生物基化學(xué)纖維發(fā)展現(xiàn)狀與展望

王永生，李增俊

(中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì) 生物基化學(xué)纖維及原料專業(yè)委員會(huì)，北京 100000)

我國(guó)是化纖生產(chǎn)大國(guó)，新時(shí)代下正在向化纖強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。2018年我國(guó)化學(xué)纖維產(chǎn)量達(dá)5 011萬(wàn)t，其中合成纖維產(chǎn)量為4 562.6萬(wàn)t，占世界化纖總量的70%以上，化纖工業(yè)的強(qiáng)國(guó)地位初步顯現(xiàn)[1]。但是，在化纖工業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，我們也看到了占化纖總量90%以上的是合成纖維，其原料來(lái)源于石化資源，產(chǎn)能的快速提升將帶來(lái)資源枯竭、環(huán)境污染等難題，威脅到環(huán)境以及人類的健康和可持續(xù)發(fā)展。生物基化學(xué)纖維作為有望緩解資源危機(jī)和環(huán)境污染的纖維新材料，其原料來(lái)源于植物和微生物有機(jī)體，如糖類、蛋白質(zhì)、纖維素及酸、醇、酯等有機(jī)物，再經(jīng)過(guò)高分子化學(xué)、物理技術(shù)及紡絲工藝等工序制備[2]。因其具有源于可再生資源、部分使用后可自然降解等優(yōu)點(diǎn)，因此大力發(fā)展生物基纖維新材料將對(duì)我國(guó)綠色、循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 我國(guó)生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)原料來(lái)源和加工工藝不同，生物基化學(xué)纖維可分為生物基新型纖維素纖維、生物基合成纖維、海洋生物基纖維和生物蛋白纖維四大類[3]。經(jīng)過(guò)近幾年的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品種類激增，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性增強(qiáng)，顯示出強(qiáng)有力的發(fā)展勢(shì)頭。溶解性纖維(Lyocell)、竹漿纖維、麻漿纖維；聚乳酸 (PLA) 纖維、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纖維；蛋白復(fù)合纖維、殼聚糖纖維、海藻酸鹽纖維等品種已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，具體品種產(chǎn)能變化情況見表1。

表1 生物基化學(xué)纖維品種分類及產(chǎn)能變化一覽

1.1 新型纖維素纖維

1.1.1 新溶劑法再生纖維素纖維

根據(jù)國(guó)際人造絲及合成纖維的定義，以天然纖維素為原料，用有機(jī)溶劑直接溶解紡絲工藝制備的纖維素纖維屬于Lyocell纖維[4]，通常指N-甲基嗎啉-氧化物(NMMO)溶劑法纖維素纖維，又稱新溶劑法再生纖維素纖維。產(chǎn)品可分為普通型Lyocell纖維、交聯(lián)型Lyocell纖維和超細(xì)型Lyocell纖維等品種，目前國(guó)內(nèi)以普通型Lyocell纖維生產(chǎn)為主。我國(guó)Lyocell纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如表2所示。

盡管傳統(tǒng)纖維素纖維產(chǎn)能占比在90%以上，但隨著國(guó)內(nèi)Lyocell纖維的規(guī)模化投產(chǎn)和技術(shù)成熟度提升，加上粘膠法纖維素生產(chǎn)纖維工藝的環(huán)保壓力加大，Lyocell纖維已成為再生纖維素纖維行業(yè)重要的發(fā)展方向，規(guī)劃產(chǎn)能已超過(guò)100萬(wàn)噸/年。與現(xiàn)有的粘膠法纖維相比，Lyocell纖維可實(shí)現(xiàn)高聚合度、高結(jié)晶度，從而使纖維具有較高的干濕強(qiáng)度、高的濕模量、干濕強(qiáng)度相差小、收縮率低等特性，這些優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了常規(guī)粘膠的缺點(diǎn)，保證了其制品具有較好的尺寸穩(wěn)定性，主要用于高端西服、針織服裝、休閑服及內(nèi)衣等領(lǐng)域，近年來(lái)已擴(kuò)展到裝飾用等產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域。普通型Lyocell纖維易原纖化，即纖維表面分裂出細(xì)小的微纖維(直徑1～4 μm)，若較大原纖化不及時(shí)處理，會(huì)影響穿著和觀感。相反，可以利用原纖化效應(yīng)生產(chǎn)常規(guī)纖維不能得到的類似桃皮絨表面效果的面料。

