自由液面多射流静电纺非织造材料制备关键技术及产业化
获奖等级：一等奖
主要完成单位：东华大学、苏州九一高科无纺设备有限公司、中原工学院、苏州金泉新材料股份有限公司、苏州康富特环境科技有限公司、河南工程学院、长垣虎泰无纺布有限公司
主要完成人：覃小红、王荣武、张弘楠、何建新、权震震、崔世忠、张海霞、王浦国、贾琳、王黎明、徐慧琳、邵伟力、李贞兵、王有虎、樊海彬
纺织工业是我国支柱产业，其中产业用纺织品占比已超过25%。然而国内此类材料存在低端同质化现象严重，高附加值、功能性产品严重依赖进口的瓶颈问题。静电纺制备的微纳米纤维非织造材料具有高比表面积、高吸附特性，可制备高效低阻过滤材料、定向扩散导水卫生材料等高附加值产业用纺织品，是我国“十三五”规划纺织工业重点发展方向之一。然而现有静电纺技术存在纺丝过程不稳定、纤维直径离散大、无法规模化制备等难题。为破解这一困境，该项目在国家科技支撑计划、国家自然科学基金、中国纺织工业联合会科技指导性项目资助下，历经十几年攻关，实现了自由液面多射流静电纺微纳米纤维非织造材料的可控稳定量产，通过与纺粘热轧、热风等非织造基材复合，为高附加值、功能性微纳米非织造材料产业化提供解决方案。
该项目创新性成果：（1）建立了单射流可控射流拉伸的微纳米纤维直径精准控制制备理论，建立了介质诱导下的射流拉伸细化模型，解决了微纳米纤维纺程不可控、直径离散度不可控的难题，将微纳米纤维直径CV值降低到30%以下。（2）构建了动态平衡自由液面多射流控制理论，研发出系列空间对称自由液面纺丝喷头，多射流间距仅为5 mm，包络角稳定在10°，纤维直径CV值降至15%以下，实现纤维直径分布大幅减小，单喷头产能250 m l/h以上，是传统针头的160倍。（3）发明了纵横向多模块相位补偿成网技术，分别实现了微纳米纤维梯度可变嵌入（横向）成网以及高取向（纵向）成网，为微纳米窄分布纤维非织造过滤材料和取向导湿定向扩散导水卫生材料的产业化制备奠定基础。项目组研发的1 800 mm幅宽4模块8喷头生产线年产能达到150万m2以上。（4）研究了直径和孔隙梯度结构的微纳米非织造材料与PP/PE双组份热风基材的低速亚熔点热轧复合以及双向热风高速复合技术，制备的过滤材料滤效>99.999%，滤阻＜106 Pa；开发出PLA/ES基材的高取向PLA微纳米纤维复合热风工艺，制备的定向扩散导水卫生材料，不同方向液体扩散速比>6，液体穿透速率>3 m l/s·cm2。
该项目获授权国家专利46项，制定行业标准1项，发表SCI论文50篇，形成完整的知识产权体系。项目成果已实现推广应用，形成微纳米非织造材料生产线7条，近3年生产微纳米纤维复合非织造材料7 175.6 t，新增营收2.41亿元，新增利润达到3 556万元。成果鉴定结果表明：项目总体技术达到国际先进水平。
多轴向经编技术装备及复合材料制备关键技术及产业化
获奖等级：一等奖
主要完成单位：常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司、东华大学、郑州大学、常州市新创智能科技有限公司、常州市第八纺织机械有限公司、北京航空航天大学
主要完成人：陈南梁、谈昆伦、刘春太、段跃新、蒋金华、谈源、蒋国中、刘勇俊、季小强、张娜
随着国防军工、航空航天、轨道交通、风力发电、新能源汽车等行业的深入发展，对应用材料体系提出了轻量化、低成本、高效率制备的市场需求，高性能纤维多轴向编织技术及复合材料是满足这一要求的最佳解决途径。目前，高性能纤维的多轴向经编装备关键技术及其复合材料高效率制备技术被德国、日本等发达国家垄断，尤其是技术壁垒较高的碳纤维多轴向经编装备及技术、复合材料深加工技术严禁出口。国内多轴向经编材料制备及下游复合材料生产技术、效率与国外差距明显。因此开展多轴向经编装备关键技术及其复合材料应用技术研究极为关键。
