原液着色纤维产业“十三五”发展路径

金剑+李鑫+王颖+廉志军+邱志成

项目背景

随着人们环保意识的日益增强，全球低碳经济的发展，化纤纺织行业为寻找更为清洁的染色方法以解决染色过程中能源消耗大、废水产生多，环境污染严重等问题，开发了纺前着色即原液着色技术。

原液着色纤维是指在纺丝溶液或熔体中加入着色剂，经纺丝过程得到的有色纤维，也称为无染纤维或纺前染色纤维。原液着色纤维加工成纺织品时省去染色工序，避免产生大量的印染废水，减少CO2排放，具有显著的环境友好特征。

目前国内有中国纺织科学研究院、仪征化纤等少数科研机构与企业采用在线添加技术在聚酯直纺装置上开发了黑色、荧光增白等聚酯长丝和短纤维。另外，浙江华欣等利用三原色色母粒，采用配色技术，生产多色系聚酯纤维。

但其实我国原液着色纤维仍处于快速发展初期，技术与装备与国外相比差距较大，主要表现在：颜料等组分的超细化、分散剂、载体技术不过关，高品质母粒品种少、生产水平低、质量不稳定；设备结构不合理，混合器与组件、管道自清洁无研究，多品种、柔性化生产技术未实现大规模产业化；产业链的分割导致标准色一直无法统一，原液着色纤维技术规范和标准不健全；原料-纤维-织物-终端纺织品整个产业链缺乏统筹管理等。这些问题使我国原液着色纤维距离高功能、高品质、低能耗和低排放的发展目标仍较远。因此，我国原液着色纤维的当务之急是必须以技术创新提升产品的品质和功能，建立标准和技术服务体系，推动原液着色纤维大规模产业化应用。

项目总体目标

针对我国原液着色纤维产品长期以来品质处于中低端、彩色品种市场供给不足等制约产业高水平发展的突出问题，通过阐明聚酯与聚酰胺的色彩及稳定性、色牢度的影响因素与机理，色浆性质对聚酯连续聚合反应动力学的影响规律，高含量颜料/染料、功能粉体的熔体纺丝动力学及结构形态演化机理，原液着色聚酯、聚酰胺纤维的构效关系等重要科学问题；突破高含量超细颜料/染料均匀分散和母粒规模化制备技术，色母粒及其与功能母粒在聚酯、聚酰胺熔体中高比例添加的强化分散、熔体自清洁技术和装备，色彩数字化表征和配色过程计算机仿真技术，纺织品整理等关键核心技术；开发出高品质原液着色纤维高效制备与高水平应用产业化技术，建立颜料/染料、色母粒、纤维一体化的品质和基础色检测方法及标准体系，纤维制备与应用技术规范和数据库，建成国际先进水平的工艺、装备与控制系统中试验证平台和产业化示范线，实现原液着色聚酯、聚酰胺纤维大规模制备和高水平应用示范。项目在纺织化纤产业结构调整、废水和CO2减排、降低能源消耗等方面将产生重大作用。

主要研究内容

超细颜料/染料及其表面修饰剂、稳定剂、树脂基体性质对聚酯与聚酰胺的色彩及稳定性、色牢度的影响机理

功能粉体与典型颜料/染料协同效应对聚酯和聚酰胺色彩及稳定性影响机理

色浆性质对聚酯连续聚合反应动力学的影响规律

高含量颜料/染料、功能粉体的熔体纺丝动力学及结构、形态演化机理

原液着色聚酯、聚酰胺纤维的构效关系

高含量超细颜料/染料均匀分散和母粒规模化制备技术

色母粒及其与功能母粒在聚酯、聚酰胺熔体中高比例添加的强化分散、熔体自清洁技术和装备

色彩数字化表征和配色过程计算机仿真技术

原液着色纤维纺织品制备和整理技术

预期效益

项目的完成可以解决现有原液着色聚酯、聚酰胺纤维产业链存在的科学和技术问题，从原料、标准、机理和检测方法等方面规范原液着色纤维产业的发展，并开发出聚酯原液着色连续聚合技术、功能色母粒系列化协同制造技术、高精度聚酯纤维熔体直纺原液着色在线添加技术、有效成分高比例添加和深染技术、原液着色织物色光调控整理技术等，建成原液着色纤维产业示范线，建立色母粒-色丝-织物标准化应用数据库，形成从原料到终端纺织品的完整技术创新链，实现原液着色聚酯纤维、聚酰胺纤维大规模产业化制备及系列化产品开发与市场批量应用。

