纖維
多路徑嘗試替代粘膠法
用生化技術(shù)實(shí)現(xiàn)“過(guò)程替代”，使生產(chǎn)過(guò)程更加高效、清潔，減少對(duì)能源的使用和對(duì)環(huán)境的危害，對(duì)耗能高、污染大的化纖行業(yè)而言，意義不言而喻。
從19世紀(jì)末發(fā)明粘膠法生產(chǎn)再生纖維素纖維至今，100多年過(guò)去了，各種生產(chǎn)生物質(zhì)纖維的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，然而從纖維的產(chǎn)量比例來(lái)看，粘膠法依然占據(jù)著不可動(dòng)搖的主導(dǎo)地位。雖然粘膠行業(yè)在清潔生產(chǎn)上取得了明顯進(jìn)步，但還不能完全消除制漿過(guò)程中產(chǎn)生的黑液對(duì)環(huán)境的污染。正是為了徹底解決這一問(wèn)題，業(yè)內(nèi)愈挫愈勇，多年來(lái)不間斷地探索環(huán)保高效的新途徑。
目前看來(lái)，在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成一定氣候的、環(huán)保生產(chǎn)再生纖維素纖維的途徑，一是新溶劑法即Lyocell（萊賽爾）途徑，代表企業(yè)有上海紡織（控股）集團(tuán)，中國(guó)紡織科學(xué)院與新鄉(xiāng)化纖；二是離子液法，由山東海龍重點(diǎn)研究；三是最近引起業(yè)內(nèi)高度關(guān)注的水體系低溫溶解法，由武漢大學(xué)張俐娜教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)。
采用溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維已經(jīng)在國(guó)內(nèi)研究了若干年，但進(jìn)展緩慢。即使已經(jīng)形成了千噸級(jí)的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，但在經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)成熟度方面還需要更多考量。專(zhuān)家分析認(rèn)為，采用溶劑法生產(chǎn)纖維素纖維的難點(diǎn)，一是該工藝對(duì)原料的要求高，沒(méi)有后期調(diào)節(jié)的空間；二是溶解過(guò)程短，脫水的范圍窄且連續(xù)；三是紡絲必須采用干噴濕紡的工藝路線，紡絲液具有極高的粘度；四是作為溶劑的NMMO本身有一定的不穩(wěn)定性，需采取一系列安全措施；五是溶劑回收要滿(mǎn)足高回收率和節(jié)能的要求，只有當(dāng)其回收率大于99％時(shí)，才有工業(yè)化生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，國(guó)外蘭精公司仍是唯一具有大規(guī)模Lyocell（萊賽爾）纖維生產(chǎn)能力的公司，2010年其新增了1萬(wàn)噸產(chǎn)能，達(dá)到14萬(wàn)噸規(guī)模。
采用7%氫氧化鈉（NaOH）/12%尿素水溶液，該溶劑冷卻到零下12℃時(shí)，能迅速溶解纖維素（其分子量在1.2×105以下），溶解時(shí)間僅需2分鐘，達(dá)到纖維素歷史上最快的溶解速度，這就是武漢大學(xué)張俐娜教授為首研發(fā)的水體系低溫溶解法。據(jù)了解，該途徑比粘膠法的成本略低，對(duì)生產(chǎn)裝備也沒(méi)有特殊要求。張俐娜由此獲得國(guó)際纖維素與可再生資源材料領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)——安塞姆·佩恩獎(jiǎng)。目前，經(jīng)過(guò)與相關(guān)企業(yè)合作，該路線已取得初步工業(yè)化試驗(yàn)成果。在中國(guó)工程院相關(guān)院士的建議下，張俐娜的團(tuán)隊(duì)正與唐山三友興達(dá)化纖展開(kāi)合作，未來(lái)前景值得期待。
改造量大面廣的合成纖維
聚酯滌綸占中國(guó)化纖產(chǎn)業(yè)近90%的份額，但其原料來(lái)自不可再生的石油資源，產(chǎn)品難以降解。據(jù)業(yè)內(nèi)人士測(cè)算，2009年中國(guó)滌綸行業(yè)消耗原料折合原油2.45億噸，2015年這一數(shù)據(jù)將達(dá)到3.468億噸，進(jìn)口依存度在60％以上。若能用生物技術(shù)對(duì)這一量大面廣的傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行改造，其意義可想而知。