该项目围绕高性能纤维“多轴向织造-复材成型-加工应用”的产业关键环节和技术展开，掌握和攻克了多轴向经编技术、织物及复合材料低成本、高效率的理论基础及生产加工核心关键技术。主要技术内容创新包括：（1）碳纤/玻纤高速多轴向经编机核心技术和装备。突破了碳纤维恒宽在线展纤、多经轴单独捆绑、机器人智能储纱，开发了自由多角度铺纬，实现了纱线铺设精确度达到°，突破了多轴向经编机三十轴联动、整机智能控制等技术，建立了自学习光电纬纱状态感知装置与特征数据库。（2）低成本全规格碳纤、玻纤及混编多轴向织物及编织技术。攻克了低克重加密分纱玻纤织物编织技术，低成本大丝束碳/碳、碳/玻混杂层间全规格多轴向编织技术；发明了多角度铺纬机构，研发了碳纤和玻纤2种材料的恒速张力闭环控制技术、自动化混合铺设技术、张力协同控制技术等。（3）碳纤维增强热塑/热固编织结构复合材料快速成型技术。构建了碳纤维增强编织结构复合材料宏、细观性能预测、以及结构一体化优化设计方法，研发了我国独有的可回收热塑性碳纤维热压模具和成型工艺，首次实现了我国碳纤维增强热塑性编织结构复合材料汽车结构横梁的集成制造，研发了热固性树脂基复合材料快速成型及自动化单元装备技术，突破了大规模工业化生产的技术瓶颈。该项目属于新材料技术领域，涉及纺织科学、纺织机械、复合材料成型等跨学科领域，是高性能预制件至复合材料成型产业发展的关键技术重大创新。
项目成果已获得授权发明专利40项，实用新型专利60项；发表论文20余篇；制定国家标准2项；建立了多轴向经编材料生产线52条，复合材料生产线2条，并实现了产业化；经专家认定，项目整体技术达到了国际先进水平；产品经航空、风电、汽车等领域典型应用，获得认可。该项目整体技术自2015年实施应用以来，已累计新增产值达42亿元，新增利润3.1亿元，项目产品连续2年国内外市场占有率稳居第一，取得了较好的经济效益和社会效益。项目打破了国外技术垄断，满足了航空航天、风电叶片、汽车等国家重大需求，有力促进了多轴向经编技术及先进复合材料技术的发展。
航空关节轴承用自润滑织物复合材料设计开发
获奖等级：一等奖
主要完成单位：上海大学、上海市合成树脂研究所有限公司、上海市轴承技术研究所、中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
主要完成人：俞鸣明、梁磊、张艳、任慕苏、方琳、姚卫刚、段宏瑜、杨敏、李红、周劼、胡和丰、颜莉莉、肖依、黄雄荣、薛峰
自润滑织物复合材料作为航空关键材料，应用于歼击机鸭翼、起落架、襟翼等重要部位，以及武装直升机旋翼系统的主桨、尾桨、传动系统等关键部位的自润滑关节轴承，材料性能直接影响战机性能与安全可靠性。目前国产材料性能可与进口常规产品（Dupont7623）相当，服役寿命约2.5万次。但是，随着航空工业的迅猛发展，国外发达国家的自润滑织物复合材料的服役寿命已提高到10万次，但相关技术仍对我国进行技术封锁。
该项目来源于中国纺织工业联合会科技指导性项目（项目编号：），由上海大学、上海市合成树脂研究所有限公司、中航工业沈阳飞机设计研究所和上海市轴承技术研究所联合承担，开发服役寿命10万次以上的自润滑织物复合材料，并将其应用于航空用低速重载自润滑关节轴承。
为了提升国内航空关键材料性能，突破国内现有技术瓶颈，打破国外技术垄断，该项目将先进纺织技术、树脂分子设计技术、固体润滑颗粒复配技术和纤维-树脂界面优化技术相结合，系统研究了纤维选型和配比、纱线组成和结构，开发了聚四氟乙烯/间位芳纶自润滑织物；设计了低黏、高韧树脂的分子结构，研究了多层石墨烯/石墨协同改性技术，发明了减摩耐磨酚醛树脂制备技术；开发了织物等离子体处理和复合浸胶技术，优化了纤维-树脂界面结合性能；建立了自润滑织物复合材料磨损演变模型，研发出多尺度增强自润滑织物复合材料以及相应的成套设备和工艺体系，实现了自润滑织物复合材料的稳定批量生产。产品性能优越，满足航空低速重载关节轴承服役次数10万次以上的要求，达到最新版SAE AS的相关技术要求，总体技术达到国际先进水平，具有自主知识产权（获得国家发明专利1项，实用新型专利1项），打破了国外对先进新材料和航空关键构件的技术垄断，为X-8、X-9系列直升机、以及X-10系列、XX-15、XX-20等10余个型号100余架固定翼飞机、无人机和航空发动机的研制任务提供了重要保障，军事和社会效益显著。自2018年以来，自润滑织物复合材料相关产品销售3.9万余件，销售额6 150余万元，利润约1 281万元，具有良好的经济效益。
