024年中国纺织工业联合会科学技术奖近日揭晓，59个项目获表彰。这一奖项代表了我国纺织科技领域的最高荣誉，这些创新成果也是我国纺织行业科技创新水平的卓越代表。本报对部分获奖项目进行报道，与读者分享这些项目的奋斗与突破。

“我们研制的高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布可以在pH值4-9的土壤环境中最少使用100年。”近日，2024年“纺织之光”中国纺织工业联合会科技进步奖一等奖——“高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布制备关键技术及产业化”项目主要完成单位负责人——东方雨虹控股副总裁兼天鼎丰控股有限公司董事长向锋接受《中国纺织报》记者专访时这样表示。

高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布具有高强度、高延伸、耐腐蚀、耐磨损等优势，是海防岛礁、航母军港、边防工事、军事隧道、战机起降跑道等尖端国防领域，以及海洋港口、堤岸防护、高铁、公路、民航机场、垃圾填埋场等国计民生领域急需的关键土工建设材料。项目研发的成功使天鼎丰控股有限公司（以下简称“天鼎丰公司”）成为国内首家规模生产高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布的企业，实现了产品的生产规模与差别化、高性能与高附加值的统一，有力推动了行业技术进步，是产业用纺织品在土工建设领域应用的典范。

耐老化是百年工程的基础

从天安门出发，沿中轴线向南46公里，是我国最大的机场——北京大兴国际机场。在机场跑道和停机坪的建设中，铺设了300万平方米由天鼎丰公司研制的道面隔离高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布。该项目成果突破了国外技术的垄断，为大兴机场建设创造98%的国产化率贡献了纺织力量。

北京大兴国际机场的建设中，铺设了300万平方米由天鼎丰公司研制的高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布。

“千年大计，首先必须夯实基础。”回想起立项7年来，在高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布的原料开发及研制中经历的技术挑战，向锋感慨良多。多年来，天鼎丰公司攻克了聚丙烯材料中叔碳原子因紫外光引发的不稳定性而导致土工布使用寿命急剧衰减的工程安全隐患难题；摆脱了聚丙烯熔体固化成纤过程中传统侧吹风气流冷却的弊端，实现了长丝高强与粗旦的协同优化，从而解决了长丝摆丝铺网过程中，聚丙烯土工布产品纵/横向强度差异大的问题；攻克了因聚丙烯长丝表面携带大量静电荷所导致的针刺固结率下降的难题，大大提高了土工布的力学强度；攻克了拉幅定型机在热定型过程中难以确保热量均匀分布的难题，避免了高幅宽土工布在拉伸作用下形成结构性缺陷，满足了重大工程应用的严苛环境服役要求。

聚丙烯长丝针刺土工布

7年来，在国家重点研发计划课题“高强抗老化土工材料多重结构复合加工关键技术研究”和中国纺织工业联合会科技指导性项目“高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布制备关键技术及产业化”的加持下，天鼎丰公司在聚丙烯微量改性、长丝缓冷固化－多级复合牵伸及其动态铺网、长丝高效润滑及低损固结、高均匀性双向拉伸热定型等关键技术和装备上取得了重大突破，形成了一整套具有自主知识产权的高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布生产技术体系，彻底改变了完全依赖进口的局面。

“聚丙烯分子链中存在大量不稳定叔碳原子，在紫外光下易脱氢生成叔碳自由基，引发连锁化学反应，是导致聚丙烯土工布使用寿命无法满足机场、铁路等重大工程服役要求的主因。”谈到项目首要的创新点，向锋表示，天鼎丰公司在对高纯度聚丙烯专用紫外吸收剂自主研制的基础上，研发出耐老化聚丙烯微量聚合协同改性关键技术，制备出紫外光稳定的改性聚丙烯母粒，并开发出耐老化改性聚丙烯土工布。“实验室测试显示，与普通聚丙烯土工布相比，我们研制的耐老化土工布纵横向断裂强度保持率由0.07%提升至99%；将二者直接暴露在室外自然环境进行老化测试，9个月后普通聚丙烯土工布已完全粉化，而改性聚丙烯土工布纵横向断裂强度保持率仍高达95%。”向锋说。

高强度是坚固工程的核心

2022年7月，引江补汉工程开工，拉开了我国南水北调后续工程建设的序幕。迄今为止，天鼎丰公司已为南水北调这个世界规模最大的调水工程提供了175万平方米的河道防渗反滤高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布，为南水北调高质量建设提供了安全保障。