1.1.2 新資源再生纖維素纖維

我國(guó)制造纖維素纖維的原料嚴(yán)重不足，進(jìn)口依存度達(dá)60%以上，近幾年我國(guó)相繼研發(fā)出以竹、蘆葦、秸稈、麻稈及甘蔗渣等原料的新資源型纖維素纖維[6]。其中，目前最為成熟的是竹漿再生纖維素纖維和麻漿再生纖維素纖維，這兩種纖維為我國(guó)自主研發(fā)成果，是生物基化學(xué)纖維行業(yè)的重大創(chuàng)新，很大程度緩解木漿原料需求不斷增長(zhǎng)問(wèn)題。

表2 我國(guó)Lyocell纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

注：*數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)，單位是噸/年。

竹漿纖維因其具有鋸齒截面和縱向溝槽特點(diǎn)，具有較高的吸濕速率，被稱為“會(huì)呼吸的纖維”，同時(shí)具有強(qiáng)力高、耐磨性好、天然抑菌等特性，適用于貼身織物面料、無(wú)紡衛(wèi)材和家紡制品等方面[5]。目前，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)12萬(wàn)噸/年，其中河北吉藁化纖有限公司已經(jīng)建成10萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)線，并成立天竹品牌聯(lián)盟，形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)合作和品牌效應(yīng)。

麻漿纖維通常是指對(duì)天然黃麻、紅麻進(jìn)行處理制得的纖維素纖維[7]，該纖維保留了天然麻纖維的吸濕透氣、抑菌防霉等特點(diǎn)，已成功用于毛衫、內(nèi)衣、高檔西裝等服用紡織品，床單、被罩、窗簾、毛巾等家用紡織品，病服、防護(hù)服等醫(yī)用紡織品。目前，恒天海龍濰坊新材料有限公司、山東銀鷹化纖有限公司及河北吉藁化纖有限公司都具有生產(chǎn)麻漿纖維的能力，總產(chǎn)能在5 000噸/年左右。

2 生物基合成纖維

生物基合成纖維是指纖維中含有生物基成分的聚合物纖維。根據(jù)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)技術(shù)及產(chǎn)品特點(diǎn)，可將生物基合成纖維分為可降解生物基合成纖維，如聚乳酸纖維、PHBV/PLA、PBS、PEF纖維；非降解生物基合成纖維，如生物基PA56、PTT、PDT纖維。

2.1 可降解生物基合成纖維

2.1.1 聚乳酸纖維

聚乳酸纖維是指以玉米、木薯淀粉及甜菜等為原料，經(jīng)發(fā)酵制備乳酸，再通過(guò)先進(jìn)聚合技術(shù)、熔融紡絲制備一種完全生物降解的合成纖維，產(chǎn)品具有良好的抑菌、阻燃、生物相容性和生物可吸收性等特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于服裝、家紡和衛(wèi)生醫(yī)療制品等領(lǐng)域[8-9]。

我國(guó)聚乳酸纖維起步雖晚，但發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大(表3)。國(guó)內(nèi)多家企業(yè)已經(jīng)紛紛涉足聚乳酸產(chǎn)業(yè)，其中吉林中糧生物材料有限公司建設(shè)年產(chǎn)15萬(wàn)噸/年的聚乳酸，一期工程1萬(wàn)噸/年于2018年10月投產(chǎn)；安徽豐原集團(tuán)有限公司已于2017年著手建設(shè)年產(chǎn)15萬(wàn)t乳酸、10萬(wàn)t聚乳酸加工項(xiàng)目。未來(lái)，聚乳酸纖維將會(huì)成為最可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化廣泛推廣的生物基可降解纖維。

