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2018年國家科技進步獎提名項目公示

時間:2018-04-10

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2018年國家科技進步獎提名項目公示

一、 項目名稱:高性能芳綸制備關鍵技術與產業化

二、 提名者及提名意見

提名者:上海市

提名意見:

高性能芳綸包括芳綸II和芳綸III,是產量最大應用最廣的高性能纖維,是國家安全、經濟建設和科技進步不可或缺的重要戰略物資,我國進行近40年技術攻關,長期依賴進口,多種戰略武器裝備研發生產受制于人。項目在國家973計劃等支持下,開展產學研聯合科技攻關,開展了系統基礎研究,揭示了芳綸制備過程的基本科學規律,突破了超高分子量PPTA連續穩定制備、液晶紡絲、高模量化、剛性鏈聚合物溶液紡絲與高倍拉伸等核心關鍵技術,自主設計制造了成套生產裝備,形成具有自主知識產權的高性能芳綸產業化成套技術體系和裝備。在國內4家企業建立多條生產線,全面實現芳綸II和芳綸III產業化,使我國成為少數實現芳綸產業化的國家,使我國多種重要武器裝備生產不再受制于人。

項目產品包括對位芳綸、高模量芳綸、芳綸漿粕、高強、高模F-12芳III纖維等系列產品,并在100多家企業應用,全面實現了芳綸II和芳綸III重要戰略物資的國產化,打破國外技術封鎖,在多種固體火箭發動機殼體、多種型號戰斗機、航空發動機、臨近空間飛艇、多種高超音速發動機防熱材料、飛行員頭盔等武器裝備應用,基本滿足了我國武器裝備生產需求,為新型先進武器裝備的研發打下良好基礎。相關產品正在大型飛機、艦艇等在重大工程項目進行關鍵原材料國產化應用評價。

對照國家科學技術進步獎授獎條件,申報材料內容真實,材料完整,附件齊全,完成人員排序合理。提名該項目申報2018年度國家科技進步二等獎。

三、項目簡介

本項目屬紡織科學技術領域。高性能芳綸包括芳綸II和芳綸III,是國防、航空航天、經濟建設和科技進步等領域不可或缺的國家重要戰略物資,我國進行近40年技術攻關,長期依賴進口,武器裝備生產受制于人,嚴重威脅國家安全。項目在國家973計劃等支持下,強化關鍵科學問題研究,強化關鍵技術突破,強化工程集成和成套裝備研發,全面實現芳綸II和芳綸III的產業化,基本滿足國家需求。主要技術創新如下:

創新點1:系統研究了剛性鏈聚合物制備基本科學問題;攻克了聚合誘導相轉變調控、聚合副反應控制、溶劑回收與高純化、雙螺桿結構設計等關鍵技術;開展工程集成,研發連續聚合成套裝備,建立年產1000噸超高分子量PPTA樹脂生產線,突破了PPTA及其共聚物制備產業化瓶頸,PPTA比濃對數黏度達到9.2 dl/g(國內外6.5 dl/g),在國際上率先實現了超高分子量PPTA樹脂的產業化。

創新點2:利用同步輻射光源等系統研究了剛性鏈PPTA及其共聚物紡絲過程凝聚態結構與微缺陷形成機制和調控方法;提出少量超高分子量PPTA共混液晶紡絲新技術,攻克了液晶紡絲穩定性技術難題;研發了高粘度液晶流體快速溶解、脫泡、過濾新技術,攻克了液晶紡絲降解包芯的難題。研發了包括液晶紡絲成套生產裝備,建立年產1000噸芳綸II生產線,產品達到K29國際先進水平;研發了剛性鏈溶液紡絲成套裝備,建立年產50噸剛性鏈溶液紡絲生產線,生產多種規格的F-12纖維。

創新點3:項目系統研究剛性鏈芳綸纖維高模量化、共聚物纖維高倍拉伸與表面處理過程多級結構與微缺陷調控方法、關鍵技術分子鏈降解調控方法、超臨界輔助優化芳綸纖維與漿粕新方法。建立了年產1000噸高模量芳綸生產線,性能達到杜邦公司Kevlar 49水平,生產和質量穩定,率先實現了高模量芳綸國產化;建立年產500噸高高模量芳綸漿粕生產線,性能達到國外同類水平,分散性更好。建立年產50F12生產線,技術與產品性能達到國際先進水平;

項目申請中國發明專利41件,授權17件,申請并獲得國防發明專利4件,申請PCT專利4件,授權實用新型專利7件;編寫企業標準3個,發表論文27篇,研發了成套生產技術體系和裝備,形成了中國高性能芳綸知識產權體系。

