前言l題目：國(guó)芳綸纖維的研究進(jìn)展及發(fā)展展望

芳綸全稱(chēng)為“聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺”，英文為Aramidfiber。是一種新型高科技合成纖維，具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長(zhǎng)等優(yōu)良性能，其強(qiáng)度是鋼絲的5～6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2～3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量?jī)H為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。它具有良好的阻燃性、絕緣性和抗老化性能，具有很長(zhǎng)的生命周期。廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、防彈制品、建材、特種防護(hù)服裝、電子設(shè)備等領(lǐng)域。高新技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃發(fā)展將芳綸1414的生產(chǎn)定為“中試攻關(guān)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段”，強(qiáng)化“裝備、原料、纖維”同步公關(guān)。山東省2009自主創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目指南中將“千噸級(jí)芳綸Ⅱ、芳綸纖維及原料、芳綸紙及應(yīng)用、芳綸纖維制品”列為重點(diǎn)扶持14個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈中的重點(diǎn)內(nèi)容。摘要關(guān)鍵詞：芳綸，生產(chǎn)工藝，市場(chǎng)分析，前景

ThePresentSituationandTheOutlookofAramidFiberABSTRACTAromaticpolyamidefiberisofaramidfibercollectively,foreigngoodsbrandcalledkayfulla(Kevlar)fiber,ourcountrynamedaramidfiber.Aromaticpolyamidefibertheearliestdevelopmentintheearly1960s,in1962theUnitedStatesduponttakestheleadindevelopingacommodity,called"Nomex"betweenaaramid,andin1967startedtoindustrialpro-duction;1966yearsanddevelopedthegoods,called"Kevlar"highper-formanceofaramid,andin1971startedtoindustrialproduction;Nowengagedintheproductionofaramid1414globalmanufacturermainlyAmer-icandupont(Kevlar),Japaneseemperorpeoplemale(Twaron,Technora),Russia(Pycap)heat.目錄前言芳綸全稱(chēng)為“聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺”。是一種新型高科技合成纖維，具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長(zhǎng)等優(yōu)良性能，其強(qiáng)度是鋼絲的5～6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2～3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量?jī)H為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。它具有良好的阻燃性、絕緣性和抗老化性能，具有很長(zhǎng)的生命周期。廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、防彈制品、建材、特種防護(hù)服裝、電子設(shè)備等領(lǐng)域。高新技術(shù)纖維產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃發(fā)展將芳綸1414的生產(chǎn)定為“中試攻關(guān)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段”，強(qiáng)化“裝備、原料、纖維”同步公關(guān)。山東省2009自主創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目指南中將“千噸級(jí)芳綸Ⅱ、芳綸纖維及原料、芳綸紙及應(yīng)用、芳綸纖維制品”列為重點(diǎn)扶持14個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈中的重點(diǎn)內(nèi)容。REF_Ref168484390\r\h錯(cuò)誤！未找到引用源。REF_Ref168484424\h錯(cuò)誤！未找到引用源。PAGE6l第1章緒論1.1芳綸纖維的概述1.1.1芳綸纖維的定義芳綸纖維是芳香族聚酰胺類(lèi)纖維的統(tǒng)稱(chēng)，國(guó)外商品牌號(hào)叫做凱芙拉纖維，我國(guó)命名為芳綸纖維1414。1.1.2芳綸纖維的分類(lèi)芳綸纖維按分子結(jié)構(gòu)可分為三種類(lèi)型：對(duì)位芳香族聚酰胺纖維，間位芳香族聚酰胺纖維，芳香族聚酰胺共聚纖維。其中對(duì)位芳香族聚酰胺纖維又分為聚對(duì)苯酰胺（聚對(duì)氨基苯甲酰）纖維、聚苯二甲酰胺對(duì)苯二胺纖維，間位苯二甲酰間苯二胺纖維分為聚間苯二甲酰間苯二胺纖維、聚N,N-間苯雙-（間苯甲酰胺）對(duì)苯二甲酰胺纖維。[2]1.2芳綸纖維的特點(diǎn)1.良好的機(jī)械特性間位芳綸是一種柔性高分子，斷裂強(qiáng)度高于普通滌綸、棉、尼龍等，伸長(zhǎng)率較大，手感柔軟，可紡性好，可生產(chǎn)成不同纖度、長(zhǎng)度的短纖維和長(zhǎng)絲，在一般紡織機(jī)械制成不同紗支織成面料、無(wú)紡布，經(jīng)過(guò)后整理，滿足不同領(lǐng)域的防護(hù)服裝的要求。2.優(yōu)異的阻燃、耐熱性能間位芳綸的極限氧指數(shù)（LOI）28，因此當(dāng)它離開(kāi)火焰時(shí)不會(huì)繼續(xù)燃燒。間位芳綸的阻燃特性是由其自身化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定的，因而是一種永久阻燃纖維，不會(huì)因使用時(shí)間和洗滌次數(shù)降低或喪失阻燃性能。間位芳綸具有很好的熱穩(wěn)定性，在205℃的條件下可以連續(xù)使用，在大于205℃高溫條件下仍能保持較高的強(qiáng)力。間位芳綸具有較高的分解溫度，而且在高溫條件下不會(huì)熔融、融滴，當(dāng)溫度大于370℃時(shí)才開(kāi)始炭化。3.穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)除強(qiáng)酸與強(qiáng)堿以外，芳綸幾乎不受有機(jī)溶劑、油類(lèi)的影響。芳綸的濕強(qiáng)度幾乎與干強(qiáng)度相等。對(duì)飽和水蒸氣的穩(wěn)定性，比其他有機(jī)纖維好。芳綸對(duì)紫外線是比較敏感的。若長(zhǎng)期裸露在陽(yáng)光下，其強(qiáng)度損失很大，因此應(yīng)加保護(hù)層。這種保護(hù)層必須能阻擋紫外光對(duì)芳綸骨架的損害。4.耐久性間位芳綸優(yōu)良的耐摩擦和耐化學(xué)品性能，經(jīng)過(guò)100次洗滌后，用間位芳綸加工的布料撕破強(qiáng)力仍可以達(dá)到原強(qiáng)力的85%以上。對(duì)位芳綸的耐溫性能要高于間位芳綸，連續(xù)使用溫度范圍為-196℃～204℃，在560℃高溫下不分解、不熔化。對(duì)位芳綸最顯著的特性是高強(qiáng)度、高模量，其強(qiáng)度大于25克/旦，是優(yōu)質(zhì)鋼材的5～6倍、玻纖的3倍、高強(qiáng)尼龍工業(yè)絲的2倍；模量是優(yōu)質(zhì)鋼材或玻璃纖維的2～3倍、高強(qiáng)尼龍工業(yè)絲的10倍。1.3芳綸纖維的應(yīng)用作為一類(lèi)高性能材料，對(duì)位芳綸的優(yōu)異性能在不同的領(lǐng)域被開(kāi)發(fā)應(yīng)用。實(shí)際上，對(duì)位芳綸不但可以單獨(dú)用作各種結(jié)構(gòu)材料和功能材料，而且還可與其它材料復(fù)合應(yīng)用。