表3 我國(guó)聚乳酸纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

注：*此數(shù)據(jù)含差別化纖維的生產(chǎn)數(shù)量。

2.1.2 PHBV和PLA共混纖維

聚羥基丁酸羥基戊酸酯 (PHBV)由于具有優(yōu)異生物相容性和可降解性，獲得國(guó)內(nèi)外學(xué)者的青睞，但由于其原料加工窗口窄，易于熱降解且熔體黏度大，故可紡性較差。近幾年，通過(guò)共混改性技術(shù)，經(jīng)過(guò)熔融紡絲制備PHBV/PLA共混纖維，產(chǎn)品具有真絲光澤和手感，可應(yīng)用于高檔服裝、衛(wèi)生護(hù)理及醫(yī)衛(wèi)材料領(lǐng)域。寧波禾素纖維有限公司與中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、香港理工大學(xué)就PHBV/PLA復(fù)合纖維進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化技術(shù)及應(yīng)用突破，纖維產(chǎn)能在1 200噸/年。

2.1.3 脂肪族可降解聚酯(PBS)纖維

以纖維素、奶業(yè)副產(chǎn)物、糖類等可再生農(nóng)副產(chǎn)物經(jīng)生物發(fā)酵制備的脂肪族二元酸、二元醇，經(jīng)聚合技術(shù)制備PBS。因其分子量較低、熔點(diǎn)較低、力學(xué)性能差，在纖維領(lǐng)域應(yīng)用受到限制，但在熔噴、靜電紡絲等領(lǐng)域，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。近幾年，對(duì)PBS共聚改性制備聚對(duì)苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯(PBST)與PLA共混，經(jīng)熔噴工藝制備非織造布材料[10]。

2.2 非降解生物基合成纖維

2.2.1 PTT纖維

PTT纖維是以生物基1，3-丙二醇與對(duì)苯二甲酸(PTA)聚合制備。其中生物基1，3-丙二醇(PDO)原料來(lái)源于木薯淀粉及甘油等非糧原料。PTT纖維有良好的回彈性、拉伸回復(fù)性、柔軟性和懸垂性好，可使用分散染料對(duì)PTT纖維進(jìn)行染色，其性能綜合了尼龍的柔軟性、腈綸的蓬松性、滌綸的抗污性，產(chǎn)品廣泛用于地毯、時(shí)裝、T恤、牛仔和泳裝等[11]領(lǐng)域。在“十三五”期間，我國(guó)PTT纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的1，3-丙二醇制造技術(shù)。2013年，張家港華美生物材料有限公司成功投產(chǎn)，2017年該公司在江蘇連云港投資建設(shè)30萬(wàn)噸/年的PTT差別化纖維項(xiàng)目。江蘇盛虹科技股份有限公司利用生物柴油副產(chǎn)物粗甘油發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目為基礎(chǔ)，建設(shè)了5萬(wàn)噸/年生物質(zhì)差別化纖維項(xiàng)目，開發(fā)的PTT/PET復(fù)合纖維，應(yīng)用于高端運(yùn)動(dòng)材料領(lǐng)域，獲得良好的市場(chǎng)反應(yīng)。

2.2.2 PA56纖維

PA56纖維是采用生物法戊二胺與己二酸為原料，合成的新型生物基聚酰胺纖維，聚合物單體少，不需要萃取，可采用熔體直紡技術(shù)制備纖維。纖維具有良好的力學(xué)性能和染色性能，并有一定的本質(zhì)阻燃性，可廣泛用于服裝、裝飾和產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域[12]。我國(guó)在生物基聚酰胺領(lǐng)域發(fā)展很快，凱賽生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)有限公司突破了生物法戊二胺技術(shù)瓶頸，先后在山東金鄉(xiāng)建成了年產(chǎn)千噸級(jí)生物法戊二胺和生物基聚酰胺中試生產(chǎn)線。在新疆烏蘇建設(shè)年產(chǎn)5萬(wàn)噸級(jí)戊二胺和10萬(wàn)噸聚酰胺產(chǎn)業(yè)化裝置，這是全球第一條萬(wàn)噸級(jí)戊二胺生產(chǎn)線。優(yōu)纖科技(丹東)有限公司已建成了2萬(wàn)噸/年的聚酰胺56紡絲生產(chǎn)線，并與中國(guó)軍事科學(xué)院系統(tǒng)研究院軍需工程技術(shù)研究所等一起進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研用研究開發(fā)。山東壽光巨能金玉米開發(fā)有限公司采用中科院天津微生物所技術(shù)開發(fā)出了PA56鹽，可直接用于PA56聚合及纖維生產(chǎn)。

