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本期是PP纖維料的專場
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包括物性、發展現狀、鑒別方法等
01
PP纖維簡介
·發展歷程·
我國聚丙烯纖維產業起步較晚，品種和應用領域不甚完善，20 世紀 70 年代開始著手聚丙烯纖維的研發， 1982 年建成第一個聚丙烯纖維實驗廠，20 世紀末相繼開發出了細旦、阻燃、抗菌、抗紫外、抗老化、遠紅外等差別化聚丙烯纖維。
圖 1 國內外聚丙烯纖維發展歷程
·性能特點·
聚丙烯纖維( 表中記為丙綸) 性能顯著，相比其他纖維，聚丙烯纖維具有最質輕、最保暖、最疏水等纖維性能 ( 表 1 ) 。聚丙烯纖維密度僅為0.91g /cm3，在 5 大合成纖維中最小，比聚酯纖維輕約34% ; 聚丙烯纖維保溫率為36． 49% ，在 5 大合成纖維中最高，是滌綸的 1.7 倍; 聚丙烯纖維標準回潮率幾乎為零，疏水導濕性能最好，制備的細旦聚丙烯纖維手感好、質地柔軟、光澤柔和，芯吸效應使其具有導濕排汗的特點。口罩無紡布
同時，聚丙烯纖維具有較好的耐酸堿和耐熱老化性能，經適當改性處理 可以制得性能優異的耐氣候、耐熱、耐酸堿聚丙烯纖維( 表 2) ，在混凝土、土工布、衛材、運動保暖服裝、地毯領域具有廣泛的應用。
表1 幾種纖維基本物理性能
表 2 幾種合成纖維的耐候、耐熱、耐酸堿性能
02
PP纖維技術現狀
·聚丙烯原料·
茂金屬催化劑和氫調技術的發展，實現了聚丙烯樹脂相對分子質量和加工性能的可控，可以生產窄分布、熔點可調的多規格聚丙烯樹脂產品。新型過渡金屬催化劑的發展也實現了丙烯與乙烯醇等極性單體的共聚反應，可制備帶有羥基等極性基團的親水性聚丙烯。
·超細聚丙烯纖維·
高熔指、窄分布、低波動聚丙烯樹脂制備技術的突破，促進了細旦、超細旦聚丙烯纖維的開發，但用熔融紡絲方法制備線密度低于 0.55 dtex 的超細旦聚丙烯纖維和細旦功能性聚丙烯纖維仍是一項技術難題。
目前，一般采用溶液靜電紡絲方法制備納米聚丙烯纖維口罩無紡布，但有害溶劑和紡絲效率一直是其工業化發展的制肘。最近發展的 Zetta 紡絲方法和熔體靜電紡絲方法克服了溶液靜電紡絲需要使用有害有機溶劑、效率低等問題，可在現有熔紡/熔噴裝置上進行技術改造，并實現電紡多組分聚合物共混體系，成本低、效率高，是聚丙烯超細纖維工業化生產的可行方案。
·功能性聚丙烯纖維·
聚丙烯纖維的功能化改性是拓展聚丙烯纖維產品應用領域和提升附加值的重要手段。
現有方法，一是充分發揮聚丙烯質輕保暖的本征屬性，通過共混改性或后整理等技術，賦予聚丙烯纖維抗菌和智能調溫等功能，以滿足其在內衣、保暖衣、防寒服飾、衛生醫用材料領域的應用需求; 或通過靜電紡、共混制孔劑和表面接枝改性技術，制備超細、多孔和表面功能化的聚丙烯纖維，增強聚丙烯纖維的吸油性能。
二是彌補聚丙烯纖維的性能缺陷，使用極性添加劑、阻燃劑和紫外吸收劑對聚丙烯進行染色、抗靜電、阻燃和抗紫外線性能改性。
·工程用聚丙烯纖維·
聚丙烯纖維不親水，在混凝土中分散不好、與混凝土結合不強，這限制了聚丙烯纖維增強混凝土性能的提高。通過聚丙烯纖維的表面親水改性或調控纖維形貌結構，可以顯著改善聚丙烯纖維在混凝土中的分散和結合，提高混凝土的防凍、 抗裂等性能。
