2024年度中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎近日揭曉。由浙江理工大學(xué)、杭州路先非織造股份有限公司、世源科技(嘉興)醫(yī)療電子有限公司、東綸科技實業(yè)有限公司、中紡標(biāo)檢驗認(rèn)證股份有限公司等單位共同完成的項目“可溶性聚乙烯醇非織造防護(hù)材料研發(fā)及其在核防護(hù)中的典型應(yīng)用”榮獲科技進(jìn)進(jìn)步獎一等獎。

核電是國家能源戰(zhàn)略的重要組成，中國核電已經(jīng)成為世界核電發(fā)展的生力軍。核電安全關(guān)乎公共安全和人類生存環(huán)境。作為一種典型的核放射性顆粒污染物，核塵埃防護(hù)至關(guān)重要。當(dāng)前核電站普遍使用的核放射性顆粒防護(hù)材料為一次性非織造聚烯烴，使用后易產(chǎn)生難以降解的巨量廢棄物，填埋處理耗費大量土地資源，焚燒處理易產(chǎn)生廢氣污染。聚乙烯醇(PVA)具有純水溶、溶解溫度可調(diào)控、易降解等典型特征，易與核放射性顆粒污染物分離，為發(fā)展可降解核放射性顆粒防護(hù)材料及廢棄物高效清潔減量化處理提供了思路。項目提出制備水溶性PVA水刺非織造材料和水溶性PVA微孔薄膜2種防護(hù)材料，創(chuàng)制1套核防護(hù)廢棄物高減容比減量化處理裝備，解決了PVA纖維水溶性和水刺成形間的突出矛盾，突破了PVA薄膜難以熱塑加工的局限，破解了核防護(hù)廢棄物難以超高減容比減量化處理的難題，形成了核防護(hù)用可溶性PVA非織造防護(hù)材料產(chǎn)業(yè)化加工技術(shù)體系。項目在水刺材料和薄膜成形及廢棄物減容的關(guān)鍵設(shè)備與工藝技術(shù)等方面取得突破，整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。項目產(chǎn)品逐步替代不可降解的聚烯烴防護(hù)服，有力推動核放射性顆粒污染物防護(hù)材料行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，對保衛(wèi)國家能源安全、支撐核電高質(zhì)量發(fā)展意義重大。

創(chuàng)制關(guān)鍵設(shè)備，為材料均勻成形奠定基礎(chǔ)

PVA纖維吸水性強(qiáng)、易溶脹，使得其難以完全適應(yīng)常規(guī)的水刺加工，尤其是先預(yù)刺再主刺極易導(dǎo)致纖維板結(jié)，纖維在常規(guī)高壓水刺摩擦下甚至?xí)a(chǎn)生溶解，造成加工不勻，進(jìn)而影響非織造材料的成形。項目創(chuàng)新性研制噴淋輥壓轉(zhuǎn)鼓，通過噴淋預(yù)濕代替常規(guī)的預(yù)刺，避免纖網(wǎng)內(nèi)的PVA纖維發(fā)生流失、位移;創(chuàng)制預(yù)除水裝置，將常規(guī)的“主刺-烘燥(>120 ℃)”工序改為“主刺-預(yù)除水-低溫烘燥(100 ℃)”工序，通過預(yù)除水既能解決烘干過程中PVA纖維的溶解黏連問題，還能實現(xiàn)低溫烘燥。

研發(fā)新工藝，提升防護(hù)水平

PVA分子鏈上含有大量的強(qiáng)極性羥基，容易形成分子內(nèi)和分子間氫鍵，使分子鏈堆積規(guī)整、結(jié)晶度高，導(dǎo)致其熔融溫度(220~230 ℃)和分解溫度(230~250 ℃)接近，難以進(jìn)行熱塑加工?；?ldquo;相似相溶”原理，項目采用分段増塑策略制備寬熔融加工窗口PVA熔體，并創(chuàng)制熔體均勻分配模頭，形成了熱塑加工成形的水溶性PVA薄膜。

開展核防護(hù)廢棄物無害化處理研究，實現(xiàn)超高減容比消減

針對高醇解度PVA分子量大、高濃溶液粘度高，導(dǎo)致核塵埃不易分離、燃燒時溶液難以噴淋和燃燒不充分的問題，項目研究PVA溶解-降解-分解機(jī)制，發(fā)明高濃溶液降黏技術(shù)，形成包括溶解降粘、熱燃燒分解、尾氣催化凈化等裝置的一體化減容設(shè)備，研發(fā)的可溶性PVA核防護(hù)材料(PVA水刺非織造材料和PVA薄膜)在廢棄后可實現(xiàn)高減容比減量化處理，填埋土地總量降低2個數(shù)量級，比常規(guī)焚燒相比節(jié)約投資成本90%。

項目獲授權(quán)發(fā)明專利6件、實用新型專利9件;發(fā)表期刊論文5篇;制定國家標(biāo)準(zhǔn)1項、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項。建成PVA水刺非織造材料生產(chǎn)線4條、PVA薄膜生產(chǎn)線2條、超聲波復(fù)合生產(chǎn)線2條，工藝技術(shù)成熟，設(shè)備運行穩(wěn)定，通過水刺材料和薄膜的選擇性搭配形成的2類核防護(hù)服產(chǎn)品應(yīng)用于國內(nèi)外核電站。