目前芳綸的主要消耗領(lǐng)域是橡膠工業(yè)、摩擦密封材料、防彈防護(hù)、復(fù)合材料和繩纜市場(chǎng)。尤其是對(duì)位芳綸在橡膠工業(yè)領(lǐng)域的用量穩(wěn)步增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率接近10％。2002年輪胎占對(duì)位芳綸總用量的10％，橡膠制品占13％；在橡膠制品中，膠管、傳動(dòng)帶和膠料用短纖維的用量百分比分別為41％、26％和14％。根據(jù)芳綸最終用途的市場(chǎng)區(qū)分，對(duì)位芳綸的用途分類(lèi)如下表1.4-2所示。表1.4-2對(duì)位芳綸的用途分類(lèi)用途分類(lèi)最終用途舉例應(yīng)用特性輪胎飛機(jī)輪胎，賽車(chē)輪胎，高速轎車(chē)輪胎，貨車(chē)和工程車(chē)輪胎，摩托車(chē)輪胎，自行車(chē)輪胎重量輕，強(qiáng)度高，模量高，尺寸穩(wěn)定，收縮率低，耐刺破橡膠制品輸送帶，傳動(dòng)帶，汽車(chē)用軟管，液壓系統(tǒng)軟管，海洋勘探用軟管，油氣管道，膠輥，涂覆織物，空氣彈簧強(qiáng)力高，模量高，尺寸穩(wěn)定，耐熱好，耐化學(xué)品防彈材料防彈衣，頭盔，防彈護(hù)甲，交通工具保護(hù)，戰(zhàn)略設(shè)施保護(hù)強(qiáng)度高，能量耗散性好，質(zhì)量輕，舒適性好防護(hù)服裝消防服，防火毯，耐熱工作服，阻燃織物，防切割手套，耐切割座椅面料耐熱性，阻燃性，耐切割性摩擦密封絕緣材料剎車(chē)襯帶，離合器襯片，密封圈，盤(pán)根，墊圈，觸變劑，工業(yè)用紙，絕緣材料纖維原纖化，耐熱性，耐化學(xué)腐蝕，阻燃性，機(jī)械性能好復(fù)合材料航天航空結(jié)構(gòu)件增強(qiáng)，造船，高速列車(chē)廂內(nèi)隔板，壓力容器，集裝箱結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)及休閑器具，塑料添加劑，土木工程，混凝土加固質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，模量高，耐沖擊，耐磨耗繩纜管道電纜增強(qiáng)，通用電纜增強(qiáng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)用繩纜，船用纜繩強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性好，耐腐蝕，耐熱，介電性好通訊電子器材光纜增強(qiáng)材料，機(jī)載星載艦載雷達(dá)罩，透波結(jié)構(gòu)材料，輕型天線，特種印刷線路板，電子電器運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)件，控制操縱用電纜強(qiáng)度高，模量高，尺寸穩(wěn)定性好，透波性好，絕緣性好2.1芳綸1414纖維的生產(chǎn)工藝1000t/a芳綸1414生產(chǎn)線分為聚合、溶劑回收和紡絲生產(chǎn)線三部分。一、聚合部分1.1原料：原料名稱(chēng)原料來(lái)源純度對(duì)苯二胺（PPD）上海安諾芳胺化學(xué)品公司>99.95%對(duì)苯二甲酰氯（TPC）青島三利本諾化學(xué)工業(yè)有限公司>99.9%N-甲基吡咯烷酮（NMP）濮陽(yáng)邁奇科技有限公司>99.9%無(wú)水氯化鈣（CaCl2）廊坊亞太興龍化工有限公司>98%1.2生產(chǎn)工藝：聚合反應(yīng)設(shè)備：采用特殊定制的雙螺桿連續(xù)擠出機(jī)作為芳綸1414樹(shù)脂的主要聚合設(shè)備。聚合工藝方法：以NMP-CaCl2作為聚合反應(yīng)溶劑體系，PPD和TPC采用低溫溶液縮聚反應(yīng)，TPC連續(xù)計(jì)量進(jìn)料，初始聚合反應(yīng)溫度為-10℃，后期反應(yīng)溫度<80℃，反應(yīng)時(shí)間為10~20分鐘。產(chǎn)物呈黃色粒狀，加入熱水、冷水洗滌。高于100℃、低于200℃干燥。1.3生產(chǎn)實(shí)例實(shí)施例1（1）在600L的溶解釜中加入450L的溶劑N-甲基吡咯烷酮，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)及攪拌下加入助溶鹽45Kg氯化鈣，在100℃下加熱使助溶鹽溶解。然后將溶解釜降溫到15℃，在攪拌下加入19.467Kg對(duì)苯二胺溶解，對(duì)苯二胺在溶劑體系中的摩爾濃度為0.4mol/L。然后將溶解釜降溫到0℃，并通過(guò)輸送泵和流量計(jì)將其計(jì)量并輸送到混合器；保溫90℃的對(duì)苯二甲酰氯熔體也通過(guò)輸送泵和流量計(jì)將其計(jì)量并輸送到混合器中心噴嘴。（2）對(duì)苯二甲酰氯熔體從混合器中心噴嘴噴出，與從混合器環(huán)形噴射口噴出的對(duì)苯二胺溶液混合，并通過(guò)自重向下流動(dòng)到旋轉(zhuǎn)攪拌式動(dòng)態(tài)混合器中。動(dòng)態(tài)混合器轉(zhuǎn)速為5000rpm。混合液經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)混合器混合后經(jīng)管路進(jìn)入螺桿反應(yīng)器。螺桿反應(yīng)器控制溫度不超過(guò)70℃，轉(zhuǎn)速100rpm，螺桿中反應(yīng)時(shí)間大約15min。安裝在離螺桿出口第二節(jié)段的真空排氣裝置將反應(yīng)產(chǎn)生的部分氯化氫排出，用堿液中和。（4）將螺桿反應(yīng)器出口的反應(yīng)產(chǎn)物在攪拌條件下用大量水清洗，然后過(guò)濾出聚合物在100℃條件下干燥12小時(shí)，得到聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺粉末。用烏氏粘度計(jì)測(cè)定對(duì)數(shù)比濃粘度為6.24。實(shí)施例2（1）在600L的溶解釜中加入450L的溶劑N-甲基吡咯烷酮，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)及攪拌下加入助溶鹽40Kg氯化鈣，在100℃下加熱使助溶鹽溶解。然后將溶解釜降溫到15℃，在攪拌下加入24.332Kg對(duì)苯二胺溶解，對(duì)苯二胺在溶劑體系中的摩爾濃度為0.5mol/L。然后將溶解釜降溫到0℃，并通過(guò)輸送泵和流量計(jì)將其計(jì)量并輸送到混合器；保溫90℃的對(duì)苯二甲酰氯熔體也通過(guò)輸送泵和流量計(jì)將其計(jì)量并輸送到混合器中心噴嘴。（2）對(duì)苯二甲酰氯熔體從混合器中心噴嘴噴出，與從混合器環(huán)形噴射口噴出的對(duì)苯二胺溶液混合，并通過(guò)自重向下流動(dòng)到管式靜態(tài)混合器中?；旌弦涸诠苁交旌掀髦型Ａ舸蠹s5s后經(jīng)管路進(jìn)入螺桿反應(yīng)器。螺桿反應(yīng)器控制溫度不超過(guò)70℃，轉(zhuǎn)速300rpm，螺桿中反應(yīng)時(shí)間大約7min。安裝在離螺桿出口第二節(jié)段的真空排氣裝置將反應(yīng)產(chǎn)生的部分氯化氫排出，用堿液中和。（4）將螺桿反應(yīng)器出口的反應(yīng)產(chǎn)物在攪拌條件下用大量水清洗，然后過(guò)濾出聚合物在100℃條件下干燥12小時(shí)，得到聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺粉末。用烏氏粘度計(jì)測(cè)定對(duì)數(shù)比濃粘度為5.90。實(shí)施例3（1）在600L的溶解釜中加入450L的溶劑N-甲基吡咯烷酮，并在氮?dú)獗Ｗo(hù)及攪拌下加入助溶鹽38Kg氯化鈣，在90℃下加熱使助溶鹽溶解。然后將溶解釜降溫到20℃，在攪拌下加入24.332Kg對(duì)苯二胺溶解，對(duì)苯二胺在溶劑體系中的摩爾濃度為0.5mol/L。然后將溶解釜降溫到-5℃，并通過(guò)輸送泵和流量計(jì)將其計(jì)量并輸送到混合器；保溫85℃的對(duì)苯二甲酰氯熔體也通過(guò)輸送泵和流量計(jì)將其計(jì)量并輸送到混合器中心噴嘴。（2）對(duì)苯二甲酰氯熔體從混合器中心噴嘴噴出，與從混合器環(huán)形噴射口噴出的對(duì)苯二胺溶液混合，并通過(guò)自重向下流動(dòng)到旋轉(zhuǎn)攪拌式動(dòng)態(tài)混合器中。動(dòng)態(tài)混合器轉(zhuǎn)速為5000rpm。混合液經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)混合器混合后經(jīng)管路進(jìn)入螺桿反應(yīng)器。螺桿反應(yīng)器控制溫度不超過(guò)80℃，轉(zhuǎn)速100rpm，螺桿中反應(yīng)時(shí)間大約15min。安裝在離螺桿出口第二節(jié)段的真空排氣裝置將反應(yīng)產(chǎn)生的部分氯化氫排出，用堿液中和。（4）將螺桿反應(yīng)器出口的反應(yīng)產(chǎn)物在攪拌條件下用大量水清洗，然后過(guò)濾出聚合物在100℃條件下干燥12小時(shí)，得到聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺粉末。用烏氏粘度計(jì)測(cè)定對(duì)數(shù)比濃粘度為6.05。