我國公路大約有90%的高速公路采用瀝青路面。但是隨著交通量的逐年增加, 車載加重, 普遍的瀝青路面就會出現(xiàn)車轍、疲勞開裂、溫度收縮裂縫等危害, 對普遍瀝青進行物理化學改性, 如纖維改性瀝青、橡塑改性瀝青等, 可以有效地提高瀝青路面的使用年限。
瀝青用聚酯纖維在后處理時增加纖維表面親油性工序, 以達到纖維在瀝青中的均勻分散, 以及增加抗老化處理步驟, 保證能夠耐久地應用在瀝青路面上。瀝青用聚酯纖維的主要物理性能見表1, 與紡織用纖維相比, 其線密度較大, 斷裂強度較高。
瀝青的軟化點和粘度越高, 則意味著瀝青的高溫穩(wěn)定性越好, 在荷載作用下彈性質量好, 抵抗車轍、受壓變形的能力增加。當添加聚酯纖維時, 縱橫交錯的聚酯纖維吸附了瀝青中的飽和烴和芳香烴,使得瀝青質量增加, 增大了瀝青材料的內聚力, 使得改性瀝青的粘性增大, 軟化點提高; 同時由于聚酯纖維柔軟地相互纏結, 形成均勻分散在瀝青中數(shù)量巨大、三維分布的纖維網, 充分發(fā)揮其"橋接"和"加筋"作用, 這也使瀝青的軟化點迅速提高。當聚酯纖維質量分數(shù)接近0.3%時, 由于纖維開始形成局部網狀結構而導致粘度增加5- 8 倍。纖維質量分數(shù)達0.4%時, 導致改性瀝青的復數(shù)模量急劇增加, 損耗正切值急劇下降, 說明纖維在瀝青中形成了連續(xù)網狀結構,此種結構受到外界載荷時形變更容易恢復, 改性瀝青更抗車轍。
用于鋪筑道路面層的瀝青混凝土由瀝青、粗細集料和礦粉混合組成, 其性能由瀝青材料的性能、集料級配、瀝青與集料的配合比所決定。由于聚酯纖維可以吸附瀝青、增大瀝青用量, 且低溫時纖維仍有很好的柔軟性以及穩(wěn)定加強作用, 使聚酯纖維改性瀝青混凝土的物理力學性能得到改善。用聚酯纖維能對路面起到“加筋”和“橋接”穩(wěn)定作用, 聚酯纖維瀝青混凝土的動穩(wěn)定度可提高65%。聚酯纖維在低溫下仍呈柔性, 斷裂伸長率在30%左右, 抗變形能力強, 滲入到瀝青中可提高其拉伸能力, 在晝夜溫差熱脹冷縮及外力沖擊等影響下, 聚酯纖維瀝青混凝土可以承受很大的拉伸變形, AC- 16I 級配的瀝青混凝土加入聚酯纖維后的抗彎拉強度增大了10%, 破壞應變增大8%, 瀝青混凝土的低溫抗裂性能得到加強。由于加入質量分數(shù)為0.2%聚酯纖維, 混凝土的脆化點溫度從- 10℃下降到- 20℃, 低溫抗裂性能得到有效增強。瀝青路面在雨水的浸蝕下, 瀝青與集料的粘結性降低, 瀝青膜從集料表面剝離, 瀝青路面結構整體性受到破壞, 出現(xiàn)瀝青路面的水損害。而加入聚酯纖維后瀝青混凝土的濕態(tài)拉伸強度有所增加,主要是因為加入聚酯纖維后, 由于增大了瀝青用量,使得瀝青與集料間的粘結性增加, 且粘附在集料表面的瀝青膜增厚, 降低了水對瀝青及集料的破壞, 從而可以有效改善瀝青路面的水穩(wěn)定性。加入聚酯纖維的瀝青混凝土的殘留穩(wěn)定度從85%提高到91.2%,水穩(wěn)定性明顯得到改善, 改性瀝青混凝土的路用性能明顯提高。
自20 世紀70 年代末以來, 歐美等西方國家對瀝青路面用聚酯纖維進行了較為深入的研究, 美國研制的博尼維路用聚酯纖維是一種適合于瀝青混凝土加強筋用的, 且經過表面特殊處理的聚酯纖維。20世紀90 年代我國由西安博賽特公司引入該產品, 已應用在南京第二長江大橋、南京新秦淮河大橋、河北石黃高速公路等瀝青路、橋面工程中, 取得了良好的使用結果。目前, 我國瀝青用聚酯纖維生產單位有中國石油化工股份公司上海金山石化公司滌綸廠、北京中紡纖科技有限公司、寧波大成新材料股份有限公司、常州市天怡工程纖維有限公司、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滌綸粗旦超短纖維"金路絲"已試用于南京市寧丹公路的維修、南通海港一號橋橋面鋪設、張家港至太倉的沿江高速公路等路橋面的施工建筑中。
目前國內聚酯纖維應用主要集中在紡織領域中, 應用于道路工程領域較少。市場上紡織用聚酯短纖維品種中, 毛型短纖維優(yōu)等品在單絲線密度和斷裂伸長率上基本滿足路用纖維性能指標, 但拉伸強度略低于路用纖維性能指標。滌綸縫紉線、強力棉型等聚酯短纖維的拉伸強度達到要求, 但纖維線密度偏小, 不符合聚酯纖維路用標準。因此不能以市場上普通聚酯短纖維代替瀝青專用纖維應用在道路建設中。在聚酯紡織纖維中, 普通紡、FDY 高速紡等聚酯纖維的抗拉伸強度和單絲線密度都偏低; 而聚酯工業(yè)絲的拉伸強度和單絲線密度都能滿足要求, 但斷裂伸長率偏低, 且價格設有競爭力。我國化纖行業(yè)應加大產業(yè)用聚酯纖維的開發(fā)力度, 生產出單絲線密度、纖維強度和斷裂伸長率均符合路用纖維要求的工業(yè)絲, 加速聚酯纖維在瀝青路、橋面工程中的應用, 其市場前景將十分廣闊。( 江鎮(zhèn)海)