项目的实施将形成原液着色纤维直接市场销售25万吨，并直接推广原液着色面料2000万米，原液着色服装100万件，预计实现产值近30亿元，利润3.5亿元，对原液着色纤维产业的发展有积极的促进和示范作用。

项目在多个方面、多项关键技术突破所形成的国际先进水平的聚合原液着色连续聚合中试验证平台，可为产业技术升级换代提供长远支撑。建立的统一基础标准体系以及应用色母粒-色丝-织物标准化数据库和仿真系统，优化的数字化和网络化仓储物流系统，可以大大提高效率、降低成本，对促进纺织化纤行业供给侧改革，加快相关企业品质、品种、品牌建设，增强我国纺织行业在国际上的竞争力有积极贡献。

项目的建设还将为我国纺织行业在低碳环保、可持续发展方向建立新的标杆，项目完成后，将推广形成年产300万吨高品质原液着色纤维的生产能力，每吨纤维加工成纺织品将实现废水和CO2减排32吨和1.2吨，降低电耗、蒸汽消耗230kWh和3.5m3，减排废水9600万吨、二氧化碳360万吨，降低电耗6.9亿kWh，减少蒸汽消耗1050万m3，折合标煤122万吨。项目具有很高的生态价值。

综合来看，项目的实施将产生带来巨大的经济效益和社会效益，对纺织行业向绿色环保方向发展有重要示范和推动作用。

结语

随着碳交易、环境保护税等一系列环保政策法规的出台，“十三五”将成为我国原液着色纤维产业发展的关键机遇期。原液着色纤维产业要统筹安排、系统规划，紧紧围绕原液着色纤维高品质、高功能、低能耗和低排放的发展方向开展工作。在高品质方面，重点提升纤维和纺织品的色彩鲜艳度、色牢度、均匀性，性能和功能的均匀性、稳定性和安全性；在高功能方面，重点开发超细旦和抗菌、抗静电、阻燃等功能性原液着色纤维；在低能耗和低排放方面，重点开发新型高效、安全着色剂，提高母粒的颜料含量，开发着色剂高效、精确的在线添加技术，开发高效混合技术提升单线产能等。

针对原液着色纤维的应用，重点开发短纤维色纱色彩均一性控制技术，纯纺与混纺纺织品的整理技术等，色彩的数字化技术，典型织物结构纺织品色彩仿真技术，突出原液着色纤维的特点与优势，在典型应用领域开发出高端纺织品。

在标准体系建立方面，重点建立色浆、色母粒和原液着色纤维的产品品质标准，针对黑色-灰色系列等市场用量较大的品种建立颜色标准体系，建立完善从色母粒到纺织品的评价检测方法标准；建立典型品种原液着色纤维制造、纺织品开发与应用的技术规范，通过建立联盟或行业的标准、认证和吊牌体系，保证产品品质，提高原液着色纤维产品和产业链各环节重点企业的市场认可度，提升产业链整体水平。

建设、完善技术创新公共服务平台，为新产品开发、市场规范等提供服务，加快产业整体水平的提升，实现可持续发展。

原液着色纤维产业发展是一个系统工程，需要根据产业发展总体要求，系统规划技术路线图，突破一批关键核心技术，构建从着色剂到终端纺织品的完整产业技术创新链，在产业链各环节和典型的终端应用领域形成高水平的示范、引领，构建出产业可持续发展的技术创新支撑体系，形成中国原液着色纤维体系在国际上的整体竞争优势，保障产业良性发展。

可以预见，随着“十三五”国家重点研发计划项目 “高品质原液着色纤维开发及应用”的实施，必将会对我国原液着色纤维产品的品质提升和行业的快速发展提供强有力的技术支撑和很好的引领示范作用。