2.2.3 生物基PDT纖維

生物基PDT是一種含有生物基多組分二元醇與對(duì)苯二甲酸(PTA)合成的聚合物，再經(jīng)熔融紡絲制備成纖維。與PET纖維相比，具有更柔軟的手感、優(yōu)異拉伸回彈性、低溫染色性和良好的抗靜電性。早些年，國(guó)內(nèi)大成集團(tuán)針對(duì)植物基乙二醇與福建海天集團(tuán)、宏遠(yuǎn)興業(yè)開展合作開發(fā)PDT纖維材料[13]，取得了一定的成果。

2.2.4 PEF纖維

PEF以2，5-呋喃二甲酸為原料，是以果糖或半纖維素等自然資源提取制備。目前原料提取技術(shù)已實(shí)現(xiàn)突破，但聚合物FEF顏色問(wèn)題未解決，依然處于基礎(chǔ)研究階段。

2.3 海洋生物基纖維

海洋生物基纖維是指以海洋中蘊(yùn)含巨大的原料資源，經(jīng)精制提煉出多糖后，通過(guò)濕法紡絲技術(shù)制備的天然生物質(zhì)再生纖維，這種纖維擁有環(huán)保、無(wú)毒、阻燃、可降解、生物相容性好、資源來(lái)源豐富等特點(diǎn)，在醫(yī)療、衛(wèi)材、吸附材料領(lǐng)域具有較大的優(yōu)勢(shì)[14]。當(dāng)前，海藻纖維和殼聚糖纖維已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；苽洹?/p>

海藻纖維極限氧指數(shù)(LOI)>45%，同時(shí)具有優(yōu)異的防輻射、生物相容及生物可降解特點(diǎn)，已經(jīng)從基礎(chǔ)研究向醫(yī)用敷料、止血紗布、工業(yè)服裝等領(lǐng)域拓展。青島源海新材料科技有限公司(青島康通)采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和自行設(shè)計(jì)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，2017年產(chǎn)能為800噸/年，纖維可以滿足各種紡織加工要求，2018年建成了年產(chǎn)5 000 t級(jí)的海藻纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，目前處于準(zhǔn)備投產(chǎn)階段。此外，廈門百美特生物材料科技有限公司產(chǎn)能200噸/年、廣東百合醫(yī)療科技有限公司產(chǎn)能40噸/年、青島明月生物醫(yī)用材料有限公司產(chǎn)能100噸/年、紹興藍(lán)海纖維科技有限公司產(chǎn)能50噸/年。

殼聚糖纖維是一種以蝦、蟹殼為原料制備的一類纖維，產(chǎn)品具有天然抗菌、高吸水、止血促愈的特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)海斯摩爾生物科技有限公司、天津中盛生物工程有限公司為主要生產(chǎn)企業(yè)，總產(chǎn)能在2 500 噸/年左右。產(chǎn)品主要用于護(hù)理類衛(wèi)材、醫(yī)用敷料、藥物載體及戰(zhàn)備急救等領(lǐng)域。

