科普| 走近生物質再生纖維

2020-11-30 紡織導報

科普 | 走近生物質再生纖維

發表時間：2020/6/16

隨著全球人口的增長，纖維的需求逐年增加。另外，受「糧棉爭地」及全球石油資源日趨匱乏等因素的影響，棉纖維及合成纖維產量增長也將受到限制。為了滿足生產發展和消費增長的需求，必須有相應的替代資源，目前以生物質技術為核心的再生纖維快速發展，成為引領化纖工業發展的新潮流。

生物質纖維是指利用生物體或生物提取物製成的纖維。按照原料來源和生產過程，生物質纖維可分成生物質原生纖維、生物質再生纖維和生物質合成纖維三大類。棉、麻、毛、絲等是最早利用並已經有了成熟的加工技術的生物質原生纖維，目前化纖行業研究較多的是後兩種，本文以下將重點介紹生物質再生纖維。


生物質再生纖維的分類

生物質再生纖維是以天然動植物為原料製備的化學纖維，主要包含再生纖維素纖維、再生蛋白質纖維等。再生纖維素纖維是以木材、麻、竹類等天然物質為原料製成的纖維，如粘膠纖維、萊賽爾纖維、銅氨纖維、醋酸纖維等；再生蛋白質纖維是以天然蛋白質為原料，通過化學助劑將其再生和固化製得的纖維，如大豆蛋白複合纖維、蠶絲蛋白複合纖維等，純蛋白質的再生纖維無法獲得可用的力學性質，目前較為成功的成纖方法有兩種：一種是將蛋白質的溶液與其他高聚物材料進行共混紡絲（高再生蛋白質含量），另外一種是將蛋白質與其他高聚物進行接枝共聚（低再生蛋白質含量）。除上述 2 類外，生物質再生纖維還包含甲殼素纖維、殼聚糖纖維、海藻纖維等，其分類及主要纖維品類如圖 1 所示（包含但不限於以下纖維品類）。

生物質再生纖維的分類及主要纖維品類


生物質再生纖維的發展情況

1、再生纖維素纖維

奧地利蘭精集團(Lenzing Group)是世界上生產再生纖維素纖維的領軍企業，尤其是在萊賽爾纖維領域多年處於領頭羊位置；賽得利集團隸屬新加坡金鷹集團，業務發展覆蓋森林、漿粕、造紙以及再生纖維素纖維領域，金鷹集團在擁有大量溶解漿資源後，產業鏈向下延伸發展了再生纖維素纖維產業，具有先天的原料優勢；印度博拉集團在再生纖維素纖維領域綜合實力位居前列，其著色粘膠纖維的品種、質量在行業內處於領先。此外，日本早在20世紀80年代開發出牛奶蛋白複合纖維、竹漿纖維等，隨後又向功能性方向發展，先後開發出吸溼發熱、涼感、抗菌等功能性纖維，如麗賽纖維等。


圖片來源：蘭精纖維LENZING


我國再生纖維素纖維的主要品種是粘膠纖維，2007年後粘膠纖維進入產能快速擴增期，據中國化學纖維工業協會數據顯示，2018年我國再生纖維素纖維產量達到395.3萬t。其中，萊賽爾纖維技術得到快速發展，預計將迎來新的增長期。


2、再生蛋白質纖維

國外從19世紀末20世紀初即開始對再生蛋白質纖維進行研究，義大利、英國、美國都曾探討過從牛乳、花生、玉米、大豆豆粕中提取蛋白質再進行紡絲，但大多因為纖維性能較差，無法進行紡織加工而中斷研究。隨著科學技術的發展，國外對再生蛋白質纖維的研究又重新發展起來，如日本東洋紡公司開發的牛奶蛋白複合纖維實現了工業化生產，杜邦公司利用生物工程和基因技術紡制人造蜘蛛絲蛋白質，研製出有「生物鋼材」之稱的蜘蛛絲綢。

我國在20世紀50年代、70年代曾分別對再生蛋白質纖維進行過初步的探索，但未獲成功；90年代，四川省對蠶蛹再生蛋白複合纖維進行了研製，並實現了小批量生產。之後大豆蛋白複合纖維、牛奶蛋白複合纖維等再生蛋白質纖維被研製出來。



3、其他

在20世紀20 — 30年代，丹麥首先進行了對甲殼素紡制纖維的理論研究；60年代末，日本富士紡公司的研究人員對甲殼素進行了系統研究；1980年，日本美羽化學工業公司率先試製了殼聚糖纖維。與國外相比，我國開發研製甲殼素紡織品的工作起步較晚，20世紀50年代開始甲殼素及其衍生物的製備研究， 90年代進入甲殼素、殼聚糖研究和開發的一個小高潮。如青島即發新材料有限公司於1999年開始從事海洋生物材料的開發，是我國較早從事殼聚糖纖維織造和紡織應用的企業，建有專業化的甲殼素纖維研發和生產基地。



生物質再生纖維具有原料可再生以及生物可降解等優良特性，大力發展可有效擴大紡織原料來源，彌補紡織資源的不足，同時也是應對石油資源日趨枯竭、實現紡織工業可持續發展的重要手段。


參考文獻

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（來源：紡織導報官微）

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