國內關于聚丙烯纖維增強混凝土的研究開展較晚，而且是隨著國外聚丙烯纖維在國內 建設項目中的大規模應用開始的，目前的研究主要集中在聚丙烯纖維增強混凝土的物理和力學性能的研究方面。口罩無紡布
·聚丙烯纖維再生技術·
聚丙烯長絲生產過程中的廢料( 如過渡絲等) 可以回收制備較深色的長絲，而市場上可再生聚丙烯料雜質較多，不建議用來紡制長絲。聚丙烯再生技術以物理回收為主，逐步向高值化回收發展。
我國每年的廢舊編織袋接近 300萬噸。廢舊聚丙烯存量大、回收率低、資源浪費嚴重。物理再生技工藝簡單、成本低，但再生制品的性能下降較大， 不宜制作高檔聚丙烯制品。
最近英國 Nextek 公司開發了一種食品級再生聚丙烯回收純化技術，可制備食品級、醫療級聚丙烯材料，拓寬了應用領域。天津石化精華公司將再生聚丙烯功 化，制備了遠紅外再生聚丙烯短纖維，提升了再生聚丙烯纖維的品質和附加值。化學再生技術是將廢舊聚丙烯催化裂解回收單體再聚合生產聚丙烯的一種方法，由于催化劑價格高和壽命短，設備投資大，使得回收利潤很低，難以推廣。
·聚丙烯纖維裝備技術·
隨著化纖行業的技術進步和裝備發展，聚丙烯纖維紡絲工藝技術也從傳統的低紡速、二步法工藝技術逐漸發展到以高速紡、一步法工藝技術為主。全取向絲( FDY) 一步法紡絲工藝技術具有流程短、占地小、強度高和效率高等特點，大部分企業都使用了自動化控制的 FDY 一步法紡絲工藝設備。口罩無紡布
國內丙綸 FDY 一步法紡絲工藝技術經過幾十年的發展，已經日趨成熟，并且相應的紡絲裝備也由最初進口美、德設備，發展為國產裝備。但我國的紡絲設備還與國外先進的紡絲設備存在一定差距，國產設備配置、技術水平、成本效率還低于國外設備。
03口罩無紡布
PP纖維發展現狀口罩無紡布
·聚丙烯產能大于產量，以西北為主產地·
先從聚丙烯說起。
根據前瞻統計，2019年上半年投產的久泰能源及大連恒力一期已經在釋放有效產能，下半年新增的東莞巨正源、中安聯合及寶豐能源二期聚丙烯裝置，目前新增裝置的供給壓力也已經在市場上有所體現。根據卓創資訊的統計，截至2019年12月底，國內新增產能達202萬噸，較2018年增長102%，產能增長率在9.00%;聚丙烯產量在2230萬噸;產能利用率達到89.1%。
來源：前瞻經濟學
按區域劃分，2019年占比最大的依然是西北地區，以總產能636萬噸遙遙領先，2019年寶豐能源二期的順利投產，使得西北地區的聚丙烯產能延續增長勢頭。華東、華北地區以各占19%的比例并列第二大產能區域，區域產能分別在465萬噸及460萬噸。在大連恒石化一期投產后，將東北地區的產能占比拉升至10%，而隨著未來大連石化二期擴能計劃的逐步落地，東北地區的產能占比預計將進一步提升。口罩無紡布
截至目前，2019年華中地區及西南地區暫無新增產能投入，目前華中地區主要是中石化企業，集中在河南、湖北等省份，而西南地區則分布于四川、云南，未來也暫無新裝置投產計劃，預計產能占比將受到擠壓。
·高熔指聚丙烯纖維料是熔噴布的核心原料·
熔融指數是衡量聚丙烯樹脂在熔融狀態下流動性能好壞的指標。MI越大，聚丙烯樹脂的熔融流動性能越好，反之，MI越小，聚丙烯樹脂熔融流動性能就越差。由于聚丙烯是熱塑性樹脂，是在熔融狀態下加工成各種制品的，所以MI是影響聚丙烯加工性能的重要指標，也是聚丙烯產品質量最主要的指標之一。