1.4結(jié)果1、通過(guò)連續(xù)聚合，獲得了比濃對(duì)數(shù)粘度在6.3左右的PPTA樹(shù)脂，且聚合過(guò)程相當(dāng)穩(wěn)定，所得樹(shù)脂分子量波動(dòng)極小（≤0.2）。2、通過(guò)調(diào)整聚合單體濃度、流量、溫度等條件，弄清楚了各自對(duì)聚合物分子量及聚合過(guò)程的影響規(guī)律，為大規(guī)模生產(chǎn)確定了最優(yōu)的生產(chǎn)條件及工藝，目前生產(chǎn)能力已達(dá)到300噸/年左右。3、該聚合技術(shù)獲得一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利：一種高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的合成方法（ZL201110051537.7）；申報(bào)一項(xiàng)已進(jìn)入實(shí)審發(fā)明專(zhuān)利：一種高粘度聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺的連續(xù)聚合方法（201210485717.3）。1.5聚合工藝流程N(yùn)MPNMP儲(chǔ)罐緩沖罐溶解罐TPC儲(chǔ)罐混合器螺桿反應(yīng)器后反應(yīng)器高純氮熱油（加熱）蒸汽高純氮對(duì)苯二甲酰氯冰水（制冷保溫）去回收部分二、溶劑回收部分2.1概述芳綸纖維的生產(chǎn)一般分為三部分：聚合、洗滌回收和紡絲。其中聚合物的洗滌和溶劑回收方法和效果對(duì)PPTA樹(shù)脂的純度，進(jìn)而對(duì)紡絲效果具有重要的影響，所以PPTA聚合物的洗滌和相應(yīng)的溶劑回收方案是芳綸生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于PPTA聚合物是通過(guò)用NMP作溶劑、氯化鈣作助溶劑，將對(duì)苯二胺和對(duì)苯二甲酰氯經(jīng)低溫溶液縮聚反應(yīng)而制得，而且PPTA聚合物不溶于水，而聚合用溶劑、助溶劑及反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的小分子產(chǎn)物——氯化氫均溶于水，所以用水清洗反應(yīng)得到的聚合物是非常便利的一種方法。常用的NMP回收方法有兩種，第一種方法是先將洗滌廢水中和，然后將中和后的廢液減壓脫水，得到含鹽NMP溶劑，然后通過(guò)脫鹽、精餾純化得到NMP。此種方法減壓蒸餾得到的水能夠繼續(xù)洗滌聚合物，但是由于水的沸點(diǎn)高、蒸發(fā)熱大，能耗較高，而且在脫鹽過(guò)程中一些氯化鈣結(jié)晶會(huì)堵塞管道，不能連續(xù)生產(chǎn)，而且脫鹽后的殘?jiān)腥杂幸徊糠諲MP，如果不繼續(xù)回收會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。第二種方法是將洗滌廢液經(jīng)過(guò)多級(jí)萃取，得到含NMP及萃取溶劑的萃取相和含有大量水及氯化鈣的萃余相，將萃取相中的萃取劑蒸餾出來(lái)后剩余NMP粗品經(jīng)精餾得到NMP供回收利用，該方法能夠減少NMP回收過(guò)程中的能耗，但是如果萃余相不經(jīng)過(guò)后續(xù)處理將是大量的工業(yè)廢水，環(huán)保壓力很大。如果將萃余相經(jīng)過(guò)汽提，能將水進(jìn)行回收重復(fù)利用，但是這又增大了能耗。由上可知，現(xiàn)有對(duì)位芳綸聚合產(chǎn)物的洗滌方式都需使用大量的工業(yè)用水，環(huán)保壓力大，若回收洗滌后的廢水，回收過(guò)程中的能耗又較大?；诖?，本工藝技術(shù)提出一種新的聚合物洗滌及相應(yīng)的溶劑回收方法，能夠極大的減少工業(yè)用水的用量及后續(xù)NMP回收的環(huán)保壓力。2.2工藝設(shè)計(jì)路線所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種先利用脂肪族鹵代烷烴洗滌對(duì)位芳綸聚合產(chǎn)物，然后再水洗的方法，從而大大降低能耗及工業(yè)廢水產(chǎn)生量。該方法采用脂肪族鹵代烷烴作洗滌溶劑直接洗滌芳綸生產(chǎn)過(guò)程中的聚合產(chǎn)物，將NMP和部分氯化鈣從PPTA聚合物中分離出來(lái)，然后用水洗滌PPTA聚合物，得到高純度的PPTA樹(shù)脂。而鹵代烷烴洗滌液經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的蒸餾分離，得到NMP/氯化鈣混合液直接循環(huán)到PPTA聚合中，無(wú)需進(jìn)一步的分離NMP和氯化鈣。其具體步驟為：1、將聚合得到的混合物經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，過(guò)篩，加入一定量的脂肪族鹵代烷烴，聚合混合物（質(zhì)量，Kg）：鹵代烷烴（體積，L）=1:1~4。攪拌5-120min，整個(gè)過(guò)程控制洗滌液溫度在所用鹵代烷烴沸點(diǎn)以下。然后減壓過(guò)濾或離心分離，得到濾液和固體聚合物。所述脂肪族鹵代烷烴優(yōu)選二氯甲烷或三氯甲烷；2、重復(fù)步驟(1)中脂肪族鹵代烷烴洗滌的方法，總洗滌次數(shù)為1-4次；3、將過(guò)濾得到的固體聚合物用2-4倍質(zhì)量的常溫去離子水?dāng)嚢柘礈?-60min，過(guò)濾，分別得到洗滌廢水和固體聚合物；4、重復(fù)步驟(3)中水洗滌的方法，總洗滌次數(shù)為1-3次；5、固體聚合物經(jīng)過(guò)干燥即得到粉末狀PPTA樹(shù)脂；6、鹵代烷烴洗滌液經(jīng)過(guò)減壓蒸餾分離得到NMP/氯化鈣溶液和鹵代烷烴/氯化氫混合物，前者直接循環(huán)回到聚合使用；后者經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的減壓蒸餾分離，可以得到鹵代烷烴和氯化氫；氯化氫經(jīng)水或堿吸收得到稀鹽酸或鹽溶液；洗滌廢水經(jīng)過(guò)常規(guī)的工業(yè)廢水處理，即可達(dá)標(biāo)排放；水洗過(guò)程可以密封進(jìn)行，也可以開(kāi)放式進(jìn)行。三、紡絲部分3.1原料：原料名稱(chēng)原料來(lái)源純度PPTA樹(shù)脂自制>99.99%濃硫酸市購(gòu)精制酸燒堿市購(gòu)分析純3.2紡絲流程雙螺桿擠出機(jī)雙螺桿擠出機(jī)干燥樹(shù)脂溶劑過(guò)濾脫泡紡絲洗滌干燥卷繞洗滌液沉淀水石膏3.3紡絲工藝聚合后物料聚合后物料循環(huán)洗滌含水樹(shù)脂干燥干燥樹(shù)脂洗滌液水蒸餾高純?nèi)軇┚s溶劑儲(chǔ)罐去聚合部分REF_Ref168484640\r\h錯(cuò)誤！未找到引用源。REF_Ref168484646\h錯(cuò)誤！未找到引用源。l第3章芳綸纖維的發(fā)展現(xiàn)狀3.1全球芳綸產(chǎn)業(yè)概況2011年全球芳綸生產(chǎn)能力超過(guò)10.6萬(wàn)t/a其中對(duì)位芳綸產(chǎn)能約6.9萬(wàn)t/a間位芳綸纖維的產(chǎn)能約為3.7萬(wàn)t/a。2009年之前，全球芳綸纖維產(chǎn)能主要集中在日本、美國(guó)和歐洲。生產(chǎn)芳綸纖維的公司也較為集中。生產(chǎn)間位芳綸纖維的主要公司為杜邦公司，產(chǎn)能為全球總產(chǎn)能的75%以上。生產(chǎn)對(duì)位芳綸纖維的廠家主要有：分別為美國(guó)杜邦公司、日本帝人公司、俄羅斯卡明斯克和特威爾化纖公司、韓國(guó)科隆公司。其他國(guó)家或公司僅有少量生產(chǎn)。近年，中國(guó)芳綸產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)能迅速擴(kuò)大，涌現(xiàn)出煙臺(tái)氨綸、蘇州圣歐安全防護(hù)材料和廣州彩艷公司，逐漸改變了全球芳綸市場(chǎng)的供需結(jié)構(gòu)。表1.4-4：2011年全球芳綸1313（間位芳綸）生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能情況序號(hào)企業(yè)名稱(chēng)商品名產(chǎn)能（t/a）1美國(guó)杜邦化學(xué)NOMEX25,0002煙臺(tái)氨綸紐士達(dá)5,0003日本帝人CONEX2,7004廣東彩艷彩芳斯2,0004蘇州圣歐X-FIPER2,0005合計(jì)36,700表1.4-5：2011年全球芳綸1414（對(duì)位芳綸）生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能情況2009年全球芳綸纖維的消費(fèi)量約為7.5萬(wàn)t。其中對(duì)位芳綸5.2萬(wàn)t，間位芳綸2.3萬(wàn)t。芳綸纖維的消費(fèi)區(qū)域主要集中在美國(guó)、歐洲和日本。其中歐洲是世界芳綸的最大消費(fèi)市場(chǎng)。其消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量的48%，約為3.6萬(wàn)t。