2.4 生物蛋白質(zhì)改性纖維

生物蛋白質(zhì)改性纖維是指在化學(xué)纖維制備過(guò)程中，通過(guò)共混、接枝等手段加入大豆、牛奶、羊毛和絲素蛋白而得到的改性化學(xué)纖維[15]。蛋白改性纖維除原有纖維的性能外，還具有某些蛋白的特性，如吸濕性好、舒適性優(yōu)異及生物相容性良好，此材料不僅廣泛用于內(nèi)衣、家紡、女性專用衛(wèi)材，還可用于生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。我國(guó)生物蛋白改性纖維起步于20世紀(jì)末，上海正家牛奶絲科技有限公司以聚丙烯腈為單體，通過(guò)化學(xué)接枝改性技術(shù)開發(fā)出牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維，產(chǎn)能在1 000噸/年?？？h官奇大豆蛋白絨纖維有限公司以大豆蛋白與聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)(主要是PVA)的共混制備大豆蛋白改性纖維[16]，產(chǎn)能在500噸/年，產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)到第三代。四川宜賓絲麗雅股份有限公司以蠶蛹蛋白提純配制成溶液，按比例與粘膠共混，經(jīng)濕法紡絲形成具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維。恒天海龍濰坊新材料有限公司以羊毛廢料為原料提取有效蛋白成分對(duì)纖維素粘膠原液改性，經(jīng)濕法紡絲及噴絲組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備的“C”型中空羊毛蛋白復(fù)合再生纖維素纖維，產(chǎn)品具有吸濕發(fā)熱、抗菌抑菌等特點(diǎn)，產(chǎn)能在1 000噸/年，在市場(chǎng)已獲得良好反應(yīng)。

3 生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策

生物基材料穩(wěn)步發(fā)展，相關(guān)政策發(fā)揮著重要的推動(dòng)作用。當(dāng)前，《中國(guó)制造2025》和“十三五”國(guó)家發(fā)展規(guī)劃等重要戰(zhàn)略，推動(dòng)了生物基材料的規(guī)?；l(fā)展，帶動(dòng)了企業(yè)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)了生物基材料在各領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.1 國(guó)家層面的政策引導(dǎo)

1)2014年1月，《國(guó)家生物基材料重大創(chuàng)新發(fā)展工程實(shí)施方案》，重點(diǎn)支持生物基材料在農(nóng)用地膜、日用包裝材料、紡織化纖、工程塑料等方面的應(yīng)用。建立從生物質(zhì)原料到聚合物材料的產(chǎn)業(yè)鏈，推進(jìn)生物基材料的規(guī)?；瘧?yīng)用，以替代化石原料、解決廢棄塑料引起的白色污染、緩解我國(guó)以傳統(tǒng)化石資源為基礎(chǔ)的工業(yè)原料短缺問(wèn)題。

2)2015年3月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)和工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布《國(guó)家產(chǎn)業(yè)振興與技術(shù)裝備改造專項(xiàng)》中的非金屬材料改造升級(jí)專項(xiàng)，提出利用聚乳酸纖維、殼聚糖纖維、海藻酸鹽纖維、甲殼素復(fù)合纖維、新型纖維素纖維等生物基纖維原料的醫(yī)療衛(wèi)生用紡織材料。

3)2015年8月，國(guó)務(wù)院公布的《中國(guó)制造2025》提出全面推行綠色制造為9大重點(diǎn)任務(wù)和重點(diǎn)之一。在重點(diǎn)領(lǐng)域中，將大力推動(dòng)生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料的布局及研制，以加快基礎(chǔ)材料的升級(jí)換代。

4)2016年11月，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃中明確提出，將開展區(qū)域性綜合應(yīng)用示范，實(shí)現(xiàn)區(qū)域生物基塑料制品、包裝材料等替代50%以上的傳統(tǒng)石化塑料制品；不斷提升生物制造產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性和規(guī)?；l(fā)展水平，推動(dòng)生物基聚酯、生物基聚氨酯、生物尼龍、微生物多糖等生物基材料產(chǎn)業(yè)鏈條化、集聚化、規(guī)?；l(fā)展作為生物技術(shù)惠民工程的重點(diǎn)任務(wù)。

5)2016年12月，工業(yè)和信息化部、發(fā)展和改革委員會(huì)、科技部、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，提出開展重點(diǎn)新材料應(yīng)用示范，以生物可降解材料等市場(chǎng)潛力巨大、產(chǎn)業(yè)化條件完備的新材料品種，組織開展應(yīng)用示范。

