近日，中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京人民大會(huì)堂舉行，表彰2024年度中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。由現(xiàn)代紡織技術(shù)創(chuàng)新中心副主任、浙江理工大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院（國(guó)際絲綢學(xué)院）戚棟明教授作為項(xiàng)目第一完成人研發(fā)的“車(chē)用超纖革反應(yīng)性聚氨酯涂層加工新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目，榮獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
新能源車(chē)用革以超細(xì)纖維基布為底，通過(guò)聚氨酯基（PU）功能涂層賦予阻燃、抗菌、防霉、耐日曬、易去污等特性，并需長(zhǎng)期保持高物性、輕量化與舒適感，是涂層加工中最具挑戰(zhàn)性的細(xì)分技術(shù)賽道之一。該項(xiàng)目由浙江理工大學(xué)、浙江省現(xiàn)代紡織技術(shù)創(chuàng)新中心副主任戚棟明教授團(tuán)隊(duì)和浙江禾欣控股有限公司團(tuán)隊(duì)共同完成。項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)車(chē)用革生產(chǎn)加工過(guò)程及制品普遍存在高能耗、高污染、溶劑殘留等問(wèn)題，歷時(shí)5年從原理機(jī)制、工藝技術(shù)和生產(chǎn)裝備三大層面聯(lián)合攻關(guān)，掌握了新一代PU涂層加工新技術(shù)。項(xiàng)目總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中PU預(yù)聚物管式混合反應(yīng)器和高速共混高精度噴射涂層技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。經(jīng)產(chǎn)學(xué)研深度融合、協(xié)同創(chuàng)新，浙江禾欣控股有限公司以此確立了三大綠色制造方向，即反應(yīng)性PU樹(shù)脂綠色低碳合成、超細(xì)纖維綠色低碳紡絲和超纖合成革綠色低碳制備，為新能源車(chē)內(nèi)飾輸出了多款高物性、輕量化的高端產(chǎn)品。
剖析反應(yīng)機(jī)理，指導(dǎo)技術(shù)路線(xiàn)
針對(duì)傳統(tǒng)PU涂層加工技術(shù)高能耗、高污染的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)走訪(fǎng)調(diào)研、扎根企業(yè)，創(chuàng)新提出“反應(yīng)性PU”這一概念。而在無(wú)介質(zhì)條件下，如何有效調(diào)節(jié)體系粘度以控制反應(yīng)速率，是掌握反應(yīng)性PU涂層制備技術(shù)的關(guān)鍵。團(tuán)隊(duì)通過(guò)動(dòng)態(tài)追蹤反應(yīng)性PU涂層的結(jié)構(gòu)演化歷程，提出了反應(yīng)性PU涂層聚合/成型同步的“鏈擴(kuò)展-凝膠化-相分離”三階段理論，填補(bǔ)了反應(yīng)性PU反應(yīng)機(jī)理的空白，掌握了預(yù)聚物粘度和反應(yīng)速率控制方法，實(shí)現(xiàn)了無(wú)介質(zhì)下聚合/成型同步短流程生產(chǎn)的全新技術(shù)路線(xiàn)。
研發(fā)新工藝，階段調(diào)控過(guò)程
反應(yīng)性PU由于具有聚合/成型同步的特點(diǎn)，因此在工藝上存在低反應(yīng)可控性的問(wèn)題，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的物性較差。團(tuán)隊(duì)面向無(wú)介質(zhì)高車(chē)速聚合/成型同步下的時(shí)溫同域受限性，提出聚合/成型速率調(diào)控和物性提升新工藝：開(kāi)發(fā)了調(diào)控預(yù)聚物聚合度的管式混合預(yù)聚技術(shù)及反應(yīng)器；提出了交聯(lián)體系替代策略，優(yōu)化物理交聯(lián)點(diǎn)數(shù)量和分布，提升PU物性；研發(fā)了雙軸拉伸促熟工藝，利用PU涂層尚處于固化成型階段的特點(diǎn)，借助雙向拉伸，優(yōu)化微相結(jié)構(gòu)分布。浙江禾欣控股有限公司借此開(kāi)發(fā)了系列高品質(zhì)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了功能設(shè)計(jì)和環(huán)保理念的完美平衡。
開(kāi)發(fā)成套設(shè)備，提升產(chǎn)業(yè)水平
團(tuán)隊(duì)面向反應(yīng)性PU聚合/成型同步特點(diǎn)和實(shí)際高車(chē)速生產(chǎn)特性，基于分階段調(diào)控新工藝，創(chuàng)制了成套生產(chǎn)新設(shè)備：研制了與“鏈擴(kuò)展”管式混合預(yù)聚技術(shù)相匹配的“促擴(kuò)鏈-抑凝膠”型共混噴射系統(tǒng)，解決了因PU自聚發(fā)熱導(dǎo)致的凝膠化提前問(wèn)題；開(kāi)發(fā)了與“凝膠化”可逆交聯(lián)相適應(yīng)的折返式梯度溫控“熟化”系統(tǒng)；研發(fā)了與“相分離”階段相適配的張力和速度精準(zhǔn)同步協(xié)調(diào)的閉環(huán)控制生產(chǎn)系統(tǒng)，提高整體均勻性。
項(xiàng)目已獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利14件（含美國(guó)專(zhuān)利1件）、實(shí)用新型專(zhuān)利6件（含日本專(zhuān)利1件），制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，形成反應(yīng)性PU超纖革涂層加工的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)體系。戚棟明教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江禾欣控股有限公司團(tuán)隊(duì)共建成車(chē)用超纖革反應(yīng)性PU生產(chǎn)示范線(xiàn)10條，形成2400萬(wàn)米/年生產(chǎn)能力，開(kāi)發(fā)了阻燃、自清潔等系列車(chē)用高端產(chǎn)品，打破了國(guó)際技術(shù)壟斷，近三年新增銷(xiāo)售12.9億元、利潤(rùn)2億元。
產(chǎn)品經(jīng)第三方檢測(cè)評(píng)估碳足跡，每合成和涂覆1公斤反應(yīng)性PU涂層能耗和CO2排放較傳統(tǒng)溶劑型PU減少37%和45%，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益顯著，有助于我國(guó)車(chē)用超纖革涂層加工技術(shù)由跟跑向全球領(lǐng)跑推進(jìn)。
