國內外纖維油劑的發展現狀與趨勢

盧 書 輝

(浙江傳化化學品有限公司，浙江 杭州 311215)

纖維油劑作為纖維生產過程中必不可少的重要成分，對纖維產品的質量起著重要的作用。油劑能夠賦予纖維良好的平滑性、集束性、抗靜電性、耐磨性等性能，確保纖維紡絲、加彈及后道織造等工序的順利進行[1]。油劑中的助劑如抗靜電劑、平滑劑、抱合劑、吸濕排汗劑等，還能夠賦予纖維特定的性能。油劑產品可根據加工工藝、纖維品種、功能等進行分類[2]。總體來說，纖維油劑屬于一個交叉性很強的特殊化學品領域。

近十年，隨著我國纖維工業的高速發展，我國已經成為世界上最大的纖維生產基地，占全球纖維總產能的比例超過70%，并且以每年3%～5%的速度增長。同時纖維油劑的市場體量也保持著同樣的增速，其中技術要求最高的前紡油劑產品的年總消耗量約240 kt，但嚴重依賴國外進口，比例高達90%以上，這嚴重制約了我國纖維工業的發展。現階段，隨著國內精細化工產業整體技術實力的增強和原材料品質的大幅提升，國內油劑廠家已經順利開發出產品應用性能比肩進口油劑的前紡油劑，并在熔體高速直紡大型化纖企業實現了直接替代，有力地推動了我國纖維產業的快速發展。

作者重點介紹了國內外纖維油劑的產品現狀、技術趨勢和市場需求，指出在未來很長一段時間，纖維產業仍然是我國具有明顯競爭優勢的重要國民支柱產業之一，而國產前紡油劑產業同樣具有很大的發展潛力，并將迎來廣闊的市場前景。

1 國內外纖維油劑的發展現狀

歐洲使用纖維油劑的歷史可追溯到第一次世界大戰時期[3]，而國內在20世紀70年代才開始纖維油劑的開發。21世紀初，國內一些廠家打破國外供應商的壟斷，開發出了國產纖維油劑。目前為止，長絲油劑、短纖維油劑及一些簾子線油劑均成功地實現了國產化，而民用纖維中的高端紡絲油劑、工業絲油劑及碳纖維油劑中進口油劑仍占據統治地位，其供應商也相對比較集中。

2020年國內滌綸預取向絲(POY)、全拉伸絲(FDY)、加彈絲(DTY)、滌綸工業絲，以及錦綸POY、FDY、DTY、錦綸工業絲的產量及由其上油率推算的油劑需求量見表1。

表1 2020年中國主要纖維產量及其油劑用量Tab.1 China′s main fiber output and finish consumption in 2020

國外纖維油劑的產業鏈協同性高。行業普遍認為，德國和日本油劑技術領先的原因與其國內纖維生產設備制造領先密切相關。德國巴馬格公司和日本TMT公司是世界領先的纖維設備制造商，他們在開發新設備時，與本國的油劑生產商緊密合作，同步研發與新設備配套的纖維油劑。因此，新纖維生產設備推向市場時，相關的油劑作為配套將同步上市。以滌綸FDY油劑為例，日本TMT公司在推出I-BOX新型FDY設備時，所配套的原油上油型滌綸FDY油劑也由日本油劑廠家同步推出。

國外油劑廠家大多能夠實現油劑、助劑和原材料的配套。以德國雙S公司為例，他們生產油劑的同時也生產纖維油劑用抗靜電劑、防腐劑、消泡劑、殺菌劑、平滑劑等助劑。日本竹本公司生產纖維油劑，也同時生產、銷售油劑專用表面活性劑。德國達柯股份有限公司的主營業務之一就是來源于植物的油脂原料，是FDY油劑所用平滑劑合成酯的生產原料之一。

國內油劑廠家估計超過50家，除幾家主要DTY油劑廠家外，其他油劑廠家在產品質量、油劑品種及客戶覆蓋率方面均沒有形成一定的規模[4]，且國內油劑廠家在原材料的配套上才剛剛起步[5]。相對而言，同屬于潤滑領域的纖維油劑行業，不及金屬潤滑油、紡織助劑及涂料等行業上游配套成熟，同時原料廠家也對纖維油劑行業涉足不深，無法提供能夠配套的原料，這加大了纖維油劑廠家與原料供應商的合作難度，拉長了纖維油劑產品的開發周期。

