生物基纤维的发展

  

  纤维材料不仅是服装、家纺、产业用纺织品的原料,而且是重要的基本材料和工程材料。生物基化学纤维的诞生将会注入化纤强有力的推动剂。生物基化学纤维是来源于可再生生物质的一类纤维,特指除天然纤维(棉、毛、丝、麻)以外的生物基再生纤维及合成纤维,被视为工业时代对天然纤维的延续。生物基化学纤维将在下一步可持续发展过程中扮演着更重要的角色。
  世界各国特别是发达国家在世界金融危机后,均把发展生物产业作为走出困境、争夺高新技术制高点、重新走向繁荣的国家战略。从20世纪90年代起,美国、日本及欧盟成员国等传统化纤生产强国受石油短缺、环境问题影响,逐渐退出常规化纤生产。他们对纤维材料不断进行产业结构调整,转向利润更高、受资源或环境影响更小的高性能化学纤维和生物基化学纤维的研发和生产。而生物基化学纤维因具有来源可持续性和环境友好等优势,顺理成章地成为了欧美、日本等国家的重点发展领域。
  我国实现生物基化学纤维产业化的时机已经成熟,但是作为新兴产业,除了国家要给予政策和资金上的扶持之外,还亟待建立上、中、下游合作机制与平台。我国已将生物基化学纤维列为战略性新兴产业鼓励发展的生物基材料的重要组成部分。国家发改委、中国化纤协会等机构提出“绿色生态可持续发展战略”,以《中国生物基纤维及其原料科技与产业发展(30年)路线图》为纲领,在新时期大力推动生物基化学纤维产业的发展。
  与发达国家相比,我国在生物基化学纤维技术方面并不落后,甚至在个别领域有所领先,我国在生物基再生纤维及合成纤维领域已开发出较为完整的、具有鲜明特色的品种,前者主要包括壳聚糖纤维、竹浆纤维、麻浆纤维、蛋白纤维等,后者主要包括PTT纤维、PDT纤维、PLA纤维、PHBV/PLA共混纤维等。“这些品种中的多数拥有自主知识产权,部分处于国际领先水平,均已进入产业化阶段,其规模和发展速度将主要取决于下游应用市场的开发
  我国的壳聚糖纤维、PDT纤维、竹浆纤维、麻浆纤维、蛋白纤维等拥有自主知识产权,具有国际水平,产品和市场相对成熟,需要解决产业化规模,进一步降低生产成本。
  聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维、对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维、聚乳酸(PLA)纤维等加工应用市场成熟,但原料受制于外。而Lyocell纤维、PHBV与PLA共混纤维、海藻纤维等应用市场成熟,且纤维生产处于产业化突破关键阶段。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)系列纤维、离子液体法纤维素纤维等则由中试向产业化突破。
  PA56是由戊二胺和己二酸聚合生产而成,其密度更小,约1.12g/cm3,玻璃化温度低,具有更好的耐寒性能,而熔点较高,具有较好的耐热性,PA6和PA66的良好的吸湿、染色性能是端氨基起的作用,饱和吸水率约7-8%,而聚酰胺56除端氨基以外,不饱和氢键强化了吸湿、染色效果,因此在吸湿、染色性能等多方面更具优势,饱和吸水率高达14%,纤维织物具有质轻、穿着舒适和良好的手感,具有较好的应用性能,尤其是在纤维领域的应用空间较大。
  进入21世纪,由于常规化纤规模的快速扩大、产能的严重过剩以及石油资源的日益紧缺,以及绿色环保的要求,各国均倡导纤维的生物基生产和应用性能的拓展成为化纤产业升级转型的主要发展方向,大家的研究方向转变到生物基生产通过发酵工艺从植物材料中获得尼龙原材料1,5-戊二胺(1,5-PD),开启了PA56的生物基生产,与传统石油及纤维相比,生物基纤维生产成本大幅度降低,大约是石油基聚酰胺生产成本的三分之一,同时可以降低纤维生产对石油化工原料的依赖性低,具有重大战略意义。
  目前美国杜邦、日本东丽、德国拜耳等公司均对生物基聚酰胺56的制备及在汽车安全囊的应用等有所研究,并申请了相关专利,上海凯赛生物科技有限公司对生物基聚酰胺56的制备以及生产高强高伸短纤等应用申请了专利。
  上海凯赛生物科技有限公司已于2010年开始研究生产生物基尼聚酰胺56,并在山东济宁科技园凯赛分公司建立了年产能20万吨生产基地,目前已经进入中试。辽宁省丹东市于2014年在丹东高新技术产业开发区规划建设生物基尼龙56纤维项目,规划用10年时间,建成100万吨生物基尼龙56纤维生产线,产值可达到千亿元,形成东北地区规模最大、辐射全国、产业链配套最为齐全的防护纺织制品基地和交易集散地,目前已完成项目的前期工作。
  即便面对最近全球化纤产业不振的宏观形势,纤维素再生纤维仍会呈现出“一枝独秀”的良好发展。而PTT、PLA等生物基合成纤维虽处于起步阶段,但其发展空间和速度值得关注,特别是考虑到其在生产装备和工艺等方面十分接近于目前主流化纤品种,一旦打开市场,将有可能获得“飞跃式”发展。

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