功能性纖維的發展水平，是衡量一國纖維科技發展水平的重要標志之一。纖維用功能母粒則是纖維實現共混改性和功能化的核心技術。
關鍵技術不能受制于人，必須實現自主可控。
“纖維用功能母粒設計與制備關鍵技術”實現了先進纖維用功能特種材料的集成創新，改變了我國纖維用功能母粒此前高度依賴進口的局面，實現了我國纖維用功能母粒的國產化突破，尤其是滿足了相關軍工領域的應用需求。
功能母粒取得國產化突破
纖維用功能母粒是以熱塑性高分子為載體，以高含量微納功能粉體為主體，添加少量助劑與分散劑，經過熔融擠出加工得到的顆粒狀功能材料。
寶麗迪母粒產品
高性能纖維及制品教育部重點實驗室主任王華平表示，受母粒、紡絲基體、紡絲工藝，以及加工和應用環境的影響，纖維功能母粒的設計、制備及應用涉及的技術復雜，品質控制嚴，研發周期長，制備成本高，一直是國際纖維領域競爭的制高點。
很長時間以來，在全球纖維市場上，西歐、美國等地的企業一直占據著功能母粒市場的主導地位。在我國，功能母粒此前成為制約功能性纖維發展的重要因素，企業規模普遍較小，且母粒的品質波動較大。尤其是在軍民兩用材料方面，國外對我國實行嚴格的技術禁用和技術封鎖，如導電、磁性、隱身、防偽、化學防護、微生物防護等領域。因此，突破我國功能母粒的關鍵制備技術，實現國產化功能母粒的自主開發刻不容緩。
從2016年開始，東華大學、上海工程技術大學、蘇州寶麗迪材料科技股份有限公司、上海朗億功能材料有限公司組成項目組，攻克微納材料功能強化、母粒及紡絲過程中的快速均勻分散、高比例添加與可紡性統籌、多功能耦合協效等難題，全產業鏈設計、一體化實施，進行高效生態抗菌、導電抗靜電、光熱濕舒適、低毒低煙阻燃、隱身與防透等功能母粒的產業化開發。
功夫不負有心人。2018年9月，“纖維用功能母粒設計與制備關鍵技術”項目取得了重大突破，實現了先進纖維用功能特種材料的集成創新。
蘇州寶麗迪材料科技股份有限公司董事長徐毅明介紹，項目在系統研究纖維功能強化與復配、混合與分散、流動與成形機理基礎上，突破了抗菌纖維的生態安全瓶頸，構建了無機功能材料高支化刷狀聚酯修飾的高效分散技術，實現了高濃度功能母粒的穩定制備。項目實現了親水柔軟、陽離子染料易染等高含量聚酯母粒精準合成，開創了共聚型母粒制備新體系；開發出抗水解及抗熔滴阻燃母粒，提升了高敏感型功能纖維的品質。
項目強化了纖維用母粒的多功能復合與加工適應性，開發的高效生態抗菌、導電抗靜電、光熱濕舒適、低毒低煙阻燃、隱身與防透等功能母粒，已經應用到了聚酯熔體直紡、再生聚酯、聚乳酸纖維等領域。
目前，該項目已獲得授權發明專利12項，發表論文9篇，具有完整的自主知識產權。經過中國紡織工業聯合會的鑒定，該項目創新性強，總體技術達到國際先進水平。“纖維用功能母粒設計與制備關鍵技術”獲得了“2022年度中國紡織工業聯合會科學技術獎技術進步獎二等獎”。
徐毅明表示，項目的實施，提升了我國纖維用功能母粒的設計、研發、制造及應用水平，支撐了纖維行業和企業技術創新能力的發展。項目實現了纖維用功能母粒的國產化突破，支撐了國防軍工領域特種纖維材料的應用需求。
東華大學紡織科技創新中心副研究員吉鵬說：“項目改變了我國纖維用功能母粒此前高度依賴進口的局面。項目開發的高磷含量阻燃、耐水解阻燃母粒，實現了在消防管帶、偽裝遮蓋等軍民領域的應用，使我國率先在國際上實現了再生聚酯與聚乳酸纖維的多功能化。”