事實(shí)上，目前部分企業(yè)和科研院所通過(guò)技術(shù)革新，已經(jīng)使聚酯纖維這一傳統(tǒng)的石油衍生品擁有了生物特征。自長(zhǎng)春大成集團(tuán)利用玉米為原料，成功開(kāi)拓世界上第三條以玉米為資源生產(chǎn)生物基二元醇的工業(yè)化路線后，聚酯行業(yè)的生化革命正在展開(kāi)。海天集團(tuán)與長(zhǎng)春大成展開(kāi)合作，利用生物基乙二醇替代傳統(tǒng)石油基乙二醇，制得具有優(yōu)異性能的新型聚酯PDT，并以Socorna作為PDT纖維、紗線和紡織品的商品名稱(chēng)。根據(jù)記者了解，目前Socorna產(chǎn)品推廣十分順利，尤其在近期原料價(jià)格劇烈波動(dòng)的刺激下，下游對(duì)于這種生物基聚酯產(chǎn)品的接受程度更高。目前大成集團(tuán)正在建設(shè)1萬(wàn)噸/年的PDT聚合裝置，并計(jì)劃在明年推出利用玉米秸稈生產(chǎn)生物基二元醇的第二代技術(shù)。
從行業(yè)規(guī)劃可以看出，生物質(zhì)合成纖維“十二五”將重點(diǎn)發(fā)展PTT、PLA、PHBV、PBS纖維等，即平時(shí)所指的新型聚酯纖維。今年4月，PTT系列纖維及高附加值面料制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化科技成果鑒定會(huì)在江蘇陽(yáng)光股份有限公司召開(kāi)。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，PTT纖維及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用逐漸成熟。同時(shí)，長(zhǎng)期制約PTT纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原料PDO（1，3-丙二醇），在制備生產(chǎn)上也取得了可喜的進(jìn)步。如江蘇盛虹集團(tuán)不僅擁有3萬(wàn)噸/年的專(zhuān)業(yè)化PTT紡絲生產(chǎn)線，還建設(shè)了PTT聚合生產(chǎn)線，同時(shí)生產(chǎn)原料1，3-丙二醇，形成完整的PTT產(chǎn)業(yè)鏈，打破了國(guó)外壟斷。
截至目前，PHBV纖維研究仍?xún)H限于實(shí)驗(yàn)室階段。研究表明，PHBV材料固有的脆性較大、機(jī)械性能差和可加工溫度范圍窄的缺點(diǎn)，可通過(guò)共混和共聚方法優(yōu)化其化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)，從根本上解決其成型加工問(wèn)題，為通過(guò)熔融紡絲法直接制備功能性生物質(zhì)纖維提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
在今后5~10年內(nèi)，我國(guó)國(guó)內(nèi)將形成一個(gè)以PHA、淀粉基、PLA、PBS降解塑料為主的銷(xiāo)售大市場(chǎng)，年產(chǎn)值達(dá)幾百億元。在藥物控制釋放材料和骨固定材料及人體組織修復(fù)材料等方面，年產(chǎn)值也將至少有幾十億元；在生態(tài)纖維制品方面，如能開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的纖維制品，將有年產(chǎn)值百億元的市場(chǎng)銷(xiāo)售空間。
此外，生物質(zhì)纖維的觸角已經(jīng)延伸到海洋資源的利用上，源自廣闊海洋的殼聚糖纖維等由于資源豐富、功能優(yōu)越、產(chǎn)品可再生可降解等特點(diǎn)，被越來(lái)越多的領(lǐng)域所關(guān)注。國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究應(yīng)用，目前已經(jīng)形成了200噸/年的中試生產(chǎn)線并順利投入生產(chǎn)，并有企業(yè)正在加快建設(shè)2000噸/年的纖維生產(chǎn)線。
業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)看到，在改造傳統(tǒng)化纖產(chǎn)品過(guò)程中，生物技術(shù)緩解資源瓶頸、解決環(huán)保問(wèn)題的作用將逐漸凸顯；同時(shí)，竹纖維、海藻纖維等利用自然界豐富的可再生資源制備的生物質(zhì)纖維，將作為傳統(tǒng)化纖產(chǎn)品的重要補(bǔ)充，豐富化纖家族，滿(mǎn)足社會(huì)需求。
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