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生物基化学纤维:我国化纤工业转型新起点

王方 2019-06-12 1792 0

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中国的化纤原料高度依赖进口石油,导致化纤行业严重受限于石油大国,因此以可再生物质为原料且环境友好的生物基化学纤维近年来受到广泛的关注。本文重点介绍生物基化学纤维的分类、主要品种及应用,分析了我国发展生物基化学纤维的重大战略意义。

摘要:中国的化纤原料高度依赖进口石油,导致化纤行业严重受限于石油大国,因此以可再生物质为原料且环境友好的生物基化学纤维近年来受到广泛的关注。本文重点介绍生物基化学纤维的分类、主要品种及应用,分析了我国发展生物基化学纤维的重大战略意义。

生物基纤维,指的是利用生物体本身或者其提取物制成的纤维,也就是来源于大气、水等通过光合作用产生的可再生生物基的一类纤维。生物基纤维的种类丰富,按照原料来源和生产过程不同,可主要分为三大类,即生物基原生纤维、生物基再生纤维和生物基合成纤维,前者通过物理加工方法得到,后两者通过化学处理方法得到,所以又可称为生物基化学纤维。

生物基化学纤维的分类和应用

生物基化学纤维是指以生物质为原料或含有生物质来源单体的聚合物所制备的化学纤维,主要包括生物基新型纤维素纤维、生物基合成纤维、海洋生物基纤维和蛋白生物基四大类。

表1  生物基化学纤维的分类

  (资料来源:中国知网)

生物基化学纤维具有生物可降解性,属于可再生资源,生产过程无污染,产品亲肤,品种丰富,功能突出,可应用于医疗、卫生、服装、航空等领域,且应用范围还在不断拓宽。

1) 聚乳酸(PLA)纤维

聚乳酸纤维属于生物基合成纤维,以甘蔗、淀粉等可再生资源为原料,是使用范围最广的生物基化学纤维,具有密度小、可加工性能好、抗紫外线性能优良等多种优点,还具有阻燃、压电、抗菌防螨功能,用于阻燃抗熔滴制品、智能穿戴以及卫生用品、尿不湿、内衣、手术服、防护服等。

2) 壳聚糖纤维

壳聚糖纤维以虾蟹的壳制出的壳聚糖为原料,然后使用湿法纺丝制得,其具有人体亲和性、生物相容性、生物安全性、光谱抑菌性、可降解性且具有止血促愈功能,能够进一步纺织成纱线、无纺布或者面料,在医疗、卫生、军工、航天、功能性纺织品、过滤防护领域都得到了应用。壳聚糖纤维还天然具有防螨、广谱抑菌、保湿等功能,可用于生产面膜。

3) 聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维(PTT)纤维

PTT纤维初始模量低、弹性回复性好、伸缩性好、悬垂性好、耐氯性好、抗污性好、染色性好且手感柔软,可用于生产非织造布,以PTT短纤维为原料且采用熔喷法制成的PTT薄型非织造布相比同类型的聚丙烯非织造布,具有较强的抗紫外线性能且柔软性好,是更好的医用纺织品原材料。此外,PTT纤维在一次性尿布、卫生巾、汽车坐垫、外衣、装饰布、建筑安全网等产品也有极大的应用潜力。

4) 海藻酸盐纤维

该种纤维具有阻燃、抑菌抗菌、促愈等功能,且舒适性良好,可生物降解。其阻燃性能尤其突出,极限氧指数为34%-34.4%,燃烧过程产生的烟气极少,不释放有毒气体,无熔滴,优越于市场上常见的阻燃纤维。海藻盐纤维主要应用于阻燃工程、生物医疗、纺织服装、卫生护理四大领域。

我国化纤工业高度依赖进口石油,亟需大力发展生物基纤维材料

中国是最大的化纤生产国,2018年化纤产量为5011.09万吨,占世界化纤产量的70%以上,稳居世界第一。但我国化纤工业的生产原料有90%以上基于石油,而我国石油大部分从国外进口,很明显我国化纤行业对国外石油高度依赖,导致我国化纤行业严重受限于石油大国,给整个行业带来难以将消减的风险。

生物基化学纤维以生物质等可再生资源为原料,生产过程无污染,大力发展生物基化学纤维能够解决由于化纤行业原料过度依赖石油所导致的资源、能源严重短缺以及环境污染等问题。开发生物基化学品及材料,已经成为世界各国实现科技创新和可持续发展的重要举措。

由于我国生物质资源储量十分丰富,以农、林、牧、海洋等生物资源为原料生产化学纤维具有很好的发展前景,符合我国绿色、循环、可持续的发展战略。大力发展生物基纤维能够增加化纤原料的供应途径,缓解我国对石油进口的依赖,促进我国化纤工业可持续发展,对我国石油化工材料转型升级、实施化纤强国战略具有重要意义。2013年,发改委、科技部等联合推动“生物基材料重大工程实施”-生物基化学纤维及原料专项实施方案,推动我国生物基纤维的应用及产业化发展;《化纤工业“十三五”发展指导》提出将生物基化学纤维产业化作为重点发展领域和方向之一。

结语

生物基化学纤维品种丰富,性能优异,原料来自于可再生资源,生产过程无污染,发展生物基化学纤维是解决化纤产业原料来源严重依赖石油所导致的资源、环境等问题的有效途径,对我国实施化纤强国战略具有重要意义,已成为化纤工业“十三五”发展规划的重头戏。


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