车用非织造材料柔性复合生产关键技术与装备
获奖等级：一等奖
主要完成单位：江苏迎阳无纺机械有限公司、南通大学、江南大学
主要完成人：范立元、张瑜、章军、朱亚楠、李素英、付译鋆、范莉、殷俊良、徐林、许利中、谈越斌、谢军辉、张鑫荣、王海楼、于树发
近年来，我国大飞机、高速列车、汽车产业飞速发展，车用纺织材料需求量每年超过40亿m2，其中非织造材料占70%。车用非织造材料具有高回弹性、耐日晒、耐热、色牢度高、万次以上耐磨性好、安全无毒等特点，现有生产装备功能单一，不能适应多种原料混合及复合在线成型，产品无法满足多功能要求，严重制约了复合车用非织造材料的推广应用。
该项目属纺织科学技术领域，是车用非织造材料工艺与装备技术的集成创新和产业化应用，主要科技内容如下：
（1）创新了针刺、撒粉、热熔等多工艺柔性复合方法，解决了生产线功能单一的问题，实现了从纤维到多种产品（针刺布/纤维网、针刺布/PP膜、针刺布/纤维网/PP膜）在线复合一次成型。
（2）发明了多种纤维混合梳理的关键机构，解决了混合梳理时纤维易断、滞后转移及成网不匀的行业难题，实现了纤网均匀度CV＜2%，梳理机混纺产量提高30%。
（3）研发了针刺机负载分布技术和共轭平衡技术，解决了针刺机重载高速运行失衡问题，实现了2 000g/m2高克重车用非织造材料1 800次/m in高频率针刺成型，针刺效率提高50%。
（4）开发了车用非织造材料柔性复合成套装备，研发了工艺参数专家系统和物联网系统，实现了车用非织造材料的数字化生产。
项目获授权发明专利11项、软件著作权1项，制定国家标准2项。项目装备生产能力1 000 kg/h，生产10种以上产品。经中国纺织工业联合会科技成果鉴定，整体技术达到国际先进水平。近3年，项目装备累计销售80台套，新增直接经济效益7.2亿元，新增利润9 712万元；出口美国、德国、俄罗斯等发达国家，创汇4 160万美元。项目装备累计生产复合车用非织造材料5.5亿m2，创造间接经济效益98.6亿元。项目成套装备符合工业和信息化部《产业用纺织品行业“十三五”发展指导意见》中“加快纺织基柔性复合材料开发应用”的要求，相对离线复合设备，综合投资降低60%，生产效率提高30%，生产成本降低40%。项目装备提升了我国车用非织造材料的国际竞争力，为产业用纺织品行业的结构调整、转型升级做出了积极贡献。
针织数字化车间智能生产关键技术及其产业化
获奖等级：一等奖
主要完成单位：浙江理工大学、江南大学、浙江恒强科技股份有限公司、泉州佰源机械科技有限公司
主要完成人：胡旭东、彭来湖、蒋高明、向忠、胡军祥、傅开实、汝欣、史伟民、沈春娅、汪松松、钱淼、戴宁、李建强、张琦
针织是纺织品最主要的生产形式，随着用人招工问题的日益凸显，离散型自动化设备形成的信息孤岛化生产已经不能满足针织企业的生产需求，针织生产车间的数字化和智能化成为必然趋势。但现有针织机械数控系统自感知能力差，网络接口与通信协议类型繁多，MES管理系统功能简单，难以实现针织机械智能化控制、车间设备组网管控、生产过程信息化管理，制约了针织生产向智能制造转型升级。
该项目完成单位在工信部“智能制造标准化与新模式应用”重大专项和中纺联科技指导性项目的支持下，通过产学研合作，自主创新，攻克了针织数字化车间智能生产的一系列技术问题，建立了横机、圆纬机、经编机数字化车间智能生产示范点，进行了产业化应用推广。
