14万根高性能聚乙烯纤维撑起港珠澳大桥
发表时间:2018-11-07    作者:董雅琪/崔书健  发表评论()

  历时9年打造的总价值超千亿元的港珠澳大桥,集结了桥梁、人工岛和隧道于一体,全长55公里,是世界总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的跨海大桥;其设计使用寿命长达120年,打破了世界上同类型桥梁的“百年惯例”。

  “一桥连三地,天堑变通途”。作为连接港珠澳的超大型跨海通道,这座盘踞在伶仃洋上的巨龙集合了中国千千万万研发人员的心血和脑力,被评为“新世界七大奇迹之一”。这其中,纺织行业也起到了重要作用。

  比强度和比模量最高的纤维

  为使桥体更牢固,港珠澳大桥吊装使用的缆绳一共由14万根高性能聚乙烯纤维组成,目的是为了吊装重约6000吨的钢结构混凝土预制件,来完成港珠澳大桥岛隧工程海底隧道的最终接头。

  据中纺院高性能聚乙烯纤维开发团队介绍,这些吊起港珠澳大桥的高性能绳索由超高分子量聚乙烯纤维(又称高性能聚乙烯纤维)制成,采用的是高性能聚乙烯纤维干法纺丝成套技术,该技术由中石化南京化工研究院有限公司和中国纺织科学研究院有限公司(以下简称“中纺院”)共同研发完成。

  高性能聚乙烯纤维是目前所知比强度和比模量最高的纤维,具有高强高模、质轻(密度小于1)、高能量吸收、化学稳定、耐水、耐光、耐疲劳、耐磨损、耐弯曲、耐低温、电波易透射等诸多优良特性,并与碳纤维、芳纶并称为三大高性能纤维。凭借自身的极佳性能,高性能聚乙烯纤维在国防军工、民用工业领域中如鱼得水,同时也是强国强军的重要战略物资。如直升飞机、坦克和舰船的装甲防护板、雷达的防护外壳罩、导弹罩、航天飞机着陆的减速降落伞和飞机上悬吊重物的绳索等等都能看到它的身影。

  此外,在桥梁和其他建筑上,聚乙烯纤维还可以被用来作为混凝土增强材料。在环保当道之时,这种将绿色可持续的理念融入到新材料中已经成为了大势所趋。正基于此,在诸如隧道、大坝、铁路高架上,它的价值也愈发得到体现。

  港珠澳大桥的庞大工程,从科研阶段到开工建设再到建成,科技创新的理念贯穿始终,这为我国未来交通建设行业的自主创新、技术进步起到了巨大的引领作用,也为纺织新材料在交通领域的创新应用提供了广阔舞台。

  持续研发寻求新突破

  据介绍,“高性能聚乙烯纤维干法纺丝成套技术”项目的开展,共经历了2000年~2002年小试,2002年~2006年扩试,2007年~2009年工业化,2009年进一步发展至今4个阶段。

  其中2000年~2002年,小试“超高分子量聚乙烯纤维研究及技术开发”项目在北京进行,由中纺院完成。“高性能聚乙烯纤维干法纺成套技术开发”(中纺院承担国家863计划)在江苏南京进行,在此过程中,同时与南化集团研究院合作,在南京开展“30t/a高性能聚乙烯纤维干法纺丝扩大试验”;工业化“300t/a高性能聚乙烯纤维干法纺丝工业化成套技术”项目则在江苏仪征进行,由中国石化仪征化纤有限责任公司、南化集团研究院、中纺院共同立项、承担完成并通过鉴定。干法产品成功地打入国内市场,这在国产高性能聚乙烯纤维干法纺丝领域无疑是一个巨大的突破。2009年至今,仪征化纤利用此技术,在仪征先后建立2300吨/年干法纺丝生产线。

  据记者了解,目前国内外高性能聚乙烯纤维的生产有干法和湿法两种路线。湿法技术采用连续多级萃取工序,需要大量溶剂、萃取剂,而该项目所用的干法技术不需要采用大量萃取剂,生产过程更加安全环保,得到的纤维力学性能也更加优越,拥有广阔的市场前景。

  除了节能环保之外,由于该干法纺丝生产线还具有生产成本低、产品质量稳定、力学性能指标全国领先等诸多优势,便迅速占领了国内市场40%左右的份额,并出口到日本、韩国、欧美等国家或地区,呈现产销两旺的态势。随着高性能聚乙烯纤维项目技术的再度推进,仪征化纤利用此技术新建的第四条生产线预计于2018年11月也将建成投产。

  针对市场需求及特点,中纺院也在继续开展高性能聚乙烯纤维相关产品及纺丝工艺的研发工作,例如有色纤维、耐切割纤维等。随着市场的扩张,人们开始逐步认识并接受该产品所带来的利益,产业规模也逐年扩大。预计2018年市场消费量可达1万吨,呈现供不应求的局面。

稿件来源:纺织科学研究
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