生物基化學(xué)纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用

黃貞

【摘 要】生物基化學(xué)纖維原料為可再生物質(zhì)，且其作為傳統(tǒng)化學(xué)纖維企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新方向之一，具有明顯的優(yōu)勢和巨大的發(fā)展前景。介紹了生物基化學(xué)纖維種類及其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、主要品種的有關(guān)特性及其應(yīng)用領(lǐng)域、以及目前我國生物基化學(xué)纖維所面臨的主要問題及其未來發(fā)展趨勢。生物基化學(xué)纖維包括生物基新型纖維素纖維、生物基合成纖維、海洋生物基纖維、蛋白纖維4類。至2016年，除粘膠纖維外，我國生物基化學(xué)纖維總生產(chǎn)能力達(dá)到350kt/a，在關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面均取得突破。生物基化學(xué)纖維在服裝、家紡、非織造布領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景，且應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓展。與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國生物基化學(xué)纖維在生產(chǎn)及發(fā)展過程中面臨的問題主要涉及到關(guān)鍵技術(shù)及裝備、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)規(guī)模、應(yīng)用機(jī)理等方面，但我國生物基化學(xué)纖維發(fā)展具有一定的后發(fā)優(yōu)勢。未來生物基化學(xué)纖維在規(guī)?；€(wěn)定生產(chǎn)、原料生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈跨越與可持續(xù)發(fā)展等方面仍有待突破。

【關(guān)鍵詞】生物基；化學(xué)纖維；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用

中國是化學(xué)纖維生產(chǎn)大國，2016年化學(xué)纖維總產(chǎn)量達(dá)到49440kt，不僅超過世界化學(xué)纖維總產(chǎn)量的50%以上，且超過中國纖維加工總量80%。根據(jù)原料來源不同，化學(xué)纖維分為石油基化學(xué)纖維和生物基化學(xué)纖維兩類，其中石油基化學(xué)纖維占化學(xué)纖維總量90%以上?；瘜W(xué)纖維對石油基化學(xué)品的過度依賴將導(dǎo)致石油等不可再生資源的大量消耗，從而引發(fā)資源枯竭、環(huán)境污染等問題。據(jù)報道，目前世界石油資源可開采年限約40年，而我國能開采的年限也不超過30年。為了滿足市場需求，必須尋找相應(yīng)的可替代性資源。

一、我國生物基化學(xué)纖維的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)不斷突破有利于我國擺脫國外的技術(shù)壟斷，進(jìn)而生產(chǎn)出具有自主品牌的纖維品種。目前，我國已在生物基化學(xué)纖維生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)方面取得較大進(jìn)展，如：PDO、L-乳酸（LA）、戊二胺等生物基纖維原料在生物發(fā)酵和分離純化等方面已實現(xiàn)突破；高脫乙酰度殼聚糖、褐藻酸鹽、竹漿粕、麻漿粕等已實現(xiàn)批量生產(chǎn)和綠色生產(chǎn)；殼聚糖纖維、Lyocell纖維、海藻酸鹽纖維和生物基聚酰胺等關(guān)鍵技術(shù)如紡絲、后整理技術(shù)已實現(xiàn)突破。

（二）產(chǎn)業(yè)規(guī)模

至 2016 年，除粘膠纖維外，我國生物基化學(xué)纖維總生產(chǎn)能力達(dá)到 350 kt/a。其中，生物基合成纖維和海洋生物基纖維產(chǎn)量較高且增幅較大。目前，Lyocell纖維、竹漿纖維、麻漿纖維，PTT纖維、PLA纖維、PDT纖維、蛋白復(fù)合纖維、殼聚糖纖維、海藻酸鹽纖維均已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

1、生物基合成纖維

目前，國內(nèi)PLA纖維生產(chǎn)能力達(dá)到15 kt/a，主要生產(chǎn)企業(yè)包括上海同杰良生物材料有限公司、河南龍都生物科技有限公司、恒天長江生物材料有限公司、海寧新能紡織有限公司、張家港安順科技發(fā)展有限公司等；PHBV/PLA共混纖維生產(chǎn)能力為 1.5 kt/a，主要生產(chǎn)企業(yè)為寧波禾素纖維有限公司；在 PTT 纖維方面，盛虹集團(tuán)已擁有20 kt/aPDO及50 kt/a PTT 聚合及紡絲能力，實現(xiàn)了從 PDO-PTT 聚合到 PTT 紡絲完整產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化技術(shù)的生產(chǎn)，張家港美景榮化學(xué)工業(yè)有限公司擁有10kt/aPDO及30 kt/aPTT 聚合的自主知識產(chǎn)權(quán)且實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，目前正在擴(kuò)建220kt/a PTT復(fù)合纖維生產(chǎn)線；在 PA56 纖維方面，丹東優(yōu)先科技公司已建成20kt/a的生產(chǎn)線，新疆凱賽生物材料有限公司正在籌建 50 kt/a生產(chǎn)線。

2、生物基新型纖維素纖維

目前，我國 Lyocell纖維進(jìn)入了規(guī)?；l(fā)展階段。保定天鵝新型纖維制造有限公司、山東英利實業(yè)有限公司分別引進(jìn)外國先進(jìn)的 Lyocell 纖維生產(chǎn)技術(shù)，并分別于2014年、2015 年實現(xiàn)了 15 kt/a 的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；2016 年12 月，中紡院綠色纖維股份公司 15 kt/a 國產(chǎn)化Lyocell 纖維生產(chǎn)線已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。麻漿纖維是近年來我國研發(fā)成功的新產(chǎn)品，生產(chǎn)能力約5kt/a，主要產(chǎn)地集中在河北、山東、云南等地。