近三年,僅上述4家企業新增產值6.8億,利稅0.47億;項目系列產品替代進口,在100多家企業應用,新增產值約30億;我國每年進口近1噸芳綸,項目成功后,國外壟斷公司降價打壓(從35/噸降到14/噸),間接為下游企業節約幾十億元;經濟效益明顯。

項目實現了芳綸II和芳綸III重要戰略物資的國產化,打破國外技術封鎖和產品壟斷,可廣泛應用于固體火箭發動機殼體、多種型號戰斗機、航空發動機、臨近空間飛艇、多種高超音速發動機防熱材料、飛行員頭盔等武器裝備應用,基本能夠滿足了我國武器裝備研制和生產方面的需求,為新型先進武器裝備的研發提供了關鍵原材料,打下良好的基礎。相關產品正在大型飛機、艦艇等在研重大工程項目進行關鍵原材料國產化的應用評價。

四、客觀評價

1、權威檢測機構評價:項目開發的通用級芳綸和高模量級芳綸纖維經國家紡織制品質量監督檢驗中心總后軍需裝備研究室士兵中心測試,纖維性能標準達到杜邦公司K29,和K49水平,達到國際先進水平。項目開發的芳綸III纖維經國家紡織制品質量監督檢驗中心和北京化工大學測試,纖維性能達到俄羅斯芳綸III的性能水平。

2、鑒定會意見:1)“千噸級對位芳綸纖維制備國產化關鍵技術研究”項目由河北省科技成果轉化服務中心組織鑒定,鑒定意見結論為:“建立了千噸級生產線,實現了穩定化生產;經檢測,產品性能分別達到杜邦公司K29和K49的水平。項目整體達到國際先進水平。產品可替代進口,市場前景廣闊”。2) F-12鑒定會報告:通過對F-12纖維50噸/年生產線性能穩定性技術研究,所生產的產品性能與國外同類纖維相當,能滿足航空、航天用戶的要求,可更廣泛應用于能源、交通、建筑等工程領域……,具有良好的經濟和社會效益,應用前景廣闊。本項目具有創新性、先進性,總體技術達到國際先進水平?!?/span>

3、項目技術查新報告:項目經教育部科技查新工作站(G05)科技查新,結論為:“未見對數比濃粘度高達9.2dl/g的超高分子量PPTA樹脂的制備技術,或超高分子量PPTA液晶紡絲液的制備、過濾脫泡和紡絲技術,或對位芳綸纖維柔性生產技術及其生產線的研究報道”。

4、項目水平查新報告:項目經教育部科技查新工作站(G05)科技查新,結論為:“對位芳綸纖維制備”總體研究成果在該領域處于國際先進水平,其中超高分子量PPTA樹脂產業化制備技術及含超高分子量PPTA液晶紡絲技術處于國際領先水平。

5、行業影響:項目核心內容“超高分子量PPTA樹脂及其高模量芳綸纖維的結構與性能”獲得2014年“中國化學纖維工業協會恒逸基金優秀學術論文”一等獎;項目博士論文獲得中國復合材料學會“2016年度優秀博士論文提名獎”。

6、獲省部級獎勵:1)項目相關內容“超高分子量聚對苯二甲酰對苯二胺及其芳綸纖維制備關鍵技術與生產裝備國產化”,獲得上海市2014年度科技進步一等獎(在該年度31項一等獎排名第);2)項目相關內容“高模量芳綸纖維產業化關鍵技術及其成套裝備研發”,獲得2014年度紡織工業聯合會科技進步一等獎。3)“含雜環的芳香族聚酰胺(F-12纖維產業化技術獲得2014年度內蒙古自治區科技進步一等獎。

7、國家立項支持:1)項目得到國家重大基礎研究計劃(973項目)“高性能芳綸纖維制備過程中的關鍵科學問題”立項支持,項目編號:2011CB06100,承擔單位有東華大學、藍星(成都)新材料有限公司、清華大學、河北硅谷化工有限公司等;2)項目得到國家發改委和河北省發改委立項支持,進行產業化推廣應用;3)芳綸漿粕被列入2017年度國家12個“重要替代產品”計劃;4)超臨界輔助芳綸處理新技術入選2017年度國防科技創新特區計劃,項目名稱“超高性能纖維制備關鍵技術”,項目編號17-163-13-ZT-009-040。5)芳綸III項目獲得國家高技術研究發展計劃(863項目)“新型芳雜環纖維制備關鍵技術研究”課題的立項支持,項目編號:2012A03A212;6)重點產業振興項目,獲得了內蒙古自治區經信委和發改委的立項支持(內發改投字[2011]2299號文件)。

