四大种类纤维综述

　　
　　符合环保大潮流行业成长新增点
　　
　　近年来，随着全球石油资源的日益匮乏、生态环境的日益恶化，传统石油化工技术及产品的副作用和不可持续性日趋显著。中国化纤工业90％以上的产品基于石油，原料成本占生产成本的80％以上，且进口量约占化纤原料总需求量的2/3，对外依存度实际上已经超过了行业平稳发展的安全警戒线，对整个产业链的健康发展带来极大的投资风险和不稳定性。作为世界上最大的化纤生产国，我国化纤的发展将会受到越来越多的制约。
　　
　　发展生物质纤维是应对资源匮乏、实现化纤工业可持续发展的需要。我国在全球纺织产品生产和消费中处于大国地位，目前我国的化纤总产量已占世界60%，是世界最大的化纤生产国。中国是一个缺油的国家，按照现有产业规划，如果今后国内化纤工业增长所依赖的基础化工原料依然依靠进口原油加工来支持，那么行业发展难以摆脱受制于人、大起大落的困局。丰富的生物质资源是绿色化工原料的未来出路，越来越多的化工产品可通过生物质资源得到。
　　
　　发展生物质纤维是化学纤维工业实现节能减排、发展低碳经济的需要。纺织工业由于其规模和涉及的范围较大，是温室气体排放较大的行业之一。化学纤维制造业消耗大量的能源，被认为属于高碳行业，因此不符合可持续发展和低碳经济的需要。在世界能源危机和倡导低碳经济的背景下，积极发展生物质纤维对实现低碳经济和节能减排，对农副产品深加工、提高农产品附加值，均具有深远意义。为化学纤维工业培育新兴产业、催生新的增长点发展提供了无限的契机，必将成为引领化纤工业发展的新潮流。
　　
　　发展生物质纤维是提高人民健康水平的需要。目前，生物质纤维在修复和替代人体组织和器官等方面都得到了广泛的应用，包括人工骨、人工韧带、人工肌腱、人工血管、人工心脏瓣膜、人工肾、人工肺等。此外如甲壳素纤维、海藻纤维、胶原纤维等虽然在服装领域的用量不大，但在医疗领域应用十分广泛。因此，发展生物质新纤维对于促进现代医学的发展、挽救生命和提高人民群众的健康水平具有重大意义。
　　
　　新需求强调差异多领域交叉融合
　　
　　采用传统方法实现纺织化纤产品差别化发展已经走到了尽头，生化技术将为产品差别化带来新的突破。立足于技术，追求满足市场新需求的高性能、新功能，并且兼顾与环境相协调的新型生物质纤维及其制品日益受到工业企业和消费者的青睐，需求旺盛。以生物质工程技术为核心的生物质纤维及生化原料，将引领化纤工业发展的潮流。生物质纤维材料的发展将主要围绕几个方面。
　　
　　一是开拓生物质纤维的原料资源和开发新的生产技术。采用离子液体、低温碱/尿素溶液等无毒安全、可回收利用的溶剂，熔融纺丝等新工艺制备纤维素纤维；利用甲壳素、海藻等海洋生物质和各种蛋白为原料生产生物质再生纤维；研究利用农产品、农作物废弃物等资源，采用生物合成技术制备聚乳酸类（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等生物质合成纤维新品种。
　　
　　二是多学科交叉融合，对材料进行再设计。生物质纤维材料研究与相关学科不断交叉、渗透，新的学科增长点不断出现，从传统的生物学科及其相关的物理、化学学科渗透到材料学科、能源学科、复合材料学等领域。通过生物拟态或者仿生设计制备出性能优越的复合材料，充分发挥生物质材料可再生、可降解利用的优势并赋予其新的功能。强调基于多重结构设计的改性原理创新、强调面向产业化的工程原理系统研究与面向应用机理的产业链整体技术集成开发。开发具有特殊的功能，如干爽、防污、生物相容、阻燃性的新型生物质纤维。
　　
　　生物质纤维访谈
　　
　　远景广阔但要理性投入
　　
　　中国纺织科学研究院赵庆章
　　
　　取得成绩但缺乏原创性成果
　　
　　记者：我国生物质纤维的研究在世界范围内处于何种水平?
　　
　　赵庆章：广义的生物质纤维包括生物质原生纤维、生物质再生纤维和生物质合成纤维三大类。棉毛丝麻等是我们最早利用并已经有了成熟的加工技术的生物质原生纤维，目前所指的生物质纤维的研究多指后两种纤维。要评估我国生物质纤维的研究水平，不妨罗列一下国内外已经产业化了的生物质纤维和在研的生物质纤维品种。已经产业化了的生物质纤维典型的品种包括Lyocell纤维、PLA、细菌纤维、PBS、海藻纤维、甲壳素纤维和部分具有生物质特征的PTT、多元醇聚酯等等。在生物质纤维领域内，具有一定市场前景的研究工作还包括多种生物蛋白纤维和以可再生物质为原料制取各种聚合物单体的技术等等。不难看出，我国生物质纤维的研究几乎涉及了所有方面，有些方面也已经取得了一定的成绩,但与发达国家相比,我们的研究水平和产业化成果仍有一定的差距,尤其缺乏原创性的成果。
　　
　　记者：根据生物质发展30年线路的规划，您能为我们描述一下生物质纤维未来的市场远景及可能取得的社会效益吗？
　　
　　赵庆章：如果对生物质纤维的发展进程进行一个宏观描述的话，我认为从资源和环境两方面考虑，开发以生物质为原料的纤维是历史发展的必然，但这一过程可能会经历几十年，直至石油耗尽。对于发展前景，我最为看好的领域是生物质合成纤维。理由是从理论上讲，酸、醇和胺可以从自然界多种生物质中获得，实际上，以生物质为原料制备聚合物的单体已经取得了实质性的进展，利用这些原料可以衍生出多种纤维产品，更重要的是世界上已经有了非常成熟的聚酯、聚酰胺的合成技术和设备，生物质聚酯和聚酰胺的生产甚至可以直接利用这些技术和设备。因此，它们将成为生物质纤维的主流产品。其次是溶剂法纤维素纤维。粘胶纤维虽然利用了可再生的原料，但始终存在着环境污染的问题，尽管粘胶污染治理的技术在不断进步，但要彻底治理需要有创新性的技术和大量的投入，这就意味着，虽然粘胶纤维的建设成本低，但随着环保要求的不断提高，污染治理的成本会不断提高。溶剂法纤维的发展趋势正好相反，发展Lyocell纤维最大障碍是过大的前期投入和溶剂的高价格。我国溶剂法纤维素纤维的产业化技术的突破，将会大幅度降低项目投资。生产规模的扩大，又将会不断降低成本。因此，Lyocell纤维和粘胶纤维也会在相当长的一段时间内并存。从长远看，Lyocell纤维的产量会不断增加，粘胶纤维的产量则会不断下降。