美國(guó)消費(fèi)量占全球的36%；約為2.7萬(wàn)t；日本消費(fèi)量約占全球的11%，約為0.8萬(wàn)t。2010年全球?qū)ξ环季]的需求量已恢復(fù)至5.7萬(wàn)t，2011年比2010年增長(zhǎng)6％。約為6.04萬(wàn)噸。2011年全球?qū)ξ环季]產(chǎn)量和價(jià)格都出現(xiàn)明顯回升，開(kāi)工率達(dá)到85%，毛利率維持在40%以上。美國(guó)在中東頻繁的軍事行動(dòng)大大刺激了芳綸1414在軍事防護(hù)方面的消費(fèi)，是國(guó)際上芳綸1414最主要的增長(zhǎng)需求。全球?qū)ξ环季]是一個(gè)相對(duì)壟斷的市場(chǎng)，是一個(gè)供給制約需求的市場(chǎng)，業(yè)內(nèi)人士分析：2010年全球約有1.3萬(wàn)噸對(duì)位芳綸應(yīng)用于防護(hù)領(lǐng)域，1.3萬(wàn)噸用于復(fù)合增強(qiáng)材料，0.9噸用于光纜增強(qiáng)材料，1.6萬(wàn)噸用于摩擦與密封材料，0.6萬(wàn)噸用于力學(xué)橡膠材料。這種預(yù)期促使全球兩大芳綸生產(chǎn)企業(yè)杜邦和帝人公司均放大其產(chǎn)能。如杜邦于2011年底擴(kuò)大其美國(guó)工廠的芳綸產(chǎn)能，而日本帝人也在近兩年逐步將其三個(gè)生產(chǎn)基地的產(chǎn)能擴(kuò)大。3.2中國(guó)芳綸纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀我國(guó)芳綸纖維的研制開(kāi)發(fā)起步較晚。從上世紀(jì)80年代起，國(guó)內(nèi)先后有多家單位進(jìn)行了研究開(kāi)發(fā)，目前，我國(guó)間位芳綸(芳綸1313)纖維已攻破技術(shù)難關(guān)，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，基本上實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品占有一定國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額。并且還有部分產(chǎn)品出口到國(guó)際市場(chǎng)。目前中藍(lán)晨光化工研究院正在建設(shè)1000t/a的對(duì)位芳綸纖維生產(chǎn)裝置，預(yù)計(jì)該裝置建成投產(chǎn)后將有效改變國(guó)外對(duì)位芳綸纖維技術(shù)封鎖與壟斷局面，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。2009年我國(guó)間位芳綸產(chǎn)能約7600t/a。對(duì)位芳綸產(chǎn)能約255t/a，芳綸總產(chǎn)量約3000t。2011年總產(chǎn)能約為1.1萬(wàn)噸。其中間位芳綸產(chǎn)能約為0.9萬(wàn)噸/年，對(duì)位芳綸產(chǎn)能約為0.21萬(wàn)噸/年。國(guó)內(nèi)間位芳綸（芳綸1313）的主要生產(chǎn)企業(yè)有3家，分別為煙臺(tái)泰和股份有限公司，廣東彩艷股份有限公司和圣歐(蘇州)安全防護(hù)材料有限公司。國(guó)內(nèi)對(duì)位芳綸（芳綸1414）的主要生產(chǎn)企業(yè)有4家，分別為中藍(lán)晨光化工研究院、上海東華大學(xué)、煙臺(tái)泰和股份有限公司和廣東彩艷股份有限公司。這4家企業(yè)之前都已經(jīng)建設(shè)有中試裝置，正在計(jì)劃進(jìn)行擴(kuò)建。表1.4-6：2011年中國(guó)芳綸1414（對(duì)位芳綸）生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能情況序號(hào)企業(yè)名稱(chēng)產(chǎn)能（t/a）備注1煙臺(tái)泰和1,0002廣東彩艷公司20規(guī)劃建設(shè)100噸生產(chǎn)裝置3圣歐安全防護(hù)材料——規(guī)劃建設(shè)600噸生產(chǎn)裝置4上海東華大學(xué)1005晨光化工研究院1,000擴(kuò)建50噸芳綸三期項(xiàng)目6其他研究所57合計(jì)2,125但是對(duì)位芳綸纖維的產(chǎn)業(yè)化還一直未能實(shí)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)芳綸1414的產(chǎn)能較小，故芳綸纖維總體市場(chǎng)缺口較大。2009年我國(guó)芳綸纖維的需求量約5125t，芳綸纖維市場(chǎng)缺口超過(guò)2000t部分需求只能依靠進(jìn)口解決2009年芳綸纖維進(jìn)口量約2519t。出口量約394t。凈進(jìn)口量2125t。2007-2009年芳綸纖維進(jìn)口量年均增長(zhǎng)率約為16.7%。2011年中國(guó)對(duì)位芳綸年需求量約5000噸。幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口。國(guó)內(nèi)的煙臺(tái)氨綸公司的1000噸對(duì)位芳綸產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目在2011年5月投產(chǎn)，產(chǎn)品嘗試投放市場(chǎng)，由于之前國(guó)內(nèi)芳綸1414產(chǎn)量極少，主要從國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)企業(yè)還處于開(kāi)拓國(guó)內(nèi)芳綸1414產(chǎn)品替代進(jìn)口階段。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)企業(yè)芳綸1414產(chǎn)品主要供客戶測(cè)試用途，產(chǎn)品各種性能參數(shù)要根據(jù)下游需求不斷調(diào)試。市場(chǎng)重心在民用部分，在軍用防護(hù)領(lǐng)域，測(cè)試周期較長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品要迅速開(kāi)拓市場(chǎng)還比較困難。3.3中國(guó)芳綸纖維市場(chǎng)狀況由于芳綸產(chǎn)品在軍工領(lǐng)域受到國(guó)外企業(yè)的禁售，中國(guó)市場(chǎng)的間位芳綸纖維的主要消費(fèi)集中于電氣絕緣紙、阻燃織物和煙塵過(guò)濾袋等領(lǐng)域。依賴(lài)進(jìn)口的對(duì)位芳綸纖維的消費(fèi)主要集中于防彈防護(hù)材料、繩纜材料、橡膠工業(yè)和復(fù)合材料等領(lǐng)域。以國(guó)內(nèi)知名企業(yè)2011年芳綸1313產(chǎn)品銷(xiāo)售結(jié)構(gòu)為例分析。公司芳綸產(chǎn)品銷(xiāo)售量約為4000t。其中銷(xiāo)售應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)如下：（1）高溫濾料和其他工業(yè)用途超過(guò)50%，該領(lǐng)域氨綸銷(xiāo)量增長(zhǎng)已經(jīng)入穩(wěn)定發(fā)展期；（2）其次防護(hù)領(lǐng)域占到40%，防御領(lǐng)域的芳綸使用處于快速發(fā)展期，公司預(yù)計(jì)銷(xiāo)售量在2012年會(huì)增長(zhǎng)30%左右；（3）產(chǎn)業(yè)工人防護(hù)由于價(jià)格較常規(guī)服裝高，處于市場(chǎng)開(kāi)拓階段，國(guó)內(nèi)企業(yè)將和杜邦產(chǎn)品處于全面競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)；從國(guó)際市場(chǎng)需求結(jié)構(gòu)來(lái)看，國(guó)內(nèi)芳綸1414潛在市場(chǎng)規(guī)模巨大，客觀上講國(guó)際芳綸1414產(chǎn)品出口中國(guó)受限，國(guó)內(nèi)對(duì)安全防御防護(hù)材料的需求受到壓制。國(guó)產(chǎn)芳綸1414產(chǎn)品一旦開(kāi)發(fā)成熟，國(guó)內(nèi)龐大的潛在需求將會(huì)得到有力的釋放。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)到2015年，國(guó)內(nèi)芳綸市場(chǎng)需求量將達(dá)到1.1萬(wàn)t。年均增長(zhǎng)率將保持在10%以上。3.4我國(guó)芳綸纖維的消費(fèi)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)由于芳綸的投資成本高，技術(shù)難度大，工藝技術(shù)嚴(yán)格保密，長(zhǎng)期以來(lái)只有美國(guó)和日本等極少數(shù)國(guó)家生產(chǎn)，產(chǎn)品被視為重要戰(zhàn)略物資而嚴(yán)格管理，形成了技術(shù)和貿(mào)易的壟斷，在價(jià)格上、貨源上對(duì)我國(guó)實(shí)行特別限制，再加上國(guó)內(nèi)技術(shù)、資金、原料和設(shè)備等原因，中國(guó)至今未能實(shí)現(xiàn)芳綸1414的工業(yè)化生產(chǎn)。