五、推廣應用情況

1、技術應用情況

藍星(成都)新材料有限公司建立1條年產1000噸芳綸生產線,生產穩定,產品性能國際同類產品水平,市場占有率名列前茅;河北硅谷化工有限公司建立1條年產1000噸超高分子量樹脂、液晶紡絲、高模量芳綸及芳綸漿粕生產線,生產穩定,率先實現超高分子量PPTA樹脂產業化,率先實現高模量芳綸國產化,技術與產品性能達到國際先進水平;中芳特纖股份有限公司建立1條年產1000噸對位芳綸生產線,生產穩定,產品性能達到,產品性能達國際同類產品水平;在內蒙古合成化工研究所建立年產50噸高強度芳IIIF-12纖維生產線,技術與產品性能達到國際先進水平。項目全面實現芳綸II和芳綸III產業化。

2、推廣應用情況

項目生產產品包括對位芳綸、高模量芳綸、芳綸漿粕、高強度F-12等系列產品,替代進口產品,在100多家芳綸終端制品生產企業應用,實現了芳綸II和芳綸IIIF-12纖維國產化,替代進口產品,市場占有率不斷提高。

項目實現了芳綸II和芳綸IIIF-12纖維重要戰略物資的國產化,打破國外技術封鎖和產品壟斷,在固體火箭發動機殼體、多種型號戰斗機、航空發動機、臨近空間飛艇、多種高超音速發動機防熱材料、飛行員頭盔等武器裝備應用,基本滿足了我國武器裝備生產需領域實現求,為新型先進武器裝備的研發打下良好基礎,相關產品正在大型飛機、艦艇等在重大工程項目進行關鍵原材料國產化的應用評價。

六、知識產權證明目錄

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七、主要完成人情況

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八、完成單位及創新推廣貢獻

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九、完成人合作關系說明

本項目成果以國家重點基礎研究計劃“高性能芳綸纖維制備過程中的關鍵科學問題”項目編號:2011CB06100、國防科技創新特區計劃“超高性能纖維制備關鍵技術”項目編號:17-163-13-ZT-009-040等多個項目為技術來源,并在4家企業進行產業化。基于國家科技進步獎勵辦法對申報獎項時主要完成人人數限定,及項目個人創新貢獻,確定了10名對本成果創新貢獻最大且無異議的主要完成人,現以10名主要完成人合作關系說明如下:

1完成人余木火,作為東華大學高性能纖維領域領軍人才,擔任項目技術研發和成果轉化總負責人,為項目創新設計及制備、生產工藝方面做出了杰出的貢獻。第10完成人滕翠青副教授為973項目骨干研究人員,為聚合反應過程調控做出創新。第6完成人孔海娟是上海工程技術大學講師,東華大學余木火教授博士生,讀博期間為芳綸973項目骨干研究人員,負責聚合反應、高模量化、超臨界流體輔助改性芳綸等研究,在工作之后繼續進行相關研究,合作開展芳綸高性能化研究。第5完成人庹新林是清華大學教授,芳綸973項目骨干人員,主要是研究芳綸II纖維高活性聚合和高粘度液晶流體紡絲規律;上述4人主要是圍繞973項目開展關鍵科學問題、關鍵技術和關鍵設備已經,并與企業緊密合作,將成果進行轉化,實現產業化。

2完成人宋福如,河北硅谷化工有限公司(芳綸973項目承擔單位)董事長和芳綸II項目的技術負責人之一,擔任公司PPTA纖維的聚合以及紡絲過程中的項目技術負責人和項目策劃人,從生產線的設計和工藝過程的改進等創新方法及技術風險進行了大量的創新性工作;第8完成人宋志強,河北硅谷化工有限公司芳綸生產線的技術負責人和建造經理,主要負責生產線工藝的研究和關鍵裝備的設計和優化。

3完成人馮艷麗,內蒙合成化工研究所(芳綸973項目合作單位,國防創新特區項目承擔單位)擔任F-12項目技術總監,負責F-12纖維生產的小試、中試及工藝放大等技術及工藝的研究、制定與實施;第7完成人李九勝,負責F-12纖維的總負責和技術指導;

第4完成人崔曉靜是藍星(成都)新材料有限公司(芳綸973項目承擔單位)副總經理兼總工程師,主要是負責本公司的年產1000噸芳綸II生產線的設計建設、生產調試、技術升級、產品應用開發、市場推廣;第9完成人孫潛是藍星(成都)新材料有限公司總經理,負責公司的運營管理、生產線的建設、生產過程管理等。


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