近日，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京人民大會堂舉行，表彰2024年度中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎。由現(xiàn)代紡織技術(shù)創(chuàng)新中心副主任、浙江理工大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院（國際絲綢學(xué)院）戚棟明教授作為項目第一完成人研發(fā)的“車用超纖革反應(yīng)性聚氨酯涂層加工新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項目，榮獲科技進步獎一等獎。
新能源車用革以超細(xì)纖維基布為底，通過聚氨酯基（PU）功能涂層賦予阻燃、抗菌、防霉、耐日曬、易去污等特性，并需長期保持高物性、輕量化與舒適感，是涂層加工中最具挑戰(zhàn)性的細(xì)分技術(shù)賽道之一。該項目由浙江理工大學(xué)、浙江省現(xiàn)代紡織技術(shù)創(chuàng)新中心副主任戚棟明教授團隊和浙江禾欣控股有限公司團隊共同完成。項目針對傳統(tǒng)車用革生產(chǎn)加工過程及制品普遍存在高能耗、高污染、溶劑殘留等問題，歷時5年從原理機制、工藝技術(shù)和生產(chǎn)裝備三大層面聯(lián)合攻關(guān)，掌握了新一代PU涂層加工新技術(shù)。項目總體技術(shù)達(dá)到國際先進水平，其中PU預(yù)聚物管式混合反應(yīng)器和高速共混高精度噴射涂層技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。經(jīng)產(chǎn)學(xué)研深度融合、協(xié)同創(chuàng)新，浙江禾欣控股有限公司以此確立了三大綠色制造方向，即反應(yīng)性PU樹脂綠色低碳合成、超細(xì)纖維綠色低碳紡絲和超纖合成革綠色低碳制備，為新能源車內(nèi)飾輸出了多款高物性、輕量化的高端產(chǎn)品。
剖析反應(yīng)機理，指導(dǎo)技術(shù)路線
針對傳統(tǒng)PU涂層加工技術(shù)高能耗、高污染的問題，團隊走訪調(diào)研、扎根企業(yè)，創(chuàng)新提出“反應(yīng)性PU”這一概念。而在無介質(zhì)條件下，如何有效調(diào)節(jié)體系粘度以控制反應(yīng)速率，是掌握反應(yīng)性PU涂層制備技術(shù)的關(guān)鍵。團隊通過動態(tài)追蹤反應(yīng)性PU涂層的結(jié)構(gòu)演化歷程，提出了反應(yīng)性PU涂層聚合/成型同步的“鏈擴展-凝膠化-相分離”三階段理論，填補了反應(yīng)性PU反應(yīng)機理的空白，掌握了預(yù)聚物粘度和反應(yīng)速率控制方法，實現(xiàn)了無介質(zhì)下聚合/成型同步短流程生產(chǎn)的全新技術(shù)路線。
研發(fā)新工藝，階段調(diào)控過程
反應(yīng)性PU由于具有聚合/成型同步的特點，因此在工藝上存在低反應(yīng)可控性的問題，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的物性較差。團隊面向無介質(zhì)高車速聚合/成型同步下的時溫同域受限性，提出聚合/成型速率調(diào)控和物性提升新工藝：開發(fā)了調(diào)控預(yù)聚物聚合度的管式混合預(yù)聚技術(shù)及反應(yīng)器；提出了交聯(lián)體系替代策略，優(yōu)化物理交聯(lián)點數(shù)量和分布，提升PU物性；研發(fā)了雙軸拉伸促熟工藝，利用PU涂層尚處于固化成型階段的特點，借助雙向拉伸，優(yōu)化微相結(jié)構(gòu)分布。浙江禾欣控股有限公司借此開發(fā)了系列高品質(zhì)產(chǎn)品，實現(xiàn)了功能設(shè)計和環(huán)保理念的完美平衡。
開發(fā)成套設(shè)備，提升產(chǎn)業(yè)水平
團隊面向反應(yīng)性PU聚合/成型同步特點和實際高車速生產(chǎn)特性，基于分階段調(diào)控新工藝，創(chuàng)制了成套生產(chǎn)新設(shè)備：研制了與“鏈擴展”管式混合預(yù)聚技術(shù)相匹配的“促擴鏈-抑凝膠”型共混噴射系統(tǒng)，解決了因PU自聚發(fā)熱導(dǎo)致的凝膠化提前問題；開發(fā)了與“凝膠化”可逆交聯(lián)相適應(yīng)的折返式梯度溫控“熟化”系統(tǒng)；研發(fā)了與“相分離”階段相適配的張力和速度精準(zhǔn)同步協(xié)調(diào)的閉環(huán)控制生產(chǎn)系統(tǒng)，提高整體均勻性。
項目已獲授權(quán)發(fā)明專利14件（含美國專利1件）、實用新型專利6件（含日本專利1件），制定國家標(biāo)準(zhǔn)1項、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項、團體標(biāo)準(zhǔn)5項，形成反應(yīng)性PU超纖革涂層加工的知識產(chǎn)權(quán)和標(biāo)準(zhǔn)體系。戚棟明教授團隊聯(lián)合浙江禾欣控股有限公司團隊共建成車用超纖革反應(yīng)性PU生產(chǎn)示范線10條，形成2400萬米/年生產(chǎn)能力，開發(fā)了阻燃、自清潔等系列車用高端產(chǎn)品，打破了國際技術(shù)壟斷，近三年新增銷售12.9億元、利潤2億元。
產(chǎn)品經(jīng)第三方檢測評估碳足跡，每合成和涂覆1公斤反應(yīng)性PU涂層能耗和CO2排放較傳統(tǒng)溶劑型PU減少37%和45%，經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益顯著，有助于我國車用超纖革涂層加工技術(shù)由跟跑向全球領(lǐng)跑推進。
