含氟织物整理剂可行性研究报告Word文件下载.docx

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本项目采用微乳液聚合新工艺，能大幅降低乳液的粒径，提高乳液贮存稳定性、耐热稳定性和抗剪切稳定性，并且胶乳粒径缩小，有效粒子浓度提高，与纤维接触、亲和机会增多，能显著提高整理剂的利用率。

近年来随着人民生活水平的提高和纺织印染工业的飞速发展，对含氟织物整理剂的需求逐年增长，但到目前为止，由于受到国外的技术垄断和关键原料封锁，国内还没有规模化的工业生产，用户所需产品均靠进口，目前只有中科院、浙江大学等少数单位在开展这方面的研究。

3项目技术先进性，对相关领域技术进步的推动作用

该技术先进性表现在：

利用乳液聚合工艺、对目标聚合物进行分子设计、通过四元功能性单体的共聚，得到具有优良防水防油性能的含氟织物整理剂，其具体的高分子链结构如下所示：

在高分子链中：

a组分链段采用碳链长度8或8以上的全氟烷基丙烯酸酯、全氟烷基甲基丙烯酸酯或两者的混合单体合成，能赋予含氟织物整理剂优良的防油防水的功能；

b组分链采用含长链烷基结构的丙烯酸酯合成，提高聚合物分子链的柔顺性、降低聚合物段的结晶度，增强织物整理剂的防水性能、赋予织物整理剂优良的成膜性；

c组分链段采用含-OH、-Cl等反应基团的不饱和单体合成，能赋予含氟织物整理剂与织物之间良好的结合强度、耐久性、耐洗性；

d组分链段采用含阳离子的CH2=CHCOOC14H19N+（CH3）3Cl-等单体合成，在高分子链中引进季铵阳离子等改性基团或链段，有效提高乳液的稳定性，从而使含氟织物整理剂具有优良的综合性能。

本项目若开发成功，将推动国内该类新型助剂的生产，满足选定应用目标领域的性能要求。

4项目进展

本项目研究，以浙江工业大学朱友良教授作为我公司技术顾问，指导项目研究的实施。

该教授在本课题研究方面具有较高的造诣和丰富的经验。

曾主持过与本课题相关的“具有‘核-壳’型结构的吸水树脂的合成”、“反相悬浮聚合工艺制备吸水树脂及其性能研究”、“全氟丙酰过氧化物的合成”、“含氟聚合物系列产品”等项目，并申请了多项发明专列。

本项目通过初步探索性试验研究，已取得小试样品，并在纺织印染企业进行了应用研究，取得了较为理想的效果。

但该项目还需进一步优化合成工艺，进行中试，为产业化生产提供依据。

二、技术方案

1项目技术关键点或创新点，项目完成时达到的技术水平

1.1主要技术关键

1.1.1微乳液聚合工艺

采用了微乳液聚合工艺，使乳液的粒径比普通乳液粒径要小一个数量级，能大幅提高乳液贮存稳定性、耐热稳定性和抗剪切稳定性；

粒径缩小，有效粒子浓度提高，与纤维接触，亲和机会增多，显著提高整理剂的利用率。

a.共聚单体的优化

根据目标产物性能要求，进行分子设计，优化全氟烷基丙烯酸酯、含长链烷基结构的丙烯酸酯、含反应基团的不饱和单体、含阳离子的CH2=CHCOOC14H19N+（CH3）3Cl-等单体的种类与配比。

b.引发剂的选择

探索微乳液聚合原理，及其聚合反应的场所，比较油溶性引发剂与水溶性引发剂对聚合速率与聚合转化率的影响。

c.单体加料方式的选择

微乳液聚合胶乳粒子除受乳化剂的种类和用量影响外，还与聚合体系中单体浓度有很大关系，单体浓度越大、单体液滴数量越多，单体从水相向乳化单体液滴转移的数量就越多，胶乳粒径就越大。

