我国公路大约有90%的高速公路采用沥青路面。但是随着交通量的逐年增加, 车载加重, 普遍的沥青路面就会出现车辙、疲劳开裂、温度收缩裂缝等危害, 对普遍沥青进行物理化学改性, 如纤维改性沥青、橡塑改性沥青等, 可以有效地提高沥青路面的使用年限。
沥青用聚酯纤维在后处理时增加纤维表面亲油性工序, 以达到纤维在沥青中的均匀分散, 以及增加抗老化处理步骤, 保证能够耐久地应用在沥青路面上。沥青用聚酯纤维的主要物理性能见表1, 与纺织用纤维相比, 其线密度较大, 断裂强度较高。
沥青的软化点和粘度越高, 则意味着沥青的高温稳定性越好, 在荷载作用下弹性质量好, 抵抗车辙、受压变形的能力增加。当添加聚酯纤维时, 纵横交错的聚酯纤维吸附了沥青中的饱和烃和芳香烃,使得沥青质量增加, 增大了沥青材料的内聚力, 使得改性沥青的粘性增大, 软化点提高; 同时由于聚酯纤维柔软地相互缠结, 形成均匀分散在沥青中数量巨大、三维分布的纤维网, 充分发挥其"桥接"和"加筋"作用, 这也使沥青的软化点迅速提高。当聚酯纤维质量分数接近0.3%时, 由于纤维开始形成局部网状结构而导致粘度增加5- 8 倍。纤维质量分数达0.4%时, 导致改性沥青的复数模量急剧增加, 损耗正切值急剧下降, 说明纤维在沥青中形成了连续网状结构,此种结构受到外界载荷时形变更容易恢复, 改性沥青更抗车辙。
用于铺筑道路面层的沥青混凝土由沥青、粗细集料和矿粉混合组成, 其性能由沥青材料的性能、集料级配、沥青与集料的配合比所决定。由于聚酯纤维可以吸附沥青、增大沥青用量, 且低温时纤维仍有很好的柔软性以及稳定加强作用, 使聚酯纤维改性沥青混凝土的物理力学性能得到改善。用聚酯纤维能对路面起到“加筋”和“桥接”稳定作用, 聚酯纤维沥青混凝土的动稳定度可提高65%。聚酯纤维在低温下仍呈柔性, 断裂伸长率在30%左右, 抗变形能力强, 渗入到沥青中可提高其拉伸能力, 在昼夜温差热胀冷缩及外力冲击等影响下, 聚酯纤维沥青混凝土可以承受很大的拉伸变形, AC- 16I 级配的沥青混凝土加入聚酯纤维后的抗弯拉强度增大了10%, 破坏应变增大8%, 沥青混凝土的低温抗裂性能得到加强。由于加入质量分数为0.2%聚酯纤维, 混凝土的脆化点温度从- 10℃下降到- 20℃, 低温抗裂性能得到有效增强。沥青路面在雨水的浸蚀下, 沥青与集料的粘结性降低, 沥青膜从集料表面剥离, 沥青路面结构整体性受到破坏, 出现沥青路面的水损害。而加入聚酯纤维后沥青混凝土的湿态拉伸强度有所增加,主要是因为加入聚酯纤维后, 由于增大了沥青用量,使得沥青与集料间的粘结性增加, 且粘附在集料表面的沥青膜增厚, 降低了水对沥青及集料的破坏, 从而可以有效改善沥青路面的水稳定性。加入聚酯纤维的沥青混凝土的残留稳定度从85%提高到91.2%,水稳定性明显得到改善, 改性沥青混凝土的路用性能明显提高。
自20 世纪70 年代末以来, 欧美等西方国家对沥青路面用聚酯纤维进行了较为深入的研究, 美国研制的博尼维路用聚酯纤维是一种适合于沥青混凝土加强筋用的, 且经过表面特殊处理的聚酯纤维。20世纪90 年代我国由西安博赛特公司引入该产品, 已应用在南京第二长江大桥、南京新秦淮河大桥、河北石黄高速公路等沥青路、桥面工程中, 取得了良好的使用结果。目前, 我国沥青用聚酯纤维生产单位有中国石油化工股份公司上海金山石化公司涤纶厂、北京中纺纤科技有限公司、宁波大成新材料股份有限公司、常州市天怡工程纤维有限公司、泰安同伴工程塑料有限公司等, 其中上海金山石化公司研制的涤纶粗旦超短纤维"金路丝"已试用于南京市宁丹公路的维修、南通海港一号桥桥面铺设、张家港至太仓的沿江高速公路等路桥面的施工建筑中。