6)2016年12月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布了《“十三五”生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出提高生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新能力，推動(dòng)生物基材料、新型發(fā)酵產(chǎn)品等規(guī)?；c應(yīng)用，推動(dòng)綠色生物工藝在化工、醫(yī)藥、輕紡、食品等行業(yè)的應(yīng)用示范。推動(dòng)生物基聚酯、生物基聚氨酯、生物尼龍、海洋生物基材料等規(guī)?；褪痉痘瘧?yīng)用，實(shí)現(xiàn)生物基材料產(chǎn)業(yè)鏈條式、集聚化、規(guī)?；l(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的良性和高端化發(fā)展。

7)2017年6月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、商務(wù)部發(fā)布《外商投資產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄(2017年修訂)》，明確提出鼓勵(lì)利用新型可再生資源和綠色環(huán)保工藝生產(chǎn)生物質(zhì)纖維，包括新溶劑法纖維素纖維(Lyocell)、以竹、麻等為原料的再生纖維素纖維、聚乳酸纖維(PLA)、甲殼素纖維、聚羥基脂肪酸酯纖維(PHA)、動(dòng)植物蛋白纖維等。

3.2 行業(yè)層面的發(fā)展建議

在國(guó)家部委大力提倡發(fā)展生物基材料的同時(shí)，相關(guān)行業(yè)的規(guī)劃、指導(dǎo)也相繼出臺(tái)，從多角度、多維度推動(dòng)我國(guó)生物基材料更快、更高效的發(fā)展。

1)2015年10月，由中國(guó)生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)編制了《中國(guó)生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃中提出將提高產(chǎn)品特殊性能的研究，通過(guò)生物轉(zhuǎn)化、生物催化等方法生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，如特殊功能發(fā)酵產(chǎn)品及其衍生物、生物材料、環(huán)保生物新產(chǎn)品等相關(guān)產(chǎn)品作為“十三五”期間高端產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域。

2)2016年3月，由中國(guó)紡織機(jī)械協(xié)會(huì)編制了《紡織機(jī)械行業(yè)“十三五”發(fā)展指導(dǎo)意見》，意見指出，開展生物基纖維成套裝置研究，促進(jìn)可降解纖維的發(fā)展，降低合成纖維廢料對(duì)環(huán)境的污染。以可再生資源為原料的生物降解纖維將是化纖工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向，研發(fā)聚乳酸長(zhǎng)短絲專用紡絲牽伸設(shè)備及工藝，并能穩(wěn)定的生產(chǎn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)力爭(zhēng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

3)2016年9月，《紡織工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》，明確指出推動(dòng)生物基纖維的發(fā)展。整體目標(biāo)：2020年生物基纖維整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；技術(shù)突破方面：突破生物基合成纖維原料高效合成技術(shù)，發(fā)展生物基聚酯、聚乳酸纖維、生物基聚酰胺纖維等產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。裝備制造方面：研發(fā)年產(chǎn)萬(wàn)噸級(jí)新溶劑法纖維素纖維成套設(shè)備、聚乳酸長(zhǎng)短絲紡絲機(jī)、化纖長(zhǎng)絲高速卷繞系統(tǒng)以及高速機(jī)械包覆紗機(jī)等。

4)2016年11月，《化纖工業(yè)“十三五”發(fā)展指導(dǎo)意見》指出：突破替代石油資源的生物基原料和生物基化學(xué)纖維綠色加工工藝、裝備集成化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、低成本生產(chǎn)。重點(diǎn)提高生物基合成纖維聚合及紡絲單線規(guī)模和整體技術(shù)水平，優(yōu)化海洋生物基纖維原料多元化及規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)。加大市場(chǎng)推廣力度，拓展生物基化學(xué)纖維應(yīng)用領(lǐng)域。突破生物基合成纖維原料的產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)，重點(diǎn)發(fā)展非糧食資源的生物基纖維原料生產(chǎn)，提升聚乳酸、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯及生物基聚酰胺的聚合、紡絲和染整產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平。