產學研合作實現“三個發明”
不管是在哪個領域，關鍵技術都不能受制于人，必須牢牢掌握在我們自己手中。纖維用功能母粒技術也不例外。我國纖維用功能母粒技術能成功實現國產化，背后是相關科研院所和企業的研發人員日復一日的攻堅克難。該項目實現了三個發明。
項目發明了微納無機粉體功能強化及高分散共混型纖維母粒制備技術，在這方面攻克了3大關鍵技術，包括磷酸鋯模板離子螯合擔載金屬離子及抗菌功能強化技術、溶膠—凝膠法功能材料原位復合技術，以及無機功能粉體高支化刷狀聚酯分散及母粒制備技術。
以磷酸鋯模板離子螯合擔載金屬離子及抗菌功能強化技術為例，由于銀離子、銅離子等抗菌功能組分的高活性和濕熱敏感性，會導致活性組分析出流失，基體降解嚴重，惡化紡絲性能。基于層狀磷酸鋯晶型可控性好、耐熱和耐化學性，介孔立方結構磷酸鋯層狀結構高比表面積和電荷密度、穩定的離子交換條件和通道、表面羥基可置換性和離子螯合能力，項目開發了介孔磷酸鋯模板法的規模化制備工藝，粒徑D90＜0.9um，發明了介孔立方磷酸鋯離子螯合金屬離子方法，強化了金屬離子在磷酸鋯層狀結構中分布，實現了立方磷酸鋯模板離子螯合擔載銅、鋅、銀等離子，有效調控金屬離子的釋放速率。
徐毅明表示，這不僅能兼顧銀、鋅、銅等離子的長效釋放和安全性，還能減少纖維與面料產品在染整、加工過程中出現離子析出。母粒有效成分擔載量高達10.0±0.5wt%，在纖維中的添加量低至0.3wt%，能實現高效廣譜抑制殺滅。
“功能性和流動性是微納粉體共混型纖維母粒的基礎，分散性是纖維功能母粒的關鍵。在研發過程中，我們必須進一步強化粉體的功能，提高加工適應性與安全性，攻克高固含量粉體在母粒與纖維加工過程中的團聚。”吉鵬解釋，“這樣，當把母粒用于纖維生產中，才能提高纖維的生產效率和品質，保障產品在熔體直紡等紡絲線上實現規模化應用。”
項目發明了反應性有機功能單元端基調控及微相分離共聚型纖維母粒制備技術，在該方面攻克了3大關鍵技術，包括反應性有機功能單元端基設計與改性技術、多組分預酯化分級添加共聚型母粒制備技術，以及共聚型功能母粒干燥與微相分離紡絲工程技術。
“共聚型功能母粒是以反應性功能單體和載體單體聚合得到的高含量、多組分共聚物，具有功能組分含量高、基體相容性好、對纖維機械性能影響小、功能穩定、且不遷移等多重優點，是纖維用母粒發展的新方向。”徐毅明說。
項目還發明了復合功能母粒多相結構控制及舒適防護纖維制備技術，在此領域攻克了4大關鍵技術，包括復合功能母粒多相界面調控與非均相紡絲技術、復合功能母粒抗水解及品質控制技術、光熱濕舒適復合功能母粒及纖維制備技術，以及阻燃防護復合功能母粒及纖維制備技術。
以阻燃防護復合功能母粒及纖維制備技術為例，針對阻燃防護纖維抗熔滴、低毒低煙等要求，項目發明了高溫熱交聯的磷/硅協同阻燃抗熔滴技術。技術研制了高分子型聚膦酸酯阻燃劑與DMMP復配體系，實現了極限氧指數（LOI）為31.4%，UL-94達到了V-0級的阻燃抗熔滴、阻燃抗菌纖維制備。其阻燃指數（FRI）為4.31，為常規含磷共聚酯阻燃指數的2.5倍。項目研發的納米氮化硼球磨剝離負載聚磷酸銨高導熱阻燃抑煙技術，制備了低毒低煙阻燃聚酯，其總煙氣釋放量和一氧化碳的釋放速率分別為聚酯的68.1%和56.1%，使阻燃安全性大幅提高。