一般而言，醫療衛材用的聚丙烯主要為高熔指聚丙烯纖維料，因為熔噴布是噴出來的，采用高速熱空氣流對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體細流進行牽伸，由此形成超細纖維并收集在凝網簾或滾筒上，同時自身粘合而成。醫用高熔指熔噴無紡布的生產具體分為三個步驟：一是原油煉制成聚丙烯;二是聚丙烯融化塑形為高熔指聚丙烯纖維料;三是將高熔指聚丙烯纖維料使用熔噴產線加工成熔噴無紡布。
由原油或煤進行裂解后形成聚丙烯，聚丙烯融化塑形為高熔指聚丙烯纖維料。根據卓創數據統計，聚丙烯纖維占聚丙烯下游需求的7%左右，2019年中國聚丙烯纖維料產量約172萬噸，其中高熔指聚丙烯纖維料產量約為95萬噸。口罩無紡布
從企業類型占比來看，中石化高熔占比26%，中油高熔占比37%，煤化工及地方企業高熔纖維產量基數雖不高，但增幅亦是比較明顯。
04口罩無紡布
PP纖維鑒別技巧口罩無紡布
·性能·
優質纖維系由優質纖維級原生聚丙烯原料與專用助劑復合而成；而劣質纖維往往由粉料或再生料和普通紡織用助劑復合而成。
·成本·
再生聚丙烯料與原生聚丙烯料相比，價格低8000元/噸左右；助劑價格相差在12萬元/噸以上（折算到成品每噸差價也在8000元/噸以上）；如果是小廠生產，生產成本也要低1000元/噸左右；所以劣質聚丙烯纖維至少比優質聚丙烯纖維成本低1.7萬元/噸以上。口罩無紡布
·鑒別方法·
01對比目測法
優質纖維，長短整齊，粗細均勻，色澤輕瑩白亮。并絲、漿絲、粗絲、卷絲、油污絲，結團絲和雜質含量少或沒有者為優質；劣質者相反。
02水浴對比法
取500ml水放入兩個水杯中，分別加入0.4g規格相同的纖維,攪拌10秒鐘后觀察,優質者分散均勻,懸浮水中;劣質者不能均勻分散或以團狀、簇狀懸浮水中或水下。
03氣味鑒別法
優質纖維：環保，味淡無刺激；劣質纖維：有污染，味濃刺激性強。
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04去除水分法
劣質聚丙烯纖維有的含有水分（僅憑人手很難感覺到），通過烘干或曬干的方法可測出其含水量，雖然該纖維價格低，但是卻包含著在賣水。假設含水量為5%，那么1公斤含有水分的纖維實際上只有95%的纖維，而纖維價格將是原價格的1.05倍。
05陽光照射法
劣質聚丙烯纖維，由于降低成本，根本沒有經過抗紫外線的處理，而聚丙烯纖維在陽光照射下一，二年就失去強度，所以劣質聚丙烯纖維在混凝土中很難長期發揮其作用。只要在工地現場抽檢（要嚴格鑒別送檢的長絲與工地現場的聚丙烯纖維短絲的一致），經過較長時間的日曬夜露，然后檢測其抗拉強度即可區別。口罩無紡布
06檢測法
由再生料生產的聚丙烯纖維，其纖維：
①抗拉強度低，一般＜350Mpa；
②延伸率大，一般＞60%；
③耐堿性差，由于拌合混凝土和硬化后的混凝土均呈強堿性（pH≥12），在這種環境下該纖維的強度將逐漸降低，這樣在混凝土中所起的作用將很小，根本不能提高混凝土的力學性能。
可通過工地現場抽檢（要嚴格鑒別送檢的長絲與工地現場的聚丙烯纖維短絲的一致），然后送檢即可。
END
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