萬噸碳纖維生產基地連云港開建
經過兩年的自主研發(fā)和產業(yè)化攻關, 高性能新型纖維材料碳纖維的產業(yè)化在連云港市取得突破性進展。2008 年1 月中旬, 中復神鷹碳纖維有限責任公司萬噸碳纖維項目首期工程開建, 并將在3~5 年內建成萬噸碳纖維研發(fā)生產基地。該項目是我國首家萬噸碳纖維生產基地, 工藝、生產設備和產品達到百分之百的國產化, 不僅打破了國際封鎖, 而且對推進我國紡織工業(yè)產業(yè)結構的優(yōu)化升級和經濟發(fā)展將產生深遠影響。
碳纖維具有耐腐蝕、高模量、高強度等特性, 是我國重要的戰(zhàn)略物資, 與國家安全和國民經濟發(fā)展密切相關。我國在上世紀60 年代便開始此項研究,但由于日、美等發(fā)達國家的技術封鎖, 因此一直以來難以突破。隨著我國經濟的發(fā)展, 碳纖維的應用領域越來越廣泛, 在國際市場上也供不應求。我國‘六五’計劃以來, 碳纖維產業(yè)化項目一直是國家重點研發(fā)和實施科技產業(yè)化的攻關項目。加快碳纖維技術和設備的研發(fā), 已是迫在眉睫。
連云港鷹游紡機有限公司于2001 年開始對碳纖維項目進行調研和論證, 并于2005 年9 月29 日由連云港鷹游紡機有限公司控股建立神鷹新材料有限公司, 啟動了該項目的研發(fā)。該項目會集了國內頂級專家, 借鑒了我國科研機構部分成熟經驗, 發(fā)揮了鷹游紡機研發(fā)中心專業(yè)人才的作用, 迅速打響一個自我設計、自我制造、自我安裝、自我調試的碳纖維生產線的攻關‘戰(zhàn)役’。
兩年來, 神鷹新材料有限公司解決了合格的原絲設備、碳纖維和成套裝備的開發(fā)難題, 相繼攻破了生產設備和碳化工藝兩大難關, 建成了整條生產線,形成年產500 噸碳纖維原絲的生產規(guī)模和年產220噸碳化工藝生產線, 并在設備研發(fā)中獲得5 項國家專利, 走出了一條投資少、建設快、科技含量高、效果好的自主創(chuàng)新之路。
連云港鷹游紡機有限公司今后三年內將打好三大‘戰(zhàn)役’: 一是到2008 年6 月底實現(xiàn)1000 噸碳纖維的順利投產, 二是到2008 年底實現(xiàn)3000 噸的生產目標, 三是爭取3～5 年實現(xiàn)萬噸碳纖維生產基地的發(fā)展目標。
神鷹的成功贏得了中國建材集團的高度關注。該集團以增資擴股形式參與該項目的發(fā)展, 與連云港鷹游紡機、江蘇奧神集團組建了中復神鷹碳纖維有限責任公司, 拉開了萬噸碳纖維生產基地的建設序幕。( 錢伯章)
大連年產120 萬噸PTA 項目
該項目系原逸盛大化石化有限公司年產50 萬噸QTA 項目, 位于遼寧省大連市大連經濟技術開發(fā)區(qū)南部工業(yè)區(qū)內, 年產精對苯二甲酸( PTA) 120萬噸。建設內容由PTA 主生產裝置、輔助生產裝置和公用工程裝置等組成。PTA 主生產裝置: 主要包括氧化單元、精制單元和公用設施等。氧化單元: 主要包括空氣壓縮、進料準備、氧化反應、CTA 結晶、CTA 過濾、CTA 干燥、催化劑準備和回收、溶劑回收等。精制單元: 主要包括漿料制備、加氫反應、PTA結晶、PTA 離心分離、PTA 過濾、干燥和產品輸送、工藝水和母液固體回收等。公用設施: 主要包括蒸汽和冷凝水系統(tǒng)、燒堿系統(tǒng)、溫水系統(tǒng)、工藝排水系統(tǒng)等。輔助生產裝置: 主要包括原料及化工料罐區(qū)、催化劑回收、蒸汽和凝液系統(tǒng)、燒堿系統(tǒng)、包裝及貯存、尾氣催化焚燒、制氫等。公用工程裝置: 主要包括總圖及綜合管線、變配電站、給水加壓站( 含消防) 、循環(huán)冷卻水站、動力站、污水處理站。工程占地面積46.0384 萬平方米, 建筑物占地面積17.0044 萬平方米, 總建筑面積11.5451 萬平方米。
項目總投資36.8233 億元, 資本金11.0486 億元, 占總投資的30%, 由企業(yè)自籌解決, 向銀行申請長期貸款25.7747 億元, 占總投資的70%。建設周期2007 年- 2008 年。