5)2016年11月，《產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)“十三五”發(fā)展指導(dǎo)意見》指出，加快生物基紡織新材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用推廣；協(xié)同上下游產(chǎn)業(yè)鏈共同拓展生物基纖維新材料的應(yīng)用，大力開發(fā)產(chǎn)業(yè)用紡織品新品種，提高產(chǎn)品性能，拓展應(yīng)用新領(lǐng)域，加快推廣手術(shù)衣、手術(shù)洞巾等一次性醫(yī)用紡織品的應(yīng)用。到2020年，生物基功能性紡織品主要技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。

4 生物基化學(xué)纖維發(fā)展問(wèn)題及思考

生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展中也存在問(wèn)題，如，關(guān)鍵技術(shù)及裝備、產(chǎn)品生產(chǎn)成本、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系建立、上下游協(xié)同創(chuàng)新及政策引導(dǎo)等方面。

4.1 關(guān)鍵技術(shù)與核心裝備與國(guó)外存在一定差距

生物基化學(xué)纖維從原料制備到產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程工藝流程長(zhǎng)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)多、技術(shù)難度大，整個(gè)環(huán)節(jié)重點(diǎn)針對(duì)聚合單體來(lái)源、制備和提純工藝進(jìn)行開發(fā)，各企業(yè)都針對(duì)性地開展自主研發(fā)工作，技術(shù)保密和重復(fù)研發(fā)情況較嚴(yán)重。如，聚乳酸的無(wú)固廢技術(shù)、丙交酯產(chǎn)業(yè)化技術(shù)都與國(guó)外存在差距，尤其高光純D-丙交酯生產(chǎn)，此成熟技術(shù)依舊被國(guó)外掌握；生物基PTT纖維原料為1，3-丙二醇，國(guó)內(nèi)雖已經(jīng)在技術(shù)、裝備上自主研發(fā)突破，但精制工藝環(huán)節(jié)還需繼續(xù)突破，因此產(chǎn)品質(zhì)量還與國(guó)外聚合物略有差距[18]。

4.2 生產(chǎn)成本高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)

降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)前生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)化的重要問(wèn)題。目前產(chǎn)品原料及技術(shù)相對(duì)石油基纖維成本較高，尤其近幾年油價(jià)持續(xù)走低，對(duì)生物基纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展更受制約，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)弱[17]。如，聚乳酸纖維，國(guó)內(nèi)丙交酯制備技術(shù)尚未突破，因此多數(shù)企業(yè)的丙交酯原料靠進(jìn)口，多數(shù)企業(yè)采用切片紡技術(shù)，制造成本高于聚酯產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較弱。再如Lyocell纖維，國(guó)產(chǎn)化技術(shù)日趨成熟，單線產(chǎn)能逐年提升，雖纖維干濕強(qiáng)度較粘膠短纖維優(yōu)異，但單線產(chǎn)能小，制造成本高于粘膠纖維，在常規(guī)粘膠服用領(lǐng)域替代力度不足。另外，國(guó)外Lyocell纖維企業(yè)因發(fā)展起步早，技術(shù)成熟度高，產(chǎn)品品種豐富，占據(jù)市場(chǎng)定價(jià)話語(yǔ)權(quán)，對(duì)國(guó)內(nèi)Lyocell纖維生產(chǎn)企業(yè)影響較大。

4.3 產(chǎn)業(yè)鏈上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新模式薄弱

當(dāng)前，共同體發(fā)展思路已經(jīng)逐漸取代流水線產(chǎn)品生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)邊界越來(lái)越模糊，協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展越重要。我國(guó)生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，部分已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制備，品質(zhì)逐年提升，但產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新能力依舊不足。以聚乳酸纖維為例，其結(jié)晶度纖維級(jí)切片、織物的可染性尚需突破，制約其制備高品質(zhì)聚乳酸面料，因此需要化纖、化工、織造、染整的企業(yè)協(xié)同合作共同突破。

4.4 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，政府激勵(lì)有待增強(qiáng)

