化學纖維新材料的發展趨勢分析

盧韋風

（長治學院，山西 長治 046011）

近年來，部分發達國家利用專利技術壁壘，通過單方面貿易制裁限制發展中國家，導致發展中國家在許多領域受到貿易摩擦的影響，其中包括化學纖維新材料領域。

1 纖維材料技術發展趨勢

發達國家制定了關于先進纖維材料的國家戰略和研發方案，例如德國名為 “工業4.0” 的Future TEX項目已經開始，該項目側重研究可再生纖維材料、面向顧客的纖維產品和新纖維材料，包括智能纖維；美國建立了纖維和紡織品工業創新機構，重點開發新一代智能纖維紡紗技術；法國建立了新的UP-TEX纖維和工業紡織品創新基地，以促進纖維工業的技術創新，重點運用智能纖維、高工業技術制成新布料、性能較低的纖維、高效納米醫學先進材料和新纖維防護材料[1]。歐洲聯盟啟動了 “地平線2020” 方案，重點包括醫療設備和智能纖維產品、高技術非紡織材料、高性能復合纖維材料、先進納米纖維材料、抗降解纖維材料等。我國通過與紡織企業合作，將重點放在整個鏈的纖維上，使高性能纖維工業能多領域發展。先進纖維材料是我國10項優先突破之一，是《紡織工業發展規劃（2016—2020年）》的優先方向，這也是中國2025年材料開發和制造戰略的重要趨勢。關于新纖維材料，中國預計在今后10年內重點開發高性能、多功能、智能化、綠色低碳和高附加值纖維制造技術。

2 化學纖維專利分析

1960—2000年，我國化學纖維專利較少，但2000年后，隨著化學纖維制造業向中國轉移，我國專利申請數量呈現快速增長趨勢。

1985年以來，中國專利申請數量逐漸增加，特別是在2000年之后，我國專利申請數量增加明顯。盡管2008年發生了金融危機以及2013—2014年化學纖維行業發展停滯不前，我國工業仍通過結構重組和優化，實現了高質量發展，專利申請情況總體良好。

2000年以來，中國的化學纖維專利申請量排名最高，且許多國內大學都在申請專利，東華大學處于領先地位。此外，中國石油和化學品有限公司、江蘇化學纖維有限公司、杜邦公司和唐利公司都在積極地申請專利、保護知識產權。

深入分析我國2000年以來的化學纖維專利權發現，主要集中在功能纖維、高性能纖維、納米纖維、生物纖維和生物醫學纖維等，其中，功能性纖維是化學纖維專利申請的熱點。2000年以來，功能性纖維專利申請量逐年增加，說明功能性纖維發展迅速，化學纖維的功能越來越受重視。在化學纖維產品生產方面，滿足終端需求已成為重要趨勢。

2019年，中國專利申請量超過海外專利申請量（專利分析數據均源于國家知識產權局官網），超越了2018年的專利申請數量的統計數據，我國一改化學纖維制造業落后局勢，呈現出明顯優勢。目前，我國化學纖維專利數量，特別是在聚酯纖維和異性纖維等方面，在國際上名列前茅。

進一步分析國內外化學纖維專利權發現，專利申請以聚酯纖維、聚苯乙烯纖維和聚丙烯纖維等為主。我國光導纖維和碳纖維的專利申請數量與國外相比還有很大差距，主要原因是國外的技術比較成熟，而我國正處于快速增長階段。從表1可以發現，中國的專利申請占82.0%，表明中國越來越重視化學纖維的知識產權保護[2]。日本、德國和美國等國家在中國也申請了一定比例的專利權，表明發達國家也在密切關注中國化學纖維的發展。