目前国内聚酯纤维应用主要集中在纺织领域中, 应用于道路工程领域较少。市场上纺织用聚酯短纤维品种中, 毛型短纤维优等品在单丝线密度和断裂伸长率上基本满足路用纤维性能指标, 但拉伸强度略低于路用纤维性能指标。涤纶缝纫线、强力棉型等聚酯短纤维的拉伸强度达到要求, 但纤维线密度偏小, 不符合聚酯纤维路用标准。因此不能以市场上普通聚酯短纤维代替沥青专用纤维应用在道路建设中。在聚酯纺织纤维中, 普通纺、FDY 高速纺等聚酯纤维的抗拉伸强度和单丝线密度都偏低; 而聚酯工业丝的拉伸强度和单丝线密度都能满足要求, 但断裂伸长率偏低, 且价格设有竞争力。我国化纤行业应加大产业用聚酯纤维的开发力度, 生产出单丝线密度、纤维强度和断裂伸长率均符合路用纤维要求的工业丝, 加速聚酯纤维在沥青路、桥面工程中的应用, 其市场前景将十分广阔。( 江镇海)
万吨碳纤维生产基地连云港开建
经过两年的自主研发和产业化攻关, 高性能新型纤维材料碳纤维的产业化在连云港市取得突破性进展。2008 年1 月中旬, 中复神鹰碳纤维有限责任公司万吨碳纤维项目首期工程开建, 并将在3~5 年内建成万吨碳纤维研发生产基地。该项目是我国首家万吨碳纤维生产基地, 工艺、生产设备和产品达到百分之百的国产化, 不仅打破了国际封锁, 而且对推进我国纺织工业产业结构的优化升级和经济发展将产生深远影响。
碳纤维具有耐腐蚀、高模量、高强度等特性, 是我国重要的战略物资, 与国家安全和国民经济发展密切相关。我国在上世纪60 年代便开始此项研究,但由于日、美等发达国家的技术封锁, 因此一直以来难以突破。随着我国经济的发展, 碳纤维的应用领域越来越广泛, 在国际市场上也供不应求。我国‘六五’计划以来, 碳纤维产业化项目一直是国家重点研发和实施科技产业化的攻关项目。加快碳纤维技术和设备的研发, 已是迫在眉睫。
连云港鹰游纺机有限公司于2001 年开始对碳纤维项目进行调研和论证, 并于2005 年9 月29 日由连云港鹰游纺机有限公司控股建立神鹰新材料有限公司, 启动了该项目的研发。该项目会集了国内顶级专家, 借鉴了我国科研机构部分成熟经验, 发挥了鹰游纺机研发中心专业人才的作用, 迅速打响一个自我设计、自我制造、自我安装、自我调试的碳纤维生产线的攻关‘战役’。
两年来, 神鹰新材料有限公司解决了合格的原丝设备、碳纤维和成套装备的开发难题, 相继攻破了生产设备和碳化工艺两大难关, 建成了整条生产线,形成年产500 吨碳纤维原丝的生产规模和年产220吨碳化工艺生产线, 并在设备研发中获得5 项国家专利, 走出了一条投资少、建设快、科技含量高、效果好的自主创新之路。
连云港鹰游纺机有限公司今后三年内将打好三大‘战役’: 一是到2008 年6 月底实现1000 吨碳纤维的顺利投产, 二是到2008 年底实现3000 吨的生产目标, 三是争取3～5 年实现万吨碳纤维生产基地的发展目标。
神鹰的成功赢得了中国建材集团的高度关注。该集团以增资扩股形式参与该项目的发展, 与连云港鹰游纺机、江苏奥神集团组建了中复神鹰碳纤维有限责任公司, 拉开了万吨碳纤维生产基地的建设序幕。( 钱伯章)
大连年产120 万吨PTA 项目
该项目系原逸盛大化石化有限公司年产50 万吨QTA 项目, 位于辽宁省大连市大连经济技术开发区南部工业区内, 年产精对苯二甲酸( PTA) 120万吨。建设内容由PTA 主生产装置、辅助生产装置和公用工程装置等组成。PTA 主生产装置: 主要包括氧化单元、精制单元和公用设施等。氧化单元: 主要包括空气压缩、进料准备、氧化反应、CTA 结晶、CTA 过滤、CTA 干燥、催化剂准备和回收、溶剂回收等。精制单元: 主要包括浆料制备、加氢反应、PTA结晶、PTA 离心分离、PTA 过滤、干燥和产品输送、工艺水和母液固体回收等。公用设施: 主要包括蒸汽和冷凝水系统、烧碱系统、温水系统、工艺排水系统等。辅助生产装置: 主要包括原料及化工料罐区、催化剂回收、蒸汽和凝液系统、烧碱系统、包装及贮存、尾气催化焚烧、制氢等。公用工程装置: 主要包括总图及综合管线、变配电站、给水加压站( 含消防) 、循环冷却水站、动力站、污水处理站。工程占地面积46.0384 万平方米, 建筑物占地面积17.0044 万平方米, 总建筑面积11.5451 万平方米。
项目总投资36.8233 亿元, 资本金11.0486 亿元, 占总投资的30%, 由企业自筹解决, 向银行申请长期贷款25.7747 亿元, 占总投资的70%。建设周期2007 年- 2008 年。