近10年來(lái)，由于我國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，芳綸1414又是支持高科技產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料，市場(chǎng)容量擴(kuò)大，對(duì)芳綸1414的需求日趨緊迫，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年直接和間接進(jìn)口的芳綸及相關(guān)制品數(shù)以?xún)|元計(jì)，缺口5000t以上，市場(chǎng)潛力極大。[15]2009年，我國(guó)芳綸纖維的消費(fèi)量約5125t。目前芳綸纖維的主要消費(fèi)領(lǐng)域是防彈防護(hù)材料、線纜材料、橡膠和復(fù)合材料工業(yè)。尤其是對(duì)位芳綸纖維在防護(hù)材料和復(fù)合材料上的應(yīng)用增長(zhǎng)較快。防護(hù)材料主要用于防彈織物以及防火織物，用于軍事、安保、消防等領(lǐng)域；線纜主要用于高強(qiáng)繩索和光纜的張力構(gòu)件；橡膠工業(yè)領(lǐng)域的用量穩(wěn)步增長(zhǎng)，主要是輪胎、膠管、傳動(dòng)帶和膠料用短纖維的用量增長(zhǎng)較快；復(fù)合材料主要應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，航天器的機(jī)身、主翼、尾翼等。預(yù)計(jì)到2015年，我國(guó)芳綸纖維的市場(chǎng)年需求量將會(huì)達(dá)到11000t，2009～2015年的年均增長(zhǎng)率為13.6%。2009年國(guó)內(nèi)芳綸纖維的消費(fèi)結(jié)構(gòu)及2015年的預(yù)測(cè)如表4-3所示[17-18]3.5國(guó)內(nèi)外芳綸纖維的發(fā)展展望芳綸憑借其良好的機(jī)械性、優(yōu)異的耐燃性阻燃性，穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)等，在海內(nèi)外用戶中贏得普遍贊譽(yù)，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前途。21世紀(jì)是新技術(shù)新材料的時(shí)代，也是高科技纖維的時(shí)代。隨著科技進(jìn)步和世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，芳綸纖維還將在更多領(lǐng)域有所應(yīng)用，現(xiàn)在芳綸纖維不僅僅在航空航天、軍事、工業(yè)生產(chǎn)方面得到了很好的運(yùn)用，更是滲透到了人們生活中的方方面面。芳綸纖維在市場(chǎng)容量和更加復(fù)雜的性能方面將會(huì)加速發(fā)展。目前，美國(guó)、日本的芳綸制造商都爭(zhēng)相擴(kuò)大生產(chǎn)，世界芳綸工業(yè)正迎來(lái)一個(gè)大發(fā)展的機(jī)遇。我國(guó)要打破外國(guó)的芳綸技術(shù)壟斷和突破生產(chǎn)技術(shù)的障礙，就必須全力以赴進(jìn)行工程技術(shù)攻關(guān)，研制出具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芳綸技術(shù)專(zhuān)利，生產(chǎn)出可與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品媲美的高性能芳綸纖維，以取得市場(chǎng)的制高點(diǎn)和主動(dòng)權(quán)。隨著我國(guó)對(duì)位芳綸產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，我們的化纖工業(yè)一定能在產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。[20]結(jié)論結(jié)論發(fā)展具有差別化、功能化、特殊意義的高性能纖維和特種纖維是21世紀(jì)的主要研究課題，芳香族聚酰胺纖維作為典型的高性能纖維必將得到全面的發(fā)展?，F(xiàn)代國(guó)防、消防、化工、冶金、水電、地礦、核工業(yè)等行業(yè)對(duì)具有隔熱、透氣、阻燃、耐溫、耐腐蝕的特種材料的需求也將造就一個(gè)潛在的巨大市場(chǎng)。通過(guò)改性、新型成型技術(shù)和差別化研究，進(jìn)一步改善其壓縮強(qiáng)度、耐疲勞強(qiáng)度、彎曲模量、耐水耐光性能和表面粘合力，提高其使用性能，改善加工條件，降低生產(chǎn)成本，可以預(yù)計(jì)隨著芳綸纖維生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的革新，與芳綸纖維相關(guān)的功能紡織品將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段我國(guó)的芳綸產(chǎn)品主要是高溫過(guò)濾用的低端產(chǎn)品，服裝及其他高端領(lǐng)域的應(yīng)用較少，一些高端產(chǎn)品，如間位芳綸紙、長(zhǎng)絲、可染纖維等尚未開(kāi)發(fā)成功。高端間位芳綸產(chǎn)品的技術(shù)開(kāi)發(fā)難度較大，成為芳綸在高端產(chǎn)品中應(yīng)用的主要阻力。另外由于目前只有美國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)家可進(jìn)行芳綸纖維大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)較少?gòu)S家能生產(chǎn)芳綸的成本較高，這就阻礙芳綸在許多行業(yè)的應(yīng)用，如輪胎行業(yè)等。隨著社會(huì)的發(fā)展，芳綸作為一種高性能的纖維，其應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，國(guó)內(nèi)芳綸要借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步加大芳綸的生產(chǎn)規(guī)模，減少原纖化，提高摩擦性能，改善染色性能等，將會(huì)成為以后芳綸研究的主要方向。[21]謝辭本課題在選題及研究過(guò)程中得到胡驥老師的悉心指導(dǎo)。胡老師多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。胡老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無(wú)窮之道。對(duì)胡老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。感謝諸位老師等對(duì)我的教育培養(yǎng)。你們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深的鞠一個(gè)躬，并深深的表示感謝。

參考文獻(xiàn)[1]李嘩．對(duì)位芳綸的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)分析及展望E[J]．合成纖維，2009，9(2):1-5[2]羅益鋒．高性能纖維掘金勿忘科學(xué)發(fā)展[J]．中國(guó)化工信息，2010,1(8):6-7[3]李新新，張慧萍，晏雄．芳綸纖維生產(chǎn)及應(yīng)用狀況[J]．天津紡織科技，2009，187：4-9[4]羅益鋒．聚焦海外高性能纖維新動(dòng)向[J]．中國(guó)化工信息，2010：2(1):8-9[5]楊青，王小菊．改性芳綸短纖維Sulfron3001在輪胎膠料中的應(yīng)用[J]．橡膠工業(yè)，2010，57(5):300-302[6]劉慶備，梅李超，孫友德．超級(jí)芳綸III的特性簡(jiǎn)介[J]．高科技纖維與應(yīng)用，2008，33(5):7-10[7]江恩偉，楊中強(qiáng)，俞宗根，等．對(duì)位芳綸纖維紙?jiān)诟层~板中的應(yīng)用研究[J]．絕緣材料，2010，43(2):20-23[8]袁金慧，江欞，馬家舉，等．芳綸的應(yīng)用和發(fā)展[J]，高科技纖維網(wǎng)與應(yīng)用，2005，30(4)，27-30[9]王維相，翁亞棟．芳綸在橡膠制品中的應(yīng)用概況[J]，橡膠工業(yè)，2004，51，437-438[10]黎繼榮．芳綸材料在高性能輪胎中的應(yīng)用[J]，科技資訊，23(24)，31，35-36[11]董紀(jì)震，吳宏仁，陳雪英．合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)[M]．北京：紡織工業(yè)出版社，1989，318[12]高田忠彥．對(duì)位型芳綸的性能與應(yīng)用[J]．高科技纖維與應(yīng)用，1998，23(6)：40[13]馬立，魯烈峰，白仲安，等．芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械加工[J].制造技術(shù)研究，2007，6(28)，30[14]嚴(yán)志云，劉安華，賈德民．芳綸纖維的表面處理及其在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用[J]，橡膠工業(yè)，2004，51，56[15]ThangaratnamRK,PalaninathanR,RamachandranJ.Thermalbucklingoflaminatedcompositeshells[J].AIAAJournal,1990,28(5):859-860[16]ChenJK,SunCT,ChangCI.Failureanalysisofagraphiteepoxylaminatesubjectedtocombinedthermalandmechanicalloading[J].JournalofCompositeMaterial,1985,19(5):408-423[17]BallantyneA,WoodroffeJA,CronburgTL.Modelingoftheinteractionof10.6μmlaserradiationwithreinforcedplastics[J].AIAAJournal,1981,19(6):731-738[18]StavridiM,GinnekenB,KoenderinkJJ.Surfacebidirectionalreflectiondistributionfunctionandthetextureofbricksandtiles[A].SPIE[C].1996,2599:406-417[19]ZaworskiJ,WeltyR,DrostMK.Measurementtechniquesforbidirectionalreflectanceofengineeringmaterials[A].ASME[C].1993,244:172-177[20]DavisH.MicrostructureOrganizationinParaaramidFibers[J].TextileResearchJournal,2000,70(11):945[21]Xiao-DongHu,ShawnEJenkin,ByungGMin,etal.HighPerformanceFiber(J).MacromolecularMaterialsandEngineering,2003,288(11):823-843

外文資料翻譯BasedontheInternetofinjectionmoldintelligentdesignsystemAbstractTherapidgrowthofInternetandinformationtechnologiesinrecentyearsprovidesasolutiontosupportandfacilitatecollaborativeproductdevelopmentsamongdifferentgeographicallydistributedenterprises.AneffectiveandfeasibletooltoaidthecollaborativedevelopmentofinjectionmouldscanberealizedbydevelopinganInternet-basedmoulddesignsystemasoneofthemodulesofacollaborativeproductdevelopmentsystem.ThispaperpresentsaprototypeInternet-basedintelligentdesignsystemforinjectionmoulds.ThearchitectureofthesystemconsistsofaninteractiveKBmoulddesignsystemembeddedinanInternetenvironment.AJava-enabledsolutiontogetherwithartificialintelligencetechniquesisemployedtodevelopsuchanetworkedinteractiveCADsystem.Inthissystem,thecomputationalmodule,theknowledgebasemoduleandthegraphicmoduleforgeneratingmouldfeaturesareintegratedwithinaninteractiveCAD-basedframework.Theknowledgebaseofthesystemwouldbeaccessedbymoulddesignersthroughinteractiveprogramssothattheirownintelligenceandexperiencecouldalsobeincorporatedwiththetotalmoulddesign.Theapproachadoptedbothspeedsupthedesignprocessandfacilitatesdesignstandardizationwhichinturnincreasesthespeedofmouldmanufacture.ApracticalcasestudyispresentedtoillustratetheoperationsoftheInternet-basedmoulddesignsystem.2006ElsevierLtd.Allrightsreserved.1.IntroductionPlastic,whichisoneofthemostversatileinthemodernage,iswidelyusedinmanyproductsthroughouttheworld.Duetoitsabilitytoproducecomplex-shapeplasticpartswithgooddimensionalaccuracyandveryshortcycletimes,injectionmouldinghasbecomethemostimportantprocessformanufacturingplasticpartsintheplasticindustrytoday.However,thecurrentplasticsindustryisundergreatpressure,duetotheglobalizationofthemarket,theshortlifecycleofproductdevelopment,increasingproductdiversity,highdemandofproductquality.Tomeetsuchrequirements,itisveryimportantforthistradetoadoptvariousadvancedtechnologieswhichincludeinformationandInternettechnology,CAD/CAE/CAMintegrationtechnology,concurrentengineering,artificialintelligence,andsoon,toeffectivelyaidthedevelopmentofinjectionmouldedproduct.Ininjectionmoulding,thedesignofamouldisofcriticalimportanceforproductqualityandefficientprocessing.Inmostcases,qualityofmouldisresponsiblefortheeconomicsoftheentireprocess.Injectionmoulddesigninvolvesextensiveempiricalknowledge(heuristicknowledge)aboutthestructureandfunctionsofthecomponentsofthemould.Nowadays,moulddesignfaceswithincreasingdeadlinepressuresandthedesignitselfispredominantlybaseduponexperienceofthemoulddesigner.Moulddesignersarerequiredtopossessthoroughandbroadexperience,becausedetaileddecisionsrequiretheknowledgeoftheinteractionamongvariousparameters.Unfortunately,itispresentlyimpossibletocoverthegrowingdemandforsuchexperienceddesigners.Therefore,intelligentCADtoolsthatcanassistinthevarioustasksofthemoulddesignprocessareveryimportanttotheproductivityofthemould-makingindustry.ThegrowingtrendinglobalmanufacturingistoalargeextentsupportedbyInternet,informationtechnologiesandglobalmarketing.Nowadays,itiscommontoseethatdesign,manufacturingandfinalassemblyofaproductaremadeincompanieslocatedindifferentpartsoftheworld.Thevariouspartiesconcernedwouldneedtosharetheirexpertiseandexperiencesduringtheproductdevelopmentprocess.ThecurrentprogressofInternetandinformationtechnologiescanprovideasolutiontosupportandfacilitatecollaborativeproductdevelopmentsamongdifferentgeographicallydistributedenterprises.DevelopinganInternet-basedintelligentmoulddesignsystemasoneofthemoduleofacollaborativeproductdevelopmentsystemcanprovideaneffectiveandfeasibletooltoaidthecollaborativedevelopmentofinjectionmouldsinthesmall-andmedium-sizedenterprisestosatisfythestringentrequirementsofnowadayscompetitiveglobalmarket.ThispaperpresentsanInternet-basedintelligentmoulddesignsystemusingInternettechnologyandknowledge-basedapproach.Thesystemcanshortenthedesigncycleofinjectionmouldandcaneffectivelyaidthedesignanddevelopmentworksofinjectionmouldsinthesmall-andmedium-sizedenterprisestomeettheincreasingpressureofthecurrentcompetitiveworldmarket.Therestofthepaperisorganizedasfollows.Section2givesabriefintroducionofinjectionmoulddesign.Section3introducesearlierresearchworksonmoulddesignandrelatedfields.ThearchitectureoftheInternet-basedmoulddesignsystemispresentedinsection4.Theknowledge-basedpartofthemoulddesignsystemisdescribedinsection5.Section6discussesthedevelopmentofthesystem.Apracticaldesigncaseisdemonstratedinsection7.Conclusionismadeinsection8.2.InjectionmoulddesignThebasicfeaturesofaninjectionmouldconsistofcavitynumberandlayout,feedsystem,coolingsystem,ejectionsystemandmouldconstruction.Fig.1showsthegeneralprocedureofmoulddesign[1].Itcanbeseenthathowinterrelatedtheconditionsareandwhichboundaryandsecondaryconditionshavetobemetbythemainfunctions.Amoulddesignprojectnormallystartswitheconomicconsiderations,namelythequestionofhowmanypartscanandshouldbeproducedinonemouldinoneshotinordertomeetthedeliverydateandotherrequirements.Thisisfollowedbyconsiderationofthearrangementsofthecavitiesinthemouldframe,whichmightdirectlyincludethoughtsontheeaseofejectionandsubsequentl,theconnectionbetweenmouldingsandrunnersandpartquality(number,positionandshapeofgates).Thefeedsystemaccommodatesthemoltenplasticmaterialcomingfromtheinjectionnozzleofthemouldingmachineanddistributesitintoeachcavity.Toremovetheheatfromthemoulding,itisnecessarytoprovidethemouldwithacoolingsystem.Afterthemouldinghassolidifiedandcooleddown,ithastoberemovedfromthemouldbytheejectionsystem.Mouldisnormallyconstructedbystackingseveralmetalplatestoformarigidbody.Ithastohousevariousmouldcomponentsincorrectpositionsfortheproperfunctioningofthemould.Mouldconstructionnormallyinvolvestheselectionofmouldbasesandstandardmouldparts.Forcomplicatedplasticparts,someothermechanismssuchasslides,unscrewingdevice,etc.,mightalsobeinvolvedinthewholemouldstructure.3.RelatedresearchAnumberofresearchactivitieshavebeencarriedoutonmoulddesignanditsrelatedfieldovertheyearsusingcomputer-aidedtechniques.Theseresearchactivitiesrangefromstudyingspecificareasofmoulddesigntoinvestigatingmoulddesignasawholeintegratedsystem.Theycanbroadlybeclassifiedintothreeareas:thefunctionalandinitialmoulddesigns;thealgorithmstoautomatemouldgeneration;andsystemdevelopmentofmoulddesign.HuiandTan[2]presentedaheuristicsearchapproachbasedonsweepoperationstodevelopautomatedmoulddesignsystemsfordeterminingpartingdirection,partingline,sidecore,etc.Huangetal.[3]usedsolidmodellingtechniquestobuildmouldplatesandlibraryofstandardmouldcomponents.ChenandLiu[4]havedevelopedacostmodel,whichdepictstherelationshipsbetweencostfactorsandproductdevelopmentactivitiesaswellastheirrelationshipswithproductgeometry,forcost-effectivenessdesignforinjectionmoulding.Fuetal.[5]proposedanefficientmethodologywhichsystematicallypresentstheundercutfeaturedefinition,classification,undercutfeatureparameters,andtherecognitioncriteriaofalltypesofundercutfeaturesforundercutfeaturerecognitioninaninjectionmoulddesignsystem.Chenetal.[6]presentedamethodfordeterminationofpartingdirectionbasedondexelmodelandfuzzydecision-making.LiJC[7]presentedaneuralnetworkapproachformodellingandoptimizationofinjectionmouldgateparameters.LiCL[8]usedafeature-basedapproachtodesignthecoolingsystemofinjectionmoulds.ChungandLee[9]proposedaframe-workofcollaborativedesignenvironmentforinjectionmouldinginwhichgeographicallydistributed,multi-disciplinarydesignerscancollaboratewithoneanother.Maetal.