“為了滿足專業化定制與軍民兩用領域的需求，我國亟須開發多功能復合纖維。纖維的功能要求越多，對功能母粒的品質要求就越高。采用多種功能母粒簡單共混，添加比例高，不同功能材料及母粒載體交互影響大，不僅會造成纖維紡絲和后續的織造、染色加工困難，而且會使纖維性能和功能惡化，易受光、熱、濕度等應用環境的影響，使用性能下降。項目突破了這些難題。”徐毅明表示。
產業化“變現”成果十分豐碩
一項先進的技術，只有不“深藏”在實驗室，而是真正落地，實現大規模產業化生產，才是“王道”。纖維用功能母粒制備技術就做到了這一點。
該技術這幾年的產業化成果豐碩，不僅“催生”了母粒這一細分領域的一家上市公司，還在聚酯行業實現了“遍地開花”式的廣泛應用，技術“變現”能力十分強。
上海朗億功能材料有限公司總經理唐曉峰介紹，公司目前已經建立了百噸級介孔磷酸鋯及擔載金屬離子抗菌材料生產線，建成了年產3000噸抗菌、耐水解功能材料及其母粒專有生產線。
憑借在纖維母粒領域形成的自主核心技術，寶麗迪鑄就了核心競爭力，公司業績快速增長，并順利上市。
寶麗迪建立了年產1萬噸的纖維用功能材料及其母粒專有生產線，實現了抗菌、遠紅外、導電、親水陽離子易染色、阻燃，以及阻燃抗水解等功能聚酯母粒的規模化生產。目前，寶麗迪的核心產品為原液著色和功能改性化纖母粒，母粒年產能為6萬噸，涵蓋了聚酯和尼龍6兩大種類、10個系列產品。
徐毅明介紹，2022年公司的營業收入保持增長。公司已經熟練掌握顏染料的液相分散技術，開發出節能減排、綠色環保型黑色色漿、彩色色漿、功能色漿等漿料。隨著公司色漿產品的成功開發，以及相關產品市場銷售的穩定，公司在化纖原液著色方式上已形成了全覆蓋。
財報數據顯示，2021年寶麗迪盈利10325.19萬元，2022年預計盈利4500萬元-4900萬元。
項目技術在大型熔體直紡聚酯龍頭企業實現了大量應用，比如江蘇國望高科纖維有限公司、福建百宏聚纖科技實業有限公司、儀征化纖等。
百宏聚纖研發部主任陳阿斌介紹，其技術在公司的熔體直紡裝置上實現了長效抗菌、吸光發熱、復合抗菌等功能性滌綸的規模化生產，包括83D/48F的FDY、83D/144F的FDY、167D/144F的FDY等規格。產品的制成率大于95%，AA率大于96%。
在儀征化纖，其技術實現了常壓易染、親水仿棉、再生聚酯等功能纖維的規模化生產，包括55D/36F的FDY、167D/144F的FDY和150D/48F的DTY等，產品廣泛用于服裝、汽車內飾等領域。
值得注意的是，運用項目技術開發的抗靜電/導電、電磁波屏蔽、隱身與防透、光熱濕舒適、阻燃抗熔滴等纖維，被無錫308所、揚州斯帕克和軍需裝備所等單位推薦在裝備防護、軍裝上選型應用。
此外，技術還首次實現了耐水解、阻燃聚乳酸纖維的制備，生產的纖維耐水解穩定性提升了2-7倍。
在工業絲領域，其技術在百宏、江蘇索力得新材料集團有限公司的生產裝置上，首次實現了840D/192F、420D/96F、930D/192F等規格的高強阻燃、阻燃有色、阻燃遠紅外等滌綸工業絲的生產。纖維強力大于7.5cN/dtex，能夠滿足消防管帶、防偽遮蓋等應用領域的需求。
“項目的成果非常豐碩，形成了良好的社會效益和經濟效益，全面提升了我國纖維母粒的國際競爭力，也為我國纖維制備與紡織織造技術提供了關鍵的功能元素，有力支撐了紡織化纖行業的創新發展和同步升級。”王華平說。