天鼎丰公司研发生产的高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布应用在引江济淮工程中。

“纺粘长丝力学强度和长丝纤度粗旦确保了土工布优异的高承载力和透水与反滤性能，防止水流的冲刷与淤堵，是工程坚固安全稳定的必要条件和核心要素。”谈到产业化制备高强粗旦聚丙烯长丝及其各向同性土工布时，在牵伸和铺网工艺中的创新点，向锋告诉记者，天鼎丰公司开发了长丝纤度粗旦化的缓冷固化技术，研制出气流均匀缓冷固化系统，攻克了粗旦聚丙烯长丝在牵伸工序中过冷断头的难题，产业化制备出直径不匀率小于10%的粗旦聚丙烯长丝；研发了粗旦长丝结晶可控的多级复合牵伸增强技术，研制了倍数及温度可调控机械牵伸及气流牵伸的多级复合系统，产业化制备出纤度为4-14旦、强度≥3.5cN/dtex的高强粗旦聚丙烯长丝；创建了长丝各向同性分布的动态摆丝铺网系统，开发了高精度调控长丝铺网均匀性的摆幅动态摆丝装置，产业化制备出聚丙烯长丝取向度均匀分布、纤网纵横向强度均匀性高度各向同性的土工布。“与传统工艺相比，我们研发的创新工艺和设备可实现侧吹风冷却能耗降低28%、同强度下长丝用量减少23%、同强度下产品克重降低15%等指标。”向锋说。

项目成果应用于东营港10万吨航道工程中。

粗旦聚丙烯长丝比表面积大且携带大量电荷，在静电释放热量作用下，极易在牵伸和铺网的后续固结加工过程中与刺针摩擦造成长丝断裂，导致针刺固结率下降、产品质量降低。为此，项目团队通过润滑、针刺工序的创新来提高长丝铺网后的固结增强，研发了粗旦聚丙烯纺粘长丝高效润滑技术，研制了磷酸酯润滑助剂，在长丝外部构筑了稳态减阻界面，有效减少了静电热量积聚，避免了长丝熔融断裂；开发了粗旦PP纺粘长丝低损润滑固结技术，创建了低损柔性化针刺固结体系，研发了雾化喷淋－扩散浸渍协同式润滑技术，使长丝柔性缠结抱合。“我们研发的粗旦聚丙烯纺粘长丝高效润滑及低损柔性化固结技术实现了100-1000克/平方米全系列聚丙烯土工布断裂强度均高于75N‧m^-1/g‧m^-2，同克重下产品强度提升35%，充分满足了各类重大工程需求。”向锋说。

产业化是重大工程的保障

从世界最长贯穿流动沙漠等级公路——新疆公路490万平方米聚丙烯长丝防裂基布到北海白水塘生活垃圾处理36万平方米防渗膜增强隔离聚丙烯土工布的铺设；从东非吉布提港240万平方米边坡防护、隔离排水聚丙烯土工布到东南亚首条高铁——雅万高速铁路184万平方米轨道隔离聚丙烯土工布的铺设……天鼎丰公司开发的高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布系列产品已推广至23个国内外重大工程，总计应用面积超1亿平方米。

天鼎丰公司研发的聚丙烯长丝防裂基布应用于新疆公路大中修项目中。

“我们攻克了高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布产业化技术瓶颈，建成了国内首条产能达8000吨/年的高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布生产线；土工布幅宽达6米。”谈到以高均匀性双向拉伸热定型关键技术来提升宽幅土工布在产业化拉伸热定型工序中的结构稳定性与力学强度这个创新点，向锋表示，项目团队研发了风温高均匀性热空气导流技术，创建了热空气导流系统，通过燃烧器交叉配置和异形导流孔结构设计，提高了空气流动与传热效率，实现土工布幅宽方向受热均匀且各区段拉伸比例一致，热定型温度偏差＜1℃，开发出全幅宽均匀扩展的土工布产品；开发了大分子重排结晶热定型技术，提高了长丝结晶完整性，攻克了热定型后土工布力学强度降低、离散性大的难题，实现各向同性的土工布产业化制备。

“近3年来，项目新增产值14.69亿元，利润2.31亿元，为国家节省了大量外汇。”谈到聚丙烯纺粘针刺土工布项目的经济效益和成就，向锋表示，在机场领域，薄型产品可作为机场跑道隔离层应用于机场建设，通过定制化研发生产，公司还开发出超薄、高抗拉强度的产品，可完全满足机场水泥道面的技术指标要求；在铁路领域，厚型产品常作为铁路轨道隔离反滤层应用于铁路建设，产品已在贵南高铁、池黄高铁、雅万高铁、孟加拉国铁路、亚吉铁路等工程项目中进行了示范应用，总计使用面积为2100余万平方米；在水利领域，得益于优异的耐酸碱、垂直渗透和抗冻融特性，产品在护坡、护底、防冲蚀等方面发挥关键作用。公司开发的相关产品还在南水北调、引江济淮工程、东营港10万吨航道、东非吉布提自由港、上海临港河道治理等重点工程中进行应用推广，总计使用面积为900余万平方米；在公路领域，产品以其优异的力学性能在减少公路反射裂缝、延长公路服役寿命方面起关键作用。项目开发的聚丙烯长丝防水防裂基布已广泛应用于新疆公路、湖北随岳高速、武黄高速、山西长晋高速、安徽天长天汊一级公路等数十条公路维护工程，累计用量超5000万平方米。“实践证明，高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布完全满足了重大工程需求，打破了我国高强粗旦聚丙烯纺粘针刺土工布长期依赖进口的局面，为现代化基础设施体系建设提供有力支撑。”向锋说。

撰文 / 本报记者席萍

编辑 / 王丹阳

中国纺织报

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