研究单体加料方式不同、控制聚合体系中单体浓度，对生成的微胶粒粒径的影响。

1.1.2聚合体系的稳定性

聚合反应稳定性是指聚合工艺操作的稳定性和聚合物（乳液）的稳定性。

乳液在制备过程中，内部反应极其复杂，如果反应过程控制不当或选用的工艺、配方不合适，均可导致凝聚现象的发生。

本项目稳定性研究主要有以下两点。

a.选用复合乳化体系、提高聚合体系的稳定性

SPAN、OP系列非离子型表面活性剂或单一的阴离子表面活性剂作为乳液聚合的乳化剂时，存在胶乳粒子之间会发生聚并、乳液会破乳沉淀等缺点，研究选用季铵盐阳离子表面活性剂作为乳液聚合乳化剂外，采用纳米SiO2作为乳化稳定剂，对乳液聚合体系的稳定性的影响。

b.单体增溶剂的选用

氟酯单体密度与水的密度相差较大，与水混合后迅速分层，研究β-环糊精（β-CD）作为本项目乳液聚合体系的增溶剂，对体系的增溶效果及聚合效率的影响。

1.1.3采用分步乳液聚合工艺，合成“核-壳”型胶乳粒子

采用分步乳液聚合工艺，合成“核-壳”型胶乳粒子，研究壳中含氟单体含量与核中含氟单体含量的最佳配比，充分发挥含氟单体的防水、防油的功效，降低含氟织物整理剂的制造成本。

1.2创新点

1.2.1采用微乳液聚合工艺制备整理剂乳液

乳液的稳定性主要取决于乳胶粒表面吸附的表面活性剂和亲水基团。

由于细小胶粒的比表面积大，吸附的表面活性剂要高于大胶粒，因此，当乳化剂量一定时，大粒径乳液往往由于吸附的表面活性剂少，再加上质量大，很容易失去稳定性。

事实上，在不增加乳化剂用量下，用微乳液聚合法制备的乳液机械稳定性和化学稳定性明显好于其他方法。

本项目的创新点之一就是采用了微乳液聚合工艺，使乳液的粒径比普通乳液粒径小到一个数量级，达到0.1μm以下，能够大幅提高乳液贮存的稳定性，以及该产品的耐热稳定性和抗剪切稳定性。

乳液粒径缩小，有效粒子的浓度明显提高，使用过程中与织物纤维的接触、亲和机率有较大的增加，能够显著提高整理剂的利用率。

1.2.2选用复合乳化体系、提高聚合体系的稳定性

采用SPAN、TWEN系列非离子型表面活性剂虽然对电解质稳定性好，但乳化能力弱，聚合速度慢，在反应过程中胶乳粒子之间易发生聚并，导致乳液会破乳而发生沉淀。

而阴离子乳化剂所获得的乳液粒径小，机械稳定性好，但化学稳定性差。

本项目的创新就是在选用季铵盐阳离子表面活性剂和非离子乳化剂作为乳液聚合的复合乳化剂外，同时采用纳米SiO2作为乳化稳定剂，可较好地解决聚合过程中的乳化问题，从而有效地提高乳液聚合体系的稳定性。

另外在聚合时，严格控制复合乳化剂的浓度在临界胶束浓度下，以保持乳液稳定性，防止产生新的胶束和生成新粒子。

1.2.3单体增溶剂的选用

氟酯单体密度与水的密度相差较大，与水混合后迅速分层。

据文献报道，β-环糊精（β-CD）具有疏水性内腔和亲水性外壳。

它在溶液中可以和许多分子形成主客体包络物，但有关β-环糊精在乳液聚合中的作用机理，目前尚不十分明确。

本项目采用了β-环糊精作为乳液聚合体系的增溶剂，该增溶剂的增溶效果好，保证在乳液聚合时，各组分能够均匀混合，有效地提高了聚合效率。

1.2.4采用分步的乳液聚合工艺，合成“核-壳”型胶乳粒子

采用分步的乳液聚合工艺，合成“核-壳”型胶乳粒子。

其特点是以预先合成的聚合物乳液为种子，将其作为聚合反应场所，与被其吸附的单体进行聚合，生成以种子为核、单体为壳的核—壳型粒子，在第二阶段乳胶粒子数基本没有变化，避开了复杂的成核阶段。