[10]describedthedevelopmentofastandardcomponentlibraryforplasticinjectionmoulddesignusinganobject-orientedapproach.LowandLee[11]introducedamethodologyofprovidingtheinitialdesignin3Dsolidmodelinsteadof2Ddrawingsusingthestandardizationmethod.Ashaabetal.[12]describedasupportingplasticengineeringdevelopmentsystemtofacilitatethesharingofinjectionmouldinginformationandknowledgebetweeninterestedpartiesviatheInternetforthecollaborativedesignofinjectionmould.Lietal.[13]usedgraph-basedtechniqueanddevelopedaheuristicsearchalgorithmtoautomatethelayoutdesignofplasticinjectionmouldcoolingsystem.Researchershavestartedtoadoptaknowledge-basedapproachtosolvetheinjectionmouldingandmoulddesignproblemsinrecentyears.DTMOULD-1[14]isaKBSforofinjectionmouldscostestimation.EIMPPLAN-1[15]incorporatedmouldabilityconsiderationsintopartdesignsandaddressedtheconceptualdesigndevelopmentofinjection-mouldedparts.CADFEED[16]wasdevelopedforinjectionmoulddesign.Theyare,however,limitedtospecificdesignareasorsimpleparts,andarenotmatureandpracticalenoughtocovergeneralmoulddesign.BozdanaandEyercioglu[17]developedanexpertsystemforthedeterminationofinjectionmouldingparametersofthermoplasticmaterials.Chanetal.[18]presentedthebasicstructureofaCADknowledge-basedassistedinjectionmoulddesignsystemwhichcoversboththemoulddesignprocessandmouldknowledgemanagement.Fromtheabovereviewitcanbeseenthatmostofthepreviousworkconsideronlycertainaspectsofthetotaldesignandsomeofthemaretootheoreticaltobeappliedforpracticalmoulddesignwhichinvolvesasubstantialpracticalknowledgecomponentaboutfunctionsandstructureofamould,humanheuristicknowledgeandempiricaltypeofknowledge.TheKBsystemhasdemonstratedgreatpotentialtoassistthedesignertointeractwithaCADsystemforconceptualizeddesignaswellasthefinalengineeringdesignofamouldbyusingengineeringrulesofthumbwithextensiveanalyticalmeans.Inaddition,thereisstillrelativelyfewresearchworksonInternet-basedintelligentsystemforinjectionmoulddesign.4.ArchitectureoftheInternet-basedmoulddesignsystem4.1.OverviewAtthepresenttime,mostCADsystemsprovideonlythegeometricmodellingfunctionswhichfacilitatethedraftingoperationsofmoulddesign,anddonotprovidemoulddesignerswithnecessaryknowledgetodevelopgoodmoulddesigns.Conventionalcomputer-aidedengineeringpackagesareusuallygoodatdataprocessingforinformation-intensiveproblemsoratnumbermanipulationforformulation-intensiveproblems.Theformercomprehendsthecomputer-aideddraftingandgraphics,anddatareductionandtransformation;whilethelatterinvolvesnumerical(ormathematical)modellingandanalysis.However,indesignproblem,especiallyinmoulddesignwhichinvolvesasubstantialpracticalknowledgecomponentaboutfunctionsandstructureofamould,humanheuristicknowledgeandempiricaltypeofknowledgeareneededinadditiontotheinformation-intensiveandformulation-intensiveknowledge.Therefore,conventionalcomputer-aideddesigntechnologyisunsuitableforprocessingheuristicandempiricaltypeofknowledgewhichiscriticalinthemoulddesignproblems.Ingeneral,themajoradvantageoftheKBsystemformoulddesignoverconventionalcomputer-aideddesignsystemsistheexplicitrepresentationandmanipulationofabodyofknowledge,representingthehumanexpertise.AnInternet-basedmoulddesignsystemusingInternettechnologyandknowledge-basedapproachcanprovideaneffectiveandfeasibletooltoaidthecollaborativedevelopmentofinjectionmouldsinthesmall-andmedium-sizedenterprisestosatisfythestringentrequirementsofnowadayscompetitiveglobalmarket.Moreover,thereisaconsistentneedtocheckandupdatetheinformationtoensurethatthedataisaccurateandupdatedasmouldmanufacturersandstandardcomponentssupplierscontinuallyimproveandupgradetheirequipmentsandprocesses.Bytakingfulladvantageofthefastevolvingcomputernetworkandinformationtechnologies,anInternet-basedmoulddesignsystemcouldhavetheabilitytocontinuallyupdateandupgradethelargeamountofinformationrelatedtoinjectionmoulddesigninapromptandconvenientmanner.4.2.SystemarchitectureBasedonthepracticalmoulddesignproceduresandtheissuestobeconsideredinthisstage,thearchitectureofanInternet-basedintelligentinjectionmoulddesignsystemisproposedas