從纖維油劑品種來看，國外纖維油劑生產商的油劑品種較為豐富。德國雙S公司能夠提供滌綸POY/FDY油劑、錦綸POY/FDY油劑、丙綸POY油劑、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纖維油劑、黏膠纖維油劑、滌棉油劑、滌毛油劑及膨體長絲(BCF)油劑等[6]，同時在每個類別上，又有不同適用性的產品牌號可供選擇。而國內油劑廠商通常只能供應一種或幾種類別產品。國外油劑生產商豐富的油劑品種分布的背后是技術支撐，構建一個完善的系統性油劑技術體系有助于快速開發新產品[7]。纖維油劑產品的底層技術是潤滑、耐磨和油膜保護。歐美在20世紀80年代末到21世紀初[3,8-10]，對纖維油劑技術進行了系統性的研究，對油劑底層技術有較深刻的理解，再加上不斷積累的實踐經驗，使其油劑品種日益豐富。中國除葛繼均等[11-13]對油劑底層技術有所涉及外，相關的研究報道較少。因此中國纖維油劑行業需要認識到基礎研究的重要性，重視油劑底層技術體系的系統性構建。

從專利分析來看，國內纖維油劑專利主要側重于保護纖維油劑配方的組成，例如專利“一種滌綸POY油劑及其制造方法”[14]。而國外專利側重于對油劑特性、某一重要成分或成分間的協同作用進行保護。由此說明國內油劑產品的開發還處于側重于油劑整體配方組成的研究階段，而國外纖維油劑廠家在某種程度上已經跨過了這一階段，能夠對產品性能進行更為定向化、精細化的調控。近兩年，“新冠”疫情導致國際運輸受限，進口油劑面臨供貨緊張的局面，一些大中型纖維加工企業開始支持國產油劑發展，使用國產油劑進行替代，這也將有助于國產纖維油劑的技術提升和產品推廣。如浙江傳化化學品有限公司和天津工大紡織助劑有限公司憑借多年油劑技術研發的積累，已向市場推出多款綜合性能優異的高速紡絲油劑。例如，滌綸FDY油劑TF-7616產品不僅具備優良的紡絲生產穩定性，還被廣泛應用于高速經編加工工藝，完全能夠直接替代進口油劑；滌綸POY油劑TF-7716與同類進口油劑產品相比，能夠保持更長的熱箱清理周期、產生較少的白粉和具有耐候性等特征，已在熔體直紡化纖主要企業中獲得廣泛認可[15]。國產前紡油劑不斷獲得纖維生產企業的認可，將對提高國內纖維油劑技術水平，縮短與國外油劑的差距起到重要的推動作用。

2 纖維油劑的發展趨勢

2.1 適應纖維加工技術快速提升的要求

近年來，隨著全國各地陸續推出限電、限產政策，纖維加工開始向更高速、更低能耗趨勢發展，紡絲設備更新換代不斷加快，對纖維油劑性能也提出了更高的要求。以滌綸FDY紡絲設備為例，德國巴馬格公司和日本TMT公司過去幾年分別推出了WINGS設備和I-BOX設備，以節能為賣點，獲得了市場的高度認可。這兩種紡絲設備與傳統設備有明顯的差異，WINGS設備是在拉伸工藝完成后上油卷繞，而I-BOX設備是用原油或高濃乳液進行上油，均能減少油劑水分揮發的能量消耗。紡絲設備升級，相應的專用FDY油劑的要求提高，其中：WINGS設備使上油瞬間紡絲速度以倍數提升，這就要求專用FDY油劑需要更好的潤濕滲透性，更低的乳液轉相黏度，以保證上油均勻性；對于I-BOX設備，同等上油率的情況下，純油體系造成油膜厚度降低，這就要求FDY油劑對纖維有更強的油膜保護。纖維加工速度的提升對油劑的平滑性、潤濕滲透性、油膜強度和耐熱性能都提出了更高的要求[16]。