项目主要针对针织数字化车间智能生产关键技术进行研究。开发通用性针织智能控制系统平台，研发针织机械典型执行器件的智能驱动器；设计基于云服务的针织数字化车间信息管理系统平台，开发车间数据采集服务器软件和终端应用软件；研究基于OPC UA规范的针织机械信息化模型构建技术，开发信息模型解析和编译器；制订适应横机、圆纬机、经编机3大类针织设备联网要求的“针织机械联网通信规范”系列标准及《横机数控系统FZ/T -2011》、《针织圆纬机数控系统通用技术规范FZ/T -2018》等2项智能控制系统行业标准，将数字化车间联网通信协议和智能控制技术标准化。
项目成果具有自主知识产权，授权发明专利16项，实用新型专利19项、软件著作权9项，发表学术论文37篇，制订行业标准8项。经中纺联组织的科技成果鉴定，项目整体技术水平为国际先进水平。
2016年至2018年，该项目推广建设针织数字化车间835个，合计销售针织设备及智能控制系统26万台套，金额16.7亿元，新增利税2.4亿元。针织数字化车间实现针织设备智能化控制以及车间设备、产品、人员、订单的协同管理，减少了劳动力，提高了生产效率，已在常熟国盛、晋江智创、福建源达等著名纺织企业应用，提高了产品附加值。对促进我国从纺织大国到纺织强国的转变具有重大意义。
化纤长丝卷装作业的全流程智能化与成套技术装备产业化
获奖等级：一等奖
主要完成单位：北自所（北京）科技发展有限公司、东华大学、福建百宏聚纤科技实业有限公司、浙江恒逸高新材料有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司
主要完成人：王勇、冯培、侯曦、江秀明、吕斌、杨崇倡、吴振强、徐慧、王永兴、满运超、曹晓燕、王丽丽、王生泽、王峰年、何鸿强
化纤长丝卷绕成一定规格的卷装后，经落卷、转运、外观检测、包装和仓储等工序，完成卷装全流程作业。传统卷装作业存在工人劳动强度大、效率低、技能要求高、产品质量评定稳定性差，各工序作业信息采集、传递和数据汇总困难，产品缺乏完整实时信息和数据可追溯性等弊端，常规自动化设备难以替代人工作业，因而成为了化纤行业进一步转型升级的瓶颈。
该项目属于智能制造领域。项目全面梳理卷装作业工艺，凝练关键技术，针对卷装作业对象柔性、外表曲面粗糙、产品品种批号多，涉及设备类型多，设备运行、产品质量检测等数据量大且多源异构的特点，提出了适应卷装全流程作业的智能制造新模式；结合刚柔耦合动力学行为特性，研发直角坐标落卷机器人，外观在线智能检测等14种卷装作业专用装备；采用模块化设计技术，构建了可适应多品种工艺要求的卷装作业硬件系统；提出机器视觉检测智能等级判定算法与标准，实现卷装外观的在线智能检测；运用多源异构的大数据瞬态实况数据分析处理技术，解决了长丝卷装作业全流程信息高效实时处理与高准确率难题，开发了具有多源异构特征的卷装作业全流程的实时智能管控系统，实现长丝卷装全流程高效智能化作业，为化纤长丝生产车间和工厂的智能化支撑奠定了坚实的基础。项目研究分别获得4项国家发改委、科技部、工信部立项支持。
该项目已发表科技论文18篇；授权国家发明专利14项，实用新型专利11项，软件著作权14项；工信部行业标准1项（已立项）；获得产品技术鉴定3项，系统整体水平达到国际领先。
该项目在福建百宏聚纤科技实业有限公司、浙江恒逸高新材料有限公司、江苏国望高科纤维有限公司等多家上市龙头企业建成生产线9条，年处理卷装能力300万t；近3年项目完成单位实现新增利润3.4亿元，应用于其他企业新增利润1.8亿元，并已开始拓展韩国和东南亚市场。
该项目的成功实施，为化纤生产的数字化车间和智能工厂建设奠定了坚实的基础。成果推广应用于棉纺、毛纺、印染及非织造等典型纺织行业，可有效促进纺织行业技术进步。
文章来源：中原工学院学报 网址: http://zygxyxb.400zhicheng.com/lunwen/itemid-59844.shtml
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