在位于泉港区的清源创新实验室中试基地，一场“材料决斗”静默上演：普通纤维在强酸中数秒便炭化，而经改性的聚苯硫醚纤维却挺括如初。“这就是‘塑料黄金’。”实验室的研究人员介绍道，“用它做消防服、飞机座椅都安全可靠。从实验室小试到量产，我们只用了两年，以前想都不敢想。”
清源创新实验室精细化学品先进制造实验室，科研人员专注实验中。
时间拨回到几年前，情景却大不相同——由泉州市政府牵头，依托福州大学与中化泉州石化共建的清源创新实验室，彼时正深陷科技成果转化的困境。“我们有很多不错的‘实验室样品’，但一到工程化放大就卡壳。”实验室执行主任、福州大学石油化工学院首任院长鲍晓军回忆道，“缺工程化人才，更缺专业的中试验证平台，成果就像被一道无形的墙挡在了产业化的门外。”
为了打破这堵墙，清源创新实验室开始探索以中试为枢纽的“破壁”之路。他们与厦门博时丁环境技术公司等合作，共同成立福耐丝（泉州）新材料科技有限公司，并带动相关企业投入2000万元，在泉港区建起了有机功能材料中试验证平台。这个平台成功助推聚芳砜类特种纤维落地产业化，打破了国外技术封锁，预计每年可新增产值1.6亿元。
清源创新实验室研发人员进行实验测试中
“中试不是简单的放大，而是包含了工艺、装备、控制的系统再创新。”鲍晓军强调。实验室探索出灵活多样的中试模式：与福建省佑达环保材料有限公司共建联合实验室，由企业投入超千万元购置设备，实验室提供场地与团队，共同建设中小试超净间和TFT-LCD配套产线，如今佑达已建成年产1000吨级的湿电子化学品生产线，预计新增产值8000万元。截至目前，清源创新实验室已推动8项中试技术成功落地。
“中试验证是打通成果转化‘最后一公里’的关键。我们的目标，就是把它建成一条让成果高速转化的‘超级公路’。”泉州市科技局创新平台与成果转化科科长吴志云介绍道。泉州将中试平台建设提升至培育新质生产力的战略高度，在全省率先出台专项扶持政策，对经认定的平台，最高给予300万元运营补助和500万元设备购置支持。
福建（泉州）先进制造技术研究院
截至目前，全市已累计规划布局47家中试验证平台，其中13家已具备成熟验证能力，在重点产业链已具备一定的中试验证能力。
PPS纤维集合体的应用
高温滤材
PPS纤维集合体最早以针刺无纺布的形式应用于燃煤电厂袋式除尘器，后推广至钢铁厂、水泥厂等工业领域。滤袋长期在130℃左右下的燃煤尾气酸性条件下使用，使用寿命被大大缩短，大量废弃PPS滤袋的回收处理成为亟待解决的问题。
PPS滤袋 来源：泓盛
PPS滤袋常用的回收方式主要有化学及物理回收法两类，但这两种方法存在着回收成本高，过程复杂，回收后纤维再利用价值不高等难题。为减少环境负荷，可以利用表面涂层、共混等改性技术进一步提高PPS纤维集合体的性能和延长其使用寿命。
电池隔膜
随着行业的蓬勃发展，锂电池隔膜材料由最初的聚丙烯电池隔膜逐渐向更安全的材料转换。PPS纤维具有优异的热稳定性，使其工作温度能够达到200℃，在很大程度上减小锂电池热失控导致的隔膜收缩，从而避免了电池短路所带来的安全问题。
目前，用于锂电池隔膜的聚苯硫醚纤维膜主要采用了熔喷纺丝与湿法抄纸两种成型工艺，两种工艺皆是通过超细纤维获得孔径较小的纤维隔膜。不同的是熔融纺丝纤维膜的孔隙不均，有大孔存在，需要进一步物理涂覆才能应用于锂离子电池中。湿法抄纸制得的纤维膜孔隙均匀且能够与其它超细纤维材料复合以获得性能更优异的纤维膜。目前这个应用的研究主要集中在降低聚苯硫醚纤维直径上，以获得厚度更小、孔隙更均匀的纤维膜。
A 湿法抄纸工艺：B 编织工艺。
电解制氢隔膜
氢能是极具前景的清洁能源之一，目前主要采用电解水技术制备，而电解水制氢过程中用到的电极间的交换膜材料就是PPS纤维集合体。PPS纤维膜耐高温与耐化学腐蚀性刚好满足碱性电解水需要在高温强碱的环境下运行的需求。
新和成 PPS电解水制氢 滤布
碳能科技制氢复合隔膜
ADAMSKIM等人研究了燃料电池中磺化聚苯的演变（下图5）发现，主链中没有杂原子键的磺化聚苯是最佳候选，但由于分子链的刚性，在合成、分子调控和结构-性能关系设计等方面极具挑战。
PPS纤维集合体基质子交换膜由PPS纤维编织而成，但存在的问题是，PPS纤维表面疏水，且纤维织物厚度和孔隙较大，导致在碱性电解水系统中的阻抗增大及氢气渗透。通过交联、磺化、接枝等改性策略提高PPS纤维表面亲水性，以及采用热处理降低厚度和孔隙尺寸等都不能从根本上解决问题。
于是以聚苯硫醚网眼织物为基底的第三代复合隔膜出现了。该复合隔膜采用氧化锆无机颗粒增强亲水性，采用聚砜作为粘结。不仅极大地提高了隔膜的亲水性，降低了隔膜的阻抗，而且复合隔膜的孔径大小在100nm左右，很大程度上解决了碱性电解水过程中的氢气渗透问题（图6）。
油水分离
污染水体的治理，尤其是油水分离，一直是环保研究的重点话题。聚苯硫醚纤维集合体在这一领域展示出一定的潜力。将聚苯硫醚纤维集合体进行纤维表面处理或者差异化结构处理，可以实现高效且长寿命的油水分离功能。
YANG等人通过制备粗糙凹凸形貌的PPS多孔膜（见图7）实现超亲油性和水下超疏水性，可以高通量分离无表面活性剂和表面活性剂稳定的乳液，处理后油中的水含量均低于300ppm，并且具有可重复使用性。
此外，制备的中空纤维膜对酸、碱、高温和极性溶剂具有优异的耐受性，有望用于极端环境下的水处理。
其他应用
PPS纤维优异的化学稳定性和耐高温性能使其成为制备化学催化剂载体的理想材料，可有效提高催化剂的活性和寿命。结合PPS纤维的阻燃性能等，将PPS添加聚丙烯酸钠（PAAS）和纳米TiO2制备改性的PPS复合纤维或者用PPS短纤与其它纤维（如羊毛）混纺，都可用作服用材料。
扫描小助手二维码加入
【中试通资源共享群】
（进群请备注单位+姓名 禁止打广告）
素材来源：泉州晚报、《聚苯硫醚纤维集合体的制备与应用进展》