2.2 滿足纖維產品差別化和功能化的需求

國家《紡織行業“十四五”發展綱要》中明確提出“加快突破和掌握一批關鍵核心技術，主導差別化、多功能纖維材料的研發創新”。對于纖維差異化發展方向，隨著纖維形貌、功能助劑及加工工藝的不斷變化，要求所用油劑具有更好的平滑性、集束性、抗靜電性等，需要研發配套的油劑產品。對于纖維功能化發展方向，纖維混紡或者油劑功能化都是有效的途徑，要求所用油劑對其他的油劑、助劑有更好的相容性，也對混紡纖維有很好的潤滑保護功能；在油劑中能加入功能性物質，如吸濕排汗劑、柔軟劑、抗菌劑等成分，賦予纖維功能化，節省后道加工流程。周海明等[17]將復合加彈生產的DTY與FDY混紡整經制成坯布，在預設溫度下將坯布進行定型、拉絨得到絨布，該發明能夠省去傳統加工工藝中的浸軋步驟，有效縮減了后道工藝流程。

2.3 適應環保節能等方面的要求

推進“碳達峰”和“碳中和”是我國對國際社會的承諾，也是推動纖維行業高質量發展的內在要求。近年來，化纖行業對節能環保方面的要求越來越高，促使纖維行業不斷變化革新。可采取的解決方案有：在纖維合成或處理工藝中使用環境友好型試劑或催化劑[18]；使用更加節能的纖維加工設備；采用綠色環保的油劑、助劑。纖維油劑產品的綠色環保主要體現在3個方面。一是油劑、助劑所用成分更加環保[19]，采用易降解、低揮發、無氣味的原料。二是油劑用量減少，即降低上油率[20]。通常DTY油劑的平均上油率為2.5%，以83 dtex/72 f的DTY折算，其油膜厚度約120 nm，大于摩擦性能和油膜覆蓋率所要求的油膜厚度，可以采用低上油方式減少油劑用量，同時，面對日益提高的環保要求，后道織造廠家也有低上油率的需求。低上油率已成為纖維油劑的一個重要發展趨勢。浙江傳化化學品有限公司目前在低上油率技術開發方面已經取得很大的進展，使用可生化降解型合成酯替代傳統白油作為平滑劑，在保證足夠高的油膜強度基礎上，還能夠有效降低污水化學耗氧量(COD)。三是纖維油劑對廢水處理和廢水排放的影響更低。近年來，隨著環保政策趨嚴，減輕油劑對廢水處理的壓力成為化纖企業最迫切的需求，因此，更加節能環保的油劑的開發成為熱點，如近年推出的水性DTY油劑可大幅降低油劑對COD的影響，但水性DTY油劑要達到油性DTY油劑的寬適用性，還需要進一步技術突破。浙江傳化化學品有限公司2022年成功推出一款水性油劑產品TF-707，產品使用水性平滑劑替代傳統油性平滑劑，可使污水中COD值降低70%，并能賦予油劑更加優良的加工性能，為我國纖維行業的“碳達峰”、“碳中和”貢獻了一份力量。

3 結語

我國是世界上第一大纖維生產國，生產能力超過全球總產能的70%，但作為纖維生產最為重要的前紡油劑產品依然需要依賴德國和日本進口，這嚴重制約了國內纖維行業的長期發展。隨著近幾年國內精細化工產業的發展和油劑技術的不斷進步，國產前紡油劑產品的應用性能完全能夠達到進口油劑水平，并且逐步獲得化纖巨頭的高度認可，實現了對進口油劑的直接替代，開始具備為國內纖維生產企業提供質量穩定、性能優異的油劑產品的能力。

伴隨我國纖維產業向綠色化、差異化和高端化轉型升級的發展，對作為纖維生產不可或缺的油劑產品也提出了更高的性能要求[21]。纖維油劑除了要向高性能、寬適用性方向發展外，還要兼具阻燃、吸濕、透氣、防臭、耐候性等附加功效，以保證纖維優良的可加工性能。同時，隨著人們生態安全與環保意識的不斷增強，用戶在選擇產品時，更注重產品對人體和環境的影響，這也要求纖維油劑向著低上油、可降解和環境友好型方向發展。纖維油劑廠家應不斷強化基礎研究，在確保油劑產品批次穩定、性能優異、紡絲狀況良好、白粉產生少、熱箱或熱輥清洗周期長、易退繞、抗靜電好等性能的同時，提升產品的適應性、功能性、環保性，為客戶提供更優異的產品和更全面的技術解決方案。