壳中含氟单体含量大于核中含氟单体含量，氟单体更多地富集在壳的表面，使得有机氟材料的利用率提高，充分发挥了含氟单体的防水、防油的功效，降低了含氟织物整理剂的制造成本。

1.3项目完成时达到的技术水平

a、项目达到的目标

（1）、确定可工业化生产的工艺条件。

（2）、测定含氟整理剂的物性数据的，制定产品标准。

（3）、确定目标用途和应用实例。

b、考核主要的技术指标

（1）、提供含氟整理剂中试产品。

（2）、提供产品应用实例的性能检测报告。

2项目技术方案论述：

生产技术、工艺流程、主要技术参数；

2.1技术路线

本项目理论技术路线如下：

其技术路线就是首先将部分单体和引发剂、乳化剂、分散介质等添加剂加入到反应器中，聚合到一定程度后，再把余下的单体、引发剂等在一定的时间间隔内以一定的速率加入到反应器中进行反应。

这样可保证体系温度恒定和聚合反应平稳进行，乳液聚合体系稳定性高。

2.2工艺流程

2.3主要技术参数

项目

指标要求

外观

白色到浅黄色乳剂

防水性（级）≥

4

防油性（级）≥

固含量（%）

17.5-18.5

PH值

3.5-6.5

密度（g/ml,20℃）

1.02-1.06

3项目技术质量指标：

项目产品达到的主要技术性能指标、依据含氟整理剂的主要技术参数制定产品质量标准。

4项目执行过程中各阶段目标

2007年1月～2007年4月：

继续调研咨询，完善工艺参数，制定项目试验方案，定购必要的设备，做扩大试验准备等。

2007年5月～2007年11月：

建设项目扩大试验装置,包括试验设备的购置、安装、调试,购买试验原料。

2007年12月～2008年7月：

进行试制工作等。

2008年8月～2008年10月：

进行项目产品应用试验。

2008年11月～2008年12月：

收集整理资料，编写有关材料，进行项目鉴定，总结中试结果，为产业化提供依据。

5项目经费预算情况

项目投资总额、项目已完成投资、项目须新增投资及投资构成和投资预算、申请科技三项经费的使用预算

5.1经费预算

本项目总经费预算为63.0万元，其中自筹33.0万元，申请课题资助30.0万元，其经费来源及预算列入表1，和表2，

表1经费来源预算表

单位：

万元

序号

来源

金额

1

申请课题拨款

主管部门资助

30.0

2

申请单位自筹

自有资金

33.0

3

合计

63.0

表2总经费支出预算表

单位：

科目

预算金额

备注

一、固定资产

34.8

1、设备购置

28.9

2、仪器购置

5.9

二、中试及其他费

23.2

1、材料、加工费

13.6

1.1材料

11.6

1.2加工费

2.0

2、试验费

9.6

2.1燃料动力

1.7

2.2外协检测

1.1

2.3房屋及现有仪器设备占用费

0.8

2.4项目开发人员补贴

6.0

三、间接费

5.0

1、调研费

2.6

2、鉴定费

0.5

3、资料费

0.3

4、预备费用

1.6

5.2新增投资

本项目研究预算全部为新增投资，其经费使用明细预算如下：

a.固定资产

本项目研究预计固定资产投资为34.8万元，主要用于设备与仪器购置，其明细列入表3

表3设备仪器购置一览

设备名称

规格型号

单位

