生物基化學纖維的發展現狀及其應用

黃貞

【摘 要】生物基化學纖維原料為可再生物質，且其作為傳統化學纖維企業轉型升級的新方向之一，具有明顯的優勢和巨大的發展前景。介紹了生物基化學纖維種類及其國內外發展現狀、主要品種的有關特性及其應用領域、以及目前我國生物基化學纖維所面臨的主要問題及其未來發展趨勢。生物基化學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，我國生物基化學纖維總生產能力達到350kt/a，在關鍵技術和產業規模方面均取得突破。生物基化學纖維在服裝、家紡、非織造布領域均有廣闊的應用前景，且應用領域在不斷拓展。與國外發達國家相比，我國生物基化學纖維在生產及發展過程中面臨的問題主要涉及到關鍵技術及裝備、生產成本、生產規模、應用機理等方面，但我國生物基化學纖維發展具有一定的后發優勢。未來生物基化學纖維在規模化穩定生產、原料生產及應用技術、產業鏈跨越與可持續發展等方面仍有待突破。

【關鍵詞】生物基；化學纖維；發展現狀；應用

中國是化學纖維生產大國，2016年化學纖維總產量達到49440kt，不僅超過世界化學纖維總產量的50%以上，且超過中國纖維加工總量80%。根據原料來源不同，化學纖維分為石油基化學纖維和生物基化學纖維兩類，其中石油基化學纖維占化學纖維總量90%以上。化學纖維對石油基化學品的過度依賴將導致石油等不可再生資源的大量消耗，從而引發資源枯竭、環境污染等問題。據報道，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，必須尋找相應的可替代性資源。

一、我國生物基化學纖維的發展現狀

（一）關鍵技術

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

（二）產業規模

至 2016 年，除粘膠纖維外，我國生物基化學纖維總生產能力達到 350 kt/a。其中，生物基合成纖維和海洋生物基纖維產量較高且增幅較大。目前，Lyocell纖維、竹漿纖維、麻漿纖維，PTT纖維、PLA纖維、PDT纖維、蛋白復合纖維、殼聚糖纖維、海藻酸鹽纖維均已實現產業化。

1、生物基合成纖維

目前，國內PLA纖維生產能力達到15 kt/a，主要生產企業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、張家港安順科技發展有限公司等；PHBV/PLA共混纖維生產能力為 1.5 kt/a，主要生產企業為寧波禾素纖維有限公司；在 PTT 纖維方面，盛虹集團已擁有20 kt/aPDO及50 kt/a PTT 聚合及紡絲能力，實現了從 PDO-PTT 聚合到 PTT 紡絲完整產業鏈的國產化技術的生產，張家港美景榮化學工業有限公司擁有10kt/aPDO及30 kt/aPTT 聚合的自主知識產權且實現了產業化，目前正在擴建220kt/a PTT復合纖維生產線；在 PA56 纖維方面，丹東優先科技公司已建成20kt/a的生產線，新疆凱賽生物材料有限公司正在籌建 50 kt/a生產線。

2、生物基新型纖維素纖維

目前，我國 Lyocell纖維進入了規模化發展階段。保定天鵝新型纖維制造有限公司、山東英利實業有限公司分別引進外國先進的 Lyocell 纖維生產技術，并分別于2014年、2015 年實現了 15 kt/a 的產業化生產；2016 年12 月，中紡院綠色纖維股份公司 15 kt/a 國產化Lyocell 纖維生產線已進入產業化階段。麻漿纖維是近年來我國研發成功的新產品，生產能力約5kt/a，主要產地集中在河北、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權，但是生產能力較低，約為2 kt/a，主要生產企業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、生物相容性好等優點，我國擁有自主知識產權和自行設計的產業化生產線，生產能力為1kt/a，主要生產企業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、廣東百合醫療科技有限公司等。蛋白質復合纖維屬于對傳統化學纖維的改性提升，其產品已形成品牌效應，生產能力為4kt/a，主要生產地有上海、江蘇、四川、遼寧等地。

二、生物基化學纖維主要品種的特性及應用領域

（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纖維。PLA纖維密度小、可加工性能好、抗紫外線性能優良，廣泛應用于服裝、窗簾、沙漠治理用沙障等領域。PLA纖維具有一定的阻燃性、低煙且阻隔性能良好，廣泛應用于阻燃抗熔滴制品。PLA纖維壓電性能良好，廣泛應用于智能穿戴等領域。PLA纖維還具有一定的抗菌防螨功能，主要用于婦女衛生制品、嬰幼兒尿不濕、成人失禁用品、貼身內衣褲以及醫生、護士、病人穿的手術服、防護服等。

（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，廣泛應用于航天、軍工、醫療、衛生、功能性紡織品及過濾防護等領域。另外，殼聚糖纖維還可用于止血繃帶、敷料貼等方面，可達到迅速凝固血液、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%，衛生用無紡類制品中混紡比例為10%～20%，醫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、抗污性好等優點。PTT纖維的玻璃化轉變溫度低，為 45 ～ 65℃，故其染色性能優于 PET纖維，能夠在無載體的條件下，用分散染料常壓浮染。PTT 纖維廣泛應用于非織造布領域，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，更適合于醫用紡織品的要求。此外，PTT 纖維在衛生巾、一次性尿布、棉胎、外衣、裝飾布、汽車坐墊和建筑安全網等方面發展潛力巨大。

三、結語

生物基化學纖維皮膚接觸性好（柔軟、肌膚親和性），穿著舒適性好，吸濕性好，易整理，高干、強濕，尺寸穩定性好，具有生物降解性、生理安全性等優勢。因此以生物基化學纖維為原料的非織造布在醫療、護理、衛生用品、化妝用品以及其他工業領域有著獨特的用途。為了提高環保意識，應大力開發原料豐富且易獲取、舒適性高且對人體健康無害的生物基化學纖維。但是目前生物基化學纖維仍存在一些成本、技術、設備等的問題，為解決上述問題，應尋求工藝技術、產品開發、市場應用、專用設備開發上的合作，開發各種生產工藝相結合的新型生產路線。

【參考文獻】

[1]彭孟娜，馬建偉.生物基化學纖維的發展現狀及其應用[J].合成纖維工業，2018，4103：55-59.

[2]李增俊.生物基化學纖維產業發展現狀與展望[J].生物工程學報，2016，3206：775-785.