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生物基化學纖維:我國化纖工業轉型新起點

王方 2019-06-12 2020 0

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中國的化纖原料高度依賴進口石油,導致化纖行業嚴重受限于石油大國,因此以可再生物質為原料且環境友好的生物基化學纖維近年來受到廣泛的關注。本文重點介紹生物基化學纖維的分類、主要品種及應用,分析了我國發展生物基化學纖維的重大戰略意義。

摘要:中國的化纖原料高度依賴進口石油,導致化纖行業嚴重受限于石油大國,因此以可再生物質為原料且環境友好的生物基化學纖維近年來受到廣泛的關注。本文重點介紹生物基化學纖維的分類、主要品種及應用,分析了我國發展生物基化學纖維的重大戰略意義。

生物基纖維,指的是利用生物體本身或者其提取物制成的纖維,也就是來源于大氣、水等通過光合作用產生的可再生生物基的一類纖維。生物基纖維的種類豐富,按照原料來源和生產過程不同,可主要分為三大類,即生物基原生纖維、生物基再生纖維和生物基合成纖維,前者通過物理加工方法得到,后兩者通過化學處理方法得到,所以又可稱為生物基化學纖維。

生物基化學纖維的分類和應用

生物基化學纖維是指以生物質為原料或含有生物質來源單體的聚合物所制備的化學纖維,主要包括生物基新型纖維素纖維、生物基合成纖維、海洋生物基纖維和蛋白生物基四大類。

表1  生物基化學纖維的分類

  (資料來源:中國知網)

生物基化學纖維具有生物可降解性,屬于可再生資源,生產過程無污染,產品親膚,品種豐富,功能突出,可應用于醫療、衛生、服裝、航空等領域,且應用范圍還在不斷拓寬。

1) 聚乳酸(PLA)纖維

聚乳酸纖維屬于生物基合成纖維,以甘蔗、淀粉等可再生資源為原料,是使用范圍最廣的生物基化學纖維,具有密度小、可加工性能好、抗紫外線性能優良等多種優點,還具有阻燃、壓電、抗菌防螨功能,用于阻燃抗熔滴制品、智能穿戴以及衛生用品、尿不濕、內衣、手術服、防護服等。

2) 殼聚糖纖維

殼聚糖纖維以蝦蟹的殼制出的殼聚糖為原料,然后使用濕法紡絲制得,其具有人體親和性、生物相容性、生物安全性、光譜抑菌性、可降解性且具有止血促愈功能,能夠進一步紡織成紗線、無紡布或者面料,在醫療、衛生、軍工、航天、功能性紡織品、過濾防護領域都得到了應用。殼聚糖纖維還天然具有防螨、廣譜抑菌、保濕等功能,可用于生產面膜。

3) 聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維(PTT)纖維

PTT纖維初始模量低、彈性回復性好、伸縮性好、懸垂性好、耐氯性好、抗污性好、染色性好且手感柔軟,可用于生產非織造布,以PTT短纖維為原料且采用熔噴法制成的PTT薄型非織造布相比同類型的聚丙烯非織造布,具有較強的抗紫外線性能且柔軟性好,是更好的醫用紡織品原材料。此外,PTT纖維在一次性尿布、衛生巾、汽車坐墊、外衣、裝飾布、建筑安全網等產品也有極大的應用潛力。

4) 海藻酸鹽纖維

該種纖維具有阻燃、抑菌抗菌、促愈等功能,且舒適性良好,可生物降解。其阻燃性能尤其突出,極限氧指數為34%-34.4%,燃燒過程產生的煙氣極少,不釋放有毒氣體,無熔滴,優越于市場上常見的阻燃纖維。海藻鹽纖維主要應用于阻燃工程、生物醫療、紡織服裝、衛生護理四大領域。

我國化纖工業高度依賴進口石油,亟需大力發展生物基纖維材料

中國是最大的化纖生產國,2018年化纖產量為5011.09萬噸,占世界化纖產量的70%以上,穩居世界第一。但我國化纖工業的生產原料有90%以上基于石油,而我國石油大部分從國外進口,很明顯我國化纖行業對國外石油高度依賴,導致我國化纖行業嚴重受限于石油大國,給整個行業帶來難以將消減的風險。

生物基化學纖維以生物質等可再生資源為原料,生產過程無污染,大力發展生物基化學纖維能夠解決由于化纖行業原料過度依賴石油所導致的資源、能源嚴重短缺以及環境污染等問題。開發生物基化學品及材料,已經成為世界各國實現科技創新和可持續發展的重要舉措。

由于我國生物質資源儲量十分豐富,以農、林、牧、海洋等生物資源為原料生產化學纖維具有很好的發展前景,符合我國綠色、循環、可持續的發展戰略。大力發展生物基纖維能夠增加化纖原料的供應途徑,緩解我國對石油進口的依賴,促進我國化纖工業可持續發展,對我國石油化工材料轉型升級、實施化纖強國戰略具有重要意義。2013年,發改委、科技部等聯合推動“生物基材料重大工程實施”-生物基化學纖維及原料專項實施方案,推動我國生物基纖維的應用及產業化發展;《化纖工業“十三五”發展指導》提出將生物基化學纖維產業化作為重點發展領域和方向之一。

結語

生物基化學纖維品種豐富,性能優異,原料來自于可再生資源,生產過程無污染,發展生物基化學纖維是解決化纖產業原料來源嚴重依賴石油所導致的資源、環境等問題的有效途徑,對我國實施化纖強國戰略具有重要意義,已成為化纖工業“十三五”發展規劃的重頭戲。


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