表1 中國境內專利申請競爭區域分布

3 聚酯纖維專利技術

2017年，中國的聚酯纖維產量為39.340 kt，占中國纖維總產量的85.0%以上，占世界纖維總產量的66.0%（分析數據均源于國家知識產權局官網）。然而，聚酯纖維在增強生產能力、提高產品附加值、降低勞動成本和促進能源消費方面還存在一些問題。由于生產能力較弱，纖維在使用和處置后的降解周期較長，回收率較低，導致聚酯纖維的發展優勢與現有的發展瓶頸之間產生沖突。2015年以來，我國聚酯纖維的發展重點一直是高性能聚酯纖維及其工業用途、聚酯纖維的回收和生物降解，部分已成為 “十三五” 國家優先研究的開發項目。

3.1 高仿真與功能化聚酯纖維

高仿真聚酯纖維和異性纖維是聚酯纖維產品開發的主要方向。聚酯纖維的高仿真是對動物和自然植物纖維的仿真，結合了各種改造技術調整結構和性能，使用聚酯纖維符合環保、衛生、安全的理念，可滿足消費者的不同需求。

聚酯纖維的多種轉換技術包括分子設計中的聚合技術、共混技術、纖維形態技術等。聚合技術是利用協同作用將核心物質與聚合物分子結合起來；共混技術是采用功能母粒，通過共混紡絲制得改性聚酯纖維；纖維形態技術是指改變纖維截面，如中空、異形等；后整理技術包括紡紗工藝與織造工藝等[3]。

分析聚酯纖維專利權發現，經過2000年以來的一段快速增長時期，功能性聚酯纖維的專利申請數量呈上升趨勢，反映了功能性聚酯纖維的發展已達到一定水平，市場需求日益增加。今后，要在提高產品質量方面加大投資，實現質量標準化。

3.2 高性能與產業用聚酯纖維

高性能產業用聚酯纖維現廣泛應用于運輸、環境保護和工程領域，在安全保護領域也發揮著重要作用，并得到了迅速發展。產業用聚酯纖維是許多工業用橡膠輪胎的好材料，產品堅牢耐用，如工業用織物、包裝、裝甲織物、結構薄膜、安全氣囊、傳送帶等。2000—2009年，產業用聚酯纖維相關的專利申請數量持續增加，2010年以來迅速增加，表明工業領域對高性能聚酯纖維的需求保持穩定。

3.3 生物降解與循環再生聚酯纖維

研究數據表明，每年全球環境污染和生態破壞造成的損失高達1億美元，嚴重影響社會可持續發展。廢舊纖維產品通常被傾倒在填埋場或直接焚燒，不僅會造成嚴重的環境污染，還會造成大量的資源浪費。全國廢舊纖維產品總量為1.4×105kt，但目前回收率不到10.0%，預計到 “十三五” 結束，廢舊化學纖維產品的總量約為2.0×105kt。回收化學纖維不僅能緩解資源短缺現狀，還能減少廢舊纖維產品中的聚酯纖維造成的環境污染。與簡單且應用廣泛的傳統處理方法相比，再循環和生物降解技術更加有效[4]。

一方面，隨著聚酯纖維的快速發展，廢舊聚酯纖維和產品的社會存量大幅增加，環境保護面臨巨大壓力。另一方面，隨著環保理念深入人心，生物降解和聚酯纖維的循環引起社會關注。

功能性聚酯纖維、工業聚酯纖維的生物降解和循環利用是纖維材料功能開發和資源補充領域的重要研究方向。此外，綠色環保型聚酯纖維的研發是重要趨勢，生產過程更加強調整個生命周期的綠化以及高效性、靈活性、數字化和智慧化。

4 結語

隨著我國化學纖維工業的發展，化學纖維材料相關知識產權廣受關注。目前，化學纖維，尤其是聚酯纖維和聚酰胺纖維的專利申請處于領先地位，高等院校等科研機構對化學纖維的基礎研究和應用展現出明顯優勢。我國應建立健全知識產權制度，為異性纖維、高性能纖維、納米纖維、生物醫學纖維和智能纖維的發展提供制度保障。通過分析聚酯纖維專利現狀發現，我國化學纖維新材料的開發應側重于高仿真、生物降解、循環利用、綠色和智能制造等方面的技術創新。