数量

单价（万元）

总价（万元）

均质机

ABT-100

台

聚合釜

0.5M3

只

5

导热油贮存罐

1.8

混合反应釜

0.6M3

真空泵

JK-340

套

3.5

6

计量泵

JJ13-ZS-800

0.4

1.2

7

控制设备

8.0

8

防油防水等级测定仪

SDTGA300

4.5

9

电子天平

AE100

1.4

10

其他辅助设备

2.4

b.流动资金和技术开发费用

本项目预计流动资金（含技术开发费）用为28.2万元。

详细预算分列入表4、表5。

表4流动资金支出预算表

支出数

1、材料样品费

A、技术顾问指导差旅、补贴费

1.1试验原材料及辅助材料

B、技术人员差旅、补贴

3.4

1.2样品制作

2.4、房屋设备占用

3、间接费

2.1动力费

3.1调研、资料、鉴定

3.2管理费及其他

2.3研究补贴及协作

28.2

表5材料明细表

材料名称

（公斤）

单价（元）

材料费（万元）

全氟烷基丙烯酸酯

142

330

4.7

甲基丙烯酸十八酯

96

250.0

N羟基丙烯酰胺

170

41.2

0.7

甲基丙烯酸酯

861

15.1

1.3

丙二醇低聚物

539

20.4

OP-10

148

13.5

0.2

过硫酸钾

56

17.8

0.1

去离子水

1250

其它

三、项目实施条件

1、项目技术来源

本项目属于省重点科研攻关项目指南中精细化工领域,来源于我公司与技术顾问朱友良教授合作开发项目的延续。

2、项目实验、检测条件

本项目所需的小试、检测条件，项目申请单位基本具备，但还需购置部分中试设备和检测设备。

3、项目申请单位人才资源

公司主要从事变性淀粉在造纸、纺织、食品中的应用研究和生产工作。

产品有DY616表面施胶系列、DY-65聚酯浆料系列、DY606造纸浆内施胶系列、DY61E喷雾施胶系列、DY603涂布系列等近40个品种。

拥有6条变性淀粉生产线，年产量18000吨，在全国二十多个省市区拥有稳定营销网络，用户达到200多家。

企业拥有较强的研发队伍，技术人员27名，中高级技术人员比例为30%，研发人员具有扎实的专业知识和丰富的实践经验，开发能力强,并在专业刊物、行业会议上发表过论文二十余篇、申请专利两项。

公司还长期聘请了中国农业大学李金宏博士以及河南工业大学陆启玉教授作为企业的技术总监。

公司具有组织实施重大科研项目和新产品开发的能力与经验。

获得的科研成果有“合成胶料（KSD接枝共聚淀粉）研究”、“SB28纳米环保型胶粘剂”等，其中“SB28纳米环保型胶粘剂”被列入2004年南昌市中小企业创新基金项目，“DY906新型高效表面施胶剂”2005年被列入国家创新基金项目。

主要项目负责人情况：

熊华旺，男，45岁，江西东永科技发展有限公司总工程师、项目技术负责人，江西农业大学林产化工专业毕业，本科学历。

曾赴瑞士布莱曼公司进修学习，负责江西红星淀粉厂变性淀粉生产线的引进、安装、调试、试生产工作，先后主持研制成功了B210纺织浆料、B260表面施胶剂、B220涂布淀粉、HAC60季铵盐型阳离子淀粉（其中部分产品为消化、吸收瑞士布莱曼公司的工艺技术）、DY—616E造纸层间喷雾淀粉、DY—602两性淀粉。