3、海洋生物基纖維

我國殼聚糖纖維擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，但是生產(chǎn)能力較低，約為2 kt/a，主要生產(chǎn)企業(yè)有海斯摩爾生物科技有限公司、天津中盛生物工程有限公司等。海藻酸鹽纖維具有阻燃、生物相容性好等優(yōu)點，我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和自行設(shè)計的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力為1kt/a，主要生產(chǎn)企業(yè)有青島康通海洋纖維有限公司、廈門百美特生物材料科技有限公司、廣東百合醫(yī)療科技有限公司等。蛋白質(zhì)復(fù)合纖維屬于對傳統(tǒng)化學(xué)纖維的改性提升，其產(chǎn)品已形成品牌效應(yīng)，生產(chǎn)能力為4kt/a，主要生產(chǎn)地有上海、江蘇、四川、遼寧等地。

二、生物基化學(xué)纖維主要品種的特性及應(yīng)用領(lǐng)域

（一）PLA纖維

PLA纖維來源于淀粉、甘蔗等可再生資源，是使用最廣泛的生物基化學(xué)纖維。PLA纖維密度小、可加工性能好、抗紫外線性能優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于服裝、窗簾、沙漠治理用沙障等領(lǐng)域。PLA纖維具有一定的阻燃性、低煙且阻隔性能良好，廣泛應(yīng)用于阻燃抗熔滴制品。PLA纖維壓電性能良好，廣泛應(yīng)用于智能穿戴等領(lǐng)域。PLA纖維還具有一定的抗菌防螨功能，主要用于婦女衛(wèi)生制品、嬰幼兒尿不濕、成人失禁用品、貼身內(nèi)衣褲以及醫(yī)生、護(hù)士、病人穿的手術(shù)服、防護(hù)服等。

（二）殼聚糖纖維

殼聚糖纖維采用蝦蟹殼為原料制備出殼聚糖，再經(jīng)濕法紡絲制得。殼聚糖纖維具有生物相容性、人體親和性、廣譜抑菌性、生物安全性、可降解性且可止血促愈，可紡成紗線、面料、無紡布等多種類型，廣泛應(yīng)用于航天、軍工、醫(yī)療、衛(wèi)生、功能性紡織品及過濾防護(hù)等領(lǐng)域。另外，殼聚糖纖維還可用于止血繃帶、敷料貼等方面，可達(dá)到迅速凝固血液、封合傷口、止血的效果。殼聚糖纖維用于面膜方面，具有天然的廣譜抑菌、防螨、保濕等功能。殼聚糖纖維價格高，一般殼聚糖纖維在紡織類制品中混紡比例為5%～20%，衛(wèi)生用無紡類制品中混紡比例為10%～20%，醫(yī)療用無紡布制品中混紡比例為50%～100%。

（三）PTT纖維

PTT纖維具有初始模量低、彈性回復(fù)性好、伸縮性好、手感柔軟、懸垂性好、染色性好、耐氯性好、抗污性好等優(yōu)點。PTT纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，為 45 ～ 65℃，故其染色性能優(yōu)于 PET纖維，能夠在無載體的條件下，用分散染料常壓浮染。PTT 纖維廣泛應(yīng)用于非織造布領(lǐng)域，PTT 基的非織造布可以用 PTT 短纖維做原料，通過針刺法或水刺法制造，也可以采用紡粘法或熔噴法直接制造。熔噴法制造的 PTT 薄型非織造布與相同類型的聚丙烯（PP）非織造布相比，柔軟性好、抗紫外線能力強(qiáng)，更適合于醫(yī)用紡織品的要求。此外，PTT 纖維在衛(wèi)生巾、一次性尿布、棉胎、外衣、裝飾布、汽車坐墊和建筑安全網(wǎng)等方面發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

三、結(jié)語

生物基化學(xué)纖維皮膚接觸性好（柔軟、肌膚親和性），穿著舒適性好，吸濕性好，易整理，高干、強(qiáng)濕，尺寸穩(wěn)定性好，具有生物降解性、生理安全性等優(yōu)勢。因此以生物基化學(xué)纖維為原料的非織造布在醫(yī)療、護(hù)理、衛(wèi)生用品、化妝用品以及其他工業(yè)領(lǐng)域有著獨特的用途。為了提高環(huán)保意識，應(yīng)大力開發(fā)原料豐富且易獲取、舒適性高且對人體健康無害的生物基化學(xué)纖維。但是目前生物基化學(xué)纖維仍存在一些成本、技術(shù)、設(shè)備等的問題，為解決上述問題，應(yīng)尋求工藝技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)、市場應(yīng)用、專用設(shè)備開發(fā)上的合作，開發(fā)各種生產(chǎn)工藝相結(jié)合的新型生產(chǎn)路線。

【參考文獻(xiàn)】

[1]彭孟娜，馬建偉.生物基化學(xué)纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J].合成纖維工業(yè)，2018，4103：55-59.

[2]李增俊.生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].生物工程學(xué)報，2016，3206：775-785.