纖維
多路徑嘗試替代粘膠法
用生化技術實現(xiàn)“過程替代”，使生產(chǎn)過程更加高效、清潔，減少對能源的使用和對環(huán)境的危害，對耗能高、污染大的化纖行業(yè)而言，意義不言而喻。
從19世紀末發(fā)明粘膠法生產(chǎn)再生纖維素纖維至今，100多年過去了，各種生產(chǎn)生物質纖維的新技術不斷涌現(xiàn)，然而從纖維的產(chǎn)量比例來看，粘膠法依然占據(jù)著不可動搖的主導地位。雖然粘膠行業(yè)在清潔生產(chǎn)上取得了明顯進步，但還不能完全消除制漿過程中產(chǎn)生的黑液對環(huán)境的污染。正是為了徹底解決這一問題，業(yè)內(nèi)愈挫愈勇，多年來不間斷地探索環(huán)保高效的新途徑。
目前看來，在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成一定氣候的、環(huán)保生產(chǎn)再生纖維素纖維的途徑，一是新溶劑法即Lyocell（萊賽爾）途徑，代表企業(yè)有上海紡織（控股）集團，中國紡織科學院與新鄉(xiāng)化纖；二是離子液法，由山東海龍重點研究；三是最近引起業(yè)內(nèi)高度關注的水體系低溫溶解法，由武漢大學張俐娜教授帶領的團隊研發(fā)。
采用溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維已經(jīng)在國內(nèi)研究了若干年，但進展緩慢。即使已經(jīng)形成了千噸級的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，但在經(jīng)濟效益、技術成熟度方面還需要更多考量。專家分析認為，采用溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維的難點，一是該工藝對原料的要求高，沒有后期調節(jié)的空間；二是溶解過程短，脫水的范圍窄且連續(xù)；三是紡絲必須采用干噴濕紡的工藝路線，紡絲液具有極高的粘度；四是作為溶劑的NMMO本身有一定的不穩(wěn)定性，需采取一系列安全措施；五是溶劑回收要滿足高回收率和節(jié)能的要求，只有當其回收率大于99％時，才有工業(yè)化生產(chǎn)的經(jīng)濟價值。目前，國外蘭精公司仍是唯一具有大規(guī)模Lyocell（萊賽爾）纖維生產(chǎn)能力的公司，2010年其新增了1萬噸產(chǎn)能，達到14萬噸規(guī)模。
采用7%氫氧化鈉（NaOH）/12%尿素水溶液，該溶劑冷卻到零下12℃時，能迅速溶解纖維素（其分子量在1.2×105以下），溶解時間僅需2分鐘，達到纖維素歷史上最快的溶解速度，這就是武漢大學張俐娜教授為首研發(fā)的水體系低溫溶解法。據(jù)了解，該途徑比粘膠法的成本略低，對生產(chǎn)裝備也沒有特殊要求。張俐娜由此獲得國際纖維素與可再生資源材料領域的最高獎項——安塞姆·佩恩獎。目前，經(jīng)過與相關企業(yè)合作，該路線已取得初步工業(yè)化試驗成果。在中國工程院相關院士的建議下，張俐娜的團隊正與唐山三友興達化纖展開合作，未來前景值得期待。
改造量大面廣的合成纖維
聚酯滌綸占中國化纖產(chǎn)業(yè)近90%的份額，但其原料來自不可再生的石油資源，產(chǎn)品難以降解。據(jù)業(yè)內(nèi)人士測算，2009年中國滌綸行業(yè)消耗原料折合原油2.45億噸，2015年這一數(shù)據(jù)將達到3.468億噸，進口依存度在60％以上。若能用生物技術對這一量大面廣的傳統(tǒng)行業(yè)進行改造，其意義可想而知。
事實上，目前部分企業(yè)和科研院所通過技術革新，已經(jīng)使聚酯纖維這一傳統(tǒng)的石油衍生品擁有了生物特征。自長春大成集團利用玉米為原料，成功開拓世界上第三條以玉米為資源生產(chǎn)生物基二元醇的工業(yè)化路線后，聚酯行業(yè)的生化革命正在展開。海天集團與長春大成展開合作，利用生物基乙二醇替代傳統(tǒng)石油基乙二醇，制得具有優(yōu)異性能的新型聚酯PDT，并以Socorna作為PDT纖維、紗線和紡織品的商品名稱。根據(jù)記者了解，目前Socorna產(chǎn)品推廣十分順利，尤其在近期原料價格劇烈波動的刺激下，下游對于這種生物基聚酯產(chǎn)品的接受程度更高。目前大成集團正在建設1萬噸/年的PDT聚合裝置，并計劃在明年推出利用玉米秸稈生產(chǎn)生物基二元醇的第二代技術。
從行業(yè)規(guī)劃可以看出，生物質合成纖維“十二五”將重點發(fā)展PTT、PLA、PHBV、PBS纖維等，即平時所指的新型聚酯纖維。今年4月，PTT系列纖維及高附加值面料制造關鍵技術及產(chǎn)業(yè)化科技成果鑒定會在江蘇陽光股份有限公司召開。經(jīng)過多年發(fā)展，PTT纖維及產(chǎn)業(yè)化應用逐漸成熟。同時，長期制約PTT纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原料PDO（1，3-丙二醇），在制備生產(chǎn)上也取得了可喜的進步。如江蘇盛虹集團不僅擁有3萬噸/年的專業(yè)化PTT紡絲生產(chǎn)線，還建設了PTT聚合生產(chǎn)線，同時生產(chǎn)原料1，3-丙二醇，形成完整的PTT產(chǎn)業(yè)鏈，打破了國外壟斷。
截至目前，PHBV纖維研究仍僅限于實驗室階段。研究表明，PHBV材料固有的脆性較大、機械性能差和可加工溫度范圍窄的缺點，可通過共混和共聚方法優(yōu)化其化學和物理結構，從根本上解決其成型加工問題，為通過熔融紡絲法直接制備功能性生物質纖維提供了理論和技術基礎。
在今后5~10年內(nèi)，我國國內(nèi)將形成一個以PHA、淀粉基、PLA、PBS降解塑料為主的銷售大市場，年產(chǎn)值達幾百億元。在藥物控制釋放材料和骨固定材料及人體組織修復材料等方面，年產(chǎn)值也將至少有幾十億元；在生態(tài)纖維制品方面，如能開發(fā)并生產(chǎn)出優(yōu)質的纖維制品，將有年產(chǎn)值百億元的市場銷售空間。
此外，生物質纖維的觸角已經(jīng)延伸到海洋資源的利用上，源自廣闊海洋的殼聚糖纖維等由于資源豐富、功能優(yōu)越、產(chǎn)品可再生可降解等特點，被越來越多的領域所關注。國內(nèi)經(jīng)過長時間的研究應用，目前已經(jīng)形成了200噸/年的中試生產(chǎn)線并順利投入生產(chǎn)，并有企業(yè)正在加快建設2000噸/年的纖維生產(chǎn)線。
業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)看到，在改造傳統(tǒng)化纖產(chǎn)品過程中，生物技術緩解資源瓶頸、解決環(huán)保問題的作用將逐漸凸顯；同時，竹纖維、海藻纖維等利用自然界豐富的可再生資源制備的生物質纖維，將作為傳統(tǒng)化纖產(chǎn)品的重要補充，豐富化纖家族，滿足社會需求。
注：本網(wǎng)轉載內(nèi)容均注明出處，轉載是出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性。
（佳）