我國(guó)生物基化學(xué)纖維起步比較晚，多數(shù)產(chǎn)品尚未制定標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系亟待建立。就目前生物基化學(xué)纖維的標(biāo)準(zhǔn)制定上，已經(jīng)建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)19項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，但目前生物基化學(xué)纖維國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和其他小品種(如PHBV/PLA)纖維標(biāo)準(zhǔn)的制定還未形成，多數(shù)生物基化學(xué)纖維檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng)一。在政策上，生物基纖維及制品優(yōu)先采購(gòu)、政策補(bǔ)貼、稅收等政策尚未落地，激勵(lì)制度有待加強(qiáng)。

5 生物基化學(xué)纖維發(fā)展建議與措施

5.1 加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)和支持

因地制宜，繼續(xù)加大生物基材料的產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)制與財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠政策制定。對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化制備的產(chǎn)品，如Lyocell纖維、PTT纖維及其原料，可從稅收優(yōu)惠政策上給予支持，以提升國(guó)際同質(zhì)化產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；對(duì)于一批有需求、能快速規(guī)?；a(chǎn)的纖維材料，如聚乳酸纖維、PA56纖維及其原料，可給予財(cái)政補(bǔ)貼和稅收減免等政策，積極引導(dǎo)。

5.2 開發(fā)生物基原料，實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)

當(dāng)前我國(guó)生物基纖維所需要的原料及溶劑、助劑和國(guó)外同類產(chǎn)品相比也有一定的差距，還未形成良好供應(yīng)體系。例如：聚乳酸纖維方面，需攻克低成本高光純?nèi)樗岬闹苽浼夹g(shù)及丙交酯制備技術(shù)；生物基聚酯方面，推進(jìn)高效制備生物基多元醇類，滿足纖維成型加工；生物基聚酰胺方面，著手建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)長(zhǎng)鏈二元酸和二元胺生產(chǎn)線；新型纖維素纖維方面，推進(jìn)綠色制漿與纖維生產(chǎn)一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量規(guī)模化、低成本生產(chǎn)。

5.3 注重高品質(zhì)產(chǎn)品開發(fā)，形成品牌效應(yīng)

加大培育產(chǎn)品創(chuàng)新力度，提高生物基化學(xué)纖維的附加值，增強(qiáng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。緊緊把握纖維材料由單一功能向多元復(fù)合開發(fā)轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。利用粉體添加技術(shù)及化學(xué)改性技術(shù)，開發(fā)阻燃、抗熔點(diǎn)、原液著色等同質(zhì)異構(gòu)纖維及成套工程技術(shù)，提升柔性制造水平。推動(dòng)生物基化學(xué)纖維在紡織服裝、家紡、產(chǎn)業(yè)用領(lǐng)域的應(yīng)用示范，走高質(zhì)化與品牌化一體的道路。

5.4 加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，建立健全標(biāo)準(zhǔn)體系

通過(guò)攻克核心前沿科技、關(guān)鍵核心技術(shù)及關(guān)鍵核心裝備，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并以其為依托，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品價(jià)值的過(guò)程。根據(jù)生物基化學(xué)纖維及原料品種的開發(fā)情況，建立相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。加強(qiáng)生物基化學(xué)纖維生產(chǎn)與市場(chǎng)準(zhǔn)入管理，規(guī)范行業(yè)發(fā)展，提升生物基化學(xué)纖維的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

5.5 依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、公共平臺(tái)建設(shè)，合力擊破

通過(guò)組建相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)秀企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以推動(dòng)生物基化學(xué)纖維創(chuàng)新、規(guī)模化發(fā)展為核心。當(dāng)前我國(guó)纖維行業(yè)已經(jīng)組建聚乳酸、新型再生纖維素纖維、生物基聚酰胺纖維等聯(lián)盟團(tuán)體，雖已有一定效果，但在合作機(jī)制、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)以及利益分配等方面需進(jìn)一步加強(qiáng)。建立生物基化學(xué)纖維關(guān)鍵裝備和技術(shù)創(chuàng)新公共平臺(tái)，重點(diǎn)攻克生物基化學(xué)纖維專用裝備、海洋生物質(zhì)資源利用技術(shù)、綠色制漿及漿纖一體化工程技術(shù)，引導(dǎo)行業(yè)利用生物技術(shù)提升產(chǎn)業(yè)水平。