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生物基纤维:源于自然的馈赠

发布时间:2019-10-12 19:59:51 编辑:笔名

生物技术是21世纪最重要的科学技术前沿领域之一。随着绿色环保和可持续发展的理念不断深入人心,生物聚合物技术持续高速发展。依据欧洲生物塑料协会的研究报告,当前开发中的生物高分子材料包括纤维素聚合物,生物基聚酯(PLA、PHB、PTT、PBT、PET等)、生物基聚酰胺(PAll、PA6、PA66、PA69、PA610)、生物基聚乙烯、生物基聚丙烯、生物基PVC、生物基TPU以及淀粉基聚合物等。

生物基纤维采用农、林、海洋废弃物、副产物加工而成,是来源于可再生生物质的一类纤维,体现了资源的综合利用与现代纤维加工技术完美融合,产品亲和人体,环境友好,并有特有的功能,引领新的消费趋势。

其中,再生生物基纤维以针叶树、木材下脚料、毛竹、麻类、藻类、虾、蟹等水产品和昆虫等节肢动物的外壳为原料,原料广且环保自然。合成生物基纤维采用农林副产物为原材料,经发酵制得生物基原料,制得生物基PTT、PDT聚酯。它们都是极具发展前景的纺织材料。

背景

政策支撑路径清晰

当前,世界各国特别是发达国家在世界金融危机后,均把发展生物产业作为走出困境、争夺高新技术制高点、重新走向繁荣的国家战略。从20世纪90年代起,美国、欧盟、日本等传统化纤生产强国一方面受石油短缺、环境问题影响,逐渐退出常规化纤生产,另一方面重新定义纤维材料不仅是服装、家纺、产业用纺织品的原料,而且是重要的基础材料和工程材料。他们不断进行产业结构调整,逐步把纤维产业转向利润更高、受资源或环境影响更小的高性能化学纤维和生物基化学纤维的研发和生产。

目前在我国,发改委、财政部、工信部、科技部、中科院等部门正在联合推动“生物基化学纤维及原料专项实施方案”。记者了解到,根据《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和《生物产业发展“十一五”规划》的要求,2008年国家发展改革委就已经开始组织“生物基材料国家高技术产业化重大专项”申报工作(现改为“生物基材料重大工程实施方案”),“生物基化学纤维及原料专项实施方案”是这个项目下的分支项目。

我国生物基化学纤维的生产目前还处于产业化突破的关键阶段,而当前的主要任务就是尽快实现“三个替代”、“三个结合”和“三个重点”。“三个替代”即原料替代、过程替代和产品替代。“三个结合”即与生物化工产业相结合;与节能环保、废物利用相结合;与功能改进及推广应用相结合。“三个重点”即重点攻克生物多元醇生产及应用技术、聚乳酸纤维原料制备及纤维应用技术以及海洋生物基纤维原料多元化及规模化生产技术。

从国际范围来看,发展方向与路径也逐步清晰。2011年世界生物塑料会议(纽约)展现出了生物PX/PTA与100%生物聚酯技术高速发展的实例,引起了业界的广泛关注。预计生物路线的PX/PTA/PET产业链将于2015~2016年间实现商业化运行。美国Freedonia公司预测,未来几年间100%生物基PET工业化规模生产将成为现实。

亮相

抱团发展百花齐放

生物基蛋白复合纤维产业技术创新战略联盟和生物基聚酰胺产业技术创新战略联盟于近日在上海宣告成立。这两个产业联盟将通过产业链优秀企业的强强联合,优势互补,共同把生物基蛋白复合纤维和生物基聚酰胺产业做大做强,将进一步推动生物基化学纤维产业的发展。

生物基蛋白复合纤维和生物基聚酰胺是生物基化学纤维的两个品种。而全球产量最大的生物基纤维要数生物基聚酯纤维。通过自主研发,目前国内生物基PTT已然成为明星产品。江苏盛虹通过与清华大学多年来的紧密合作,在生物基PTT纤维的原料PDO制备的产业化上取得突破,并形成了具备生物质纤维特点,集PDO 生产、PTT合成、PTT纺丝、PTT面料印染技术和产业化一条龙,成为国内首家拥有生产此产品完整产业链的公司。企业产PTT生物质差别化纤维5万吨,年产PDO2万吨的项目已经于去年正式投入运营。

除了聚酯PTT,海藻酸盐纤维、纯壳聚糖纤维等品种也在紧锣密鼓的布局中。其中,海藻酸盐纤维挖掘了海洋新资源,同时具有天然抗菌、亲肤的功效。目前,广东百合医疗科技有限公司“海藻酸盐纤维及其生物医用敷料产业化建设”项目的研究成果总体技术达到国际先进水平,其中产品质量指标达到国际领先水平。浙江越隆集团绍兴蓝海科技有限公司百吨级海藻酸盐纤维生产装置试车成功,目前产品已推向市场。

和海藻酸盐纤维相似,纯壳聚糖纤维也拥有出众的天然抗菌功效。而且,无毒、防霉、抗菌、阻燃、抗静电,壳聚糖纤维是少有的、同时天然具备这五大功能的纤维品种。生产壳聚糖纤维的主要原料壳聚糖是甲壳素脱乙酰基后的产物。甲壳素又名甲壳质,部分来自于常见的虾皮蟹壳。目前,海斯摩尔纯壳聚糖纤维等生物基纤维已突破关键技术并具备工业化产能基础,总体技术水平达到国际领先。

生物基纤维正呈现出百花齐放的态势。根据有关规划,到2015年,我国生物基化学纤维及其原料产量将由2012年的300万吨(包括传统生物基再生纤维)提高到510万吨,年均增长17%。生物基化学纤维及其原料的总产值将达到1050亿元,增加值达440亿元。

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应用

亲肤安全领域无限

再生生物基纤维,具有优良的人体亲和性,可广泛应用于贴身内衣、家纺、衬衫、袜类、服装、休闲等领域。以壳聚糖纤维为例,除了用于医用纺织品外,壳聚糖纤维还可做放射物质的屏障用布、从事核工业人员的劳动防护用品,可推广做烟草工业的烟草过滤嘴材料,做净水器和特别用途的空气过滤器材料,也可以做特殊污染的防止布等。在纺织服装领域,壳聚糖纤维吸湿排汗、抗静电、抑菌防霉等功能性,使其特别适合做床上用品、内衣、袜子、毛巾等直接接触皮肤的产品。

生物基弹性纤维特殊的花生壳截面使纤维具有优良的吸湿排汗功能,具有抗氯性能,能经受一般弹力牛仔布所不能采用的漂白和洗涤环境。用来生产四面弹力织物,高档针织面料,高弹牛仔面料,在牛仔服装、运动服装、衬衣、休闲装、女性套装、裤子等方面得到了广泛应用。

PLA纤维良好的抗皱回弹、超柔的手感、极佳的触感、色彩明亮、阻燃性、抗菌性、抗紫外性等特点。聚乳酸纤维主要应用在内衣裤,运动休闲服饰、床品、袜子及医疗卫生材料、室内装饰领域,它具有较好的可染性和生物相容性。PLA纤维和人体亲和,不刺激皮肤,制成的织物有丝般的光泽,有优异的悬垂性和良好的滑爽性,穿着舒适,尤其适宜制作儿童服装等用品。

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