以上新产品均获得市场广泛认可，其中B209造纸助剂获得江西省优秀新产品一等奖。

多次在国家行业杂志及会议上发表论文，其中“变性淀粉在造纸中的应用”获华东六省一市优秀论文奖。

朱友良，990年毕业于华东化工学院，获高分子材料专业硕士学位，浙江工业大学教授，目前主要从事功能高分子材料新工艺、新品种的研发、以及高分子化学的教学工作。

科研方面：

在特种工程塑料、水溶性高分子、含氟聚合物等领域有多项技术成果，曾赴俄罗斯就氟聚合物方面开展技术合作。

取得的主要成果有：

1）特种工程塑料聚砜、聚醚砜系列产品生产技术；

2）通用级、膜用级、涂料级聚醚砜生产技术；

3）高吸水性树脂系列产品生产技术。

无定型高吸水性树脂和珠状高吸水性树脂制备技术分别在两家企业实现产业化。

发表论文20余篇，其中，被EI、CA收录6篇。

现为我公司该项目研究技术总顾问，负责审定、修改项目研究方案，指导项目研究的实施。

项目获奖情况

1.用级聚醚砜材料，浙江省科技进步二等奖（1994），第二完成者；

2.3.光缆阻水用高吸水性树脂，衢州市科技进步三等奖（2004），第一完成者。

论文（均为第一作者）

1.改性聚四氟乙烯活塞环专用材料研制，《中国塑料》，2005，No.2

2.模塑级聚偏氟乙烯乳液聚合工艺的研究，《塑料工业》，2005，No.2

3.无机纳米粒子填充改性聚四氟乙烯复合材料的研究，《塑料工业》，2005，No.5

4.聚偏氟乙烯树脂的合成，《塑料工业》（增刊），2005

5.反相悬浮聚合工艺制备吸水树脂及其性能研究，塑料工业》，2005，No.11

6.具有“核-壳”型结构的吸水树脂的合成，《塑料》，2005，No.1

7.聚偏氟乙烯乳液后处理工艺的研究，《合成树脂及塑料》，2005，No.2

8.分散聚合工艺制备聚四氟乙烯及其性能研究，《工程塑料应用》，2005，No.7

9.高吸水性树脂合成技术进展，《化学工程师》，2005，No.4

10.偏氟乙烯乳液聚合的气液传质效果影响因素的研究，《化学工程师》，2005，No.6

11.接枝共聚法增韧改性聚氯乙烯树脂，《应用化工》2005,34（04）

12.可熔性聚四氟乙烯树脂的合成技术进展，《有机氟工业》2005（01）

13.全氟丙酰过氧化物的合成，《浙江化工》2005,36（02）

14含氟聚合物的合成概述，《天津化工》2005,19（04）

15.含氟聚合物系列产品概述，《河北化工》2005,28（04）

16.可熔性聚四氟乙烯树脂，《贵州化工》2005,30（02）

17.偏氟乙烯单体的制备,《有机氟工业》2004（04）

18偏氯乙烯共聚树脂及膜系列牌号的开发,《聚氯乙烯》2004,（06）

19日用型高吸水性树脂的改性进展，《天津化工》2006,20（01）

20.聚偏氟乙烯树脂的性能与应用,《上海塑料》2005,（04）

21.无定型高吸水性树脂的制备，《化工生产与技术》，2000，No.3

4、项目组人员专业结构、职称结构

主要人员分工列入表6

姓名

年龄

职务职称

所在单位

在课题中的分工

签名

熊发旺

45

高工

江西东永科技发展有限公司

总负责

朱友良

40

教授

浙江工业大学

技术指导、

黄文娟

36

工程师

合成试验

邹友平

32

合成试验

陈小毛

应用研究

肖天辉

28

性能研究

涂家宏

29

工艺设计

黎义祥

总经理

应用开发

姜吉瑞

39

行政部长

项目管理

5、项目新增投资筹集情况

本项目研究预算全部为新增投资，其经费使用明细预算如下表。

表7项目投资与资金筹措表

金额

投资总额

固定资产投资

流动资金

资金筹措

自筹资金

其中：

已完成投资

3.6

新增投资

29.4

申请科技三项经费

借（贷）款

（1）、固定资产

本项目研究预计固定资产投资为34.8万元，主要用于设备与仪器购置，其明细列入表3。

（2）、流动资金

本项目预计流动资金总费用为28.2万元，主要用于原材料、技术开发费用等。

申请三项经费用途详细预算分列入表10

表8申请科技三项经费使用预算表

名称

金额（万元）

使用时间

开发费

22.9

2007.1-12.

原材料

试验费

动力费

设备费

6.6

其它辅肋设备

鉴定验收费

2008.10-12.