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丰原生物基材料发展论坛暨先进功能纤维材料论坛

发布时间:2019-09-10 09:24 编辑: 来源:

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理念的不断深入人心,生物聚合物技术持续高速发展。发展生物基化学纤维新材料将对我国环境保护和资源节约起到积极作用,这也是化纤行业践行绿色发展理念的重要举措。9月5日,第25届中国国际化纤会议平行主题分论坛——丰原生物基材料发展论坛暨先进功能纤维材料论坛就聚乳酸纤维、生物基聚酰胺56纤维、生物医用纤维、莱赛尔纤维等生物基化学纤维的开发、生产、应用及发展展开深度探讨,为化纤行业可持续发展引领航向。


而随着人们生活水平的不断提高,人们对生活的品质要求越来越高,追求美丽、时尚已成为人们对物质文化生活的向往。功能性纤维的发展,为人们不断追求高品质生活提供了重要支撑。因此,本论坛还深度解析了锦纶、丙烯腈及腈纶、PX/PTA及聚酯产业链等功能性纤维的发展现状、市场需求、竞争格局、产业前景预测及其功能化研发方向。


论坛分别由中国化学纤维工业协会生物基纤维专委会秘书长李增俊、科技部副主任万雷主持。


Part 1:生物基纤维


聚乳酸纤维开发与应用


聚乳酸是以富含淀粉的农业作物(玉米、马铃薯、甘薯等),或者以秸秆纤维素为原料,经现代生物发酵技术制取高纯度的人体所含有的小分子乳酸,再经过特殊的聚合反应得到的一种高分子材料。安徽丰原生物材料股份有限公司总经理陈中碧主要介绍了聚乳酸纤维的生产工艺、性能和应用领域。聚乳酸纤维生产采用熔融纺丝工艺,可以生产棉型、中长型和毛型短纤维,也可以生产POY、FDY、DTY和BCF长丝;可以本色、消光纺丝,也可以添加色母粒进行色纺。目前丰原集团已经具备年产3000吨聚乳酸纤维生产示范线,可以生产0.89dtex~22.22dtex实心、中空等各种规格本色与有色纤维,也可以根据下游纺纱等客户的需求定制化生产特殊规格的聚乳酸纤维;年产200吨聚乳酸长丝生产试验线,可以生产83.33dtex/72F~166.67dtex/144F的FDY和DTY本色和有色长丝;10000锭赛络紧密纺纺纱生产线,生产16S~80S聚乳酸纯纺和混纺纱线。


创造未来:亚琛工业大学纺织技术学院


ITA集团是一家国际性的研究及培训服务提供商,致力于开发基于纤维的高性能半成品及其制造工艺,通过填补基础研究与工业应用之间的空白满足了研究需求和工业需求。重点关注领域立足于社会大趋势和挑战:流动性、健康、能源、建筑和生活,信息和通信技术、材料、生产、资质。德国亚琛工业大学纺织技术学院股份有限公司项目经理Rolf Westphal主要介绍了两个方面的工作,一是通过开发不同微粒尺寸的过滤器来减少纺织品使用期间的塑料微粒问题;二是在废旧纺织品回收方面,开发一套用于检测和分离各种纤维材料的技术、用于加工废旧纺织品的设备技术以及再制成优质纱线的技术。


生物基聚酰胺56纤维性能与应用开发


我国已经是世界上最大的聚酰胺纤维生产国,产量远高于世界其他国家或地区。根据日本化纤协会统计,2017年全球锦纶产量为493万吨,同比增长6%,我国锦纶产量达333万吨,在全球占比中超过60%。但是聚酰胺纤维主体原料依赖于化石资源是我国聚酰胺纤维行业面临的问题之一。军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所郝新敏指出,生物基聚酰胺56纤维的原料来源于可再生的生物资源,是很好的替代品,并且其具有高强耐磨、本征阻燃、吸湿快干、易染高色牢度、轻量柔软等优良性能,能够满足不同类别服装的穿用需求,开发潜力巨大。目前,郝新敏研究团队利用微生物从生物质或糖转化戊二胺,掌握了单体提取工艺,已经实现戊二胺产业化生产,并建成了相应的生物基聚酰胺56纤维生产线。


生物质聚乳酸纤维的研发、产业化及发展前景展望


聚乳酸纤维的发展历史是伴随着聚乳酸合成制造技术的发展成熟和大规模工业化而推进的。同济大学材料科学与工程学院教授任杰详细介绍了同杰良公司聚乳酸纤维的开发历程。目前,同杰良公司拥有从制备、改性到应用的一整套自主知识产权技术,并且已经实现了聚乳酸纤维在服装、卫生护理用品等领域的应用。对于聚乳酸纤维亟待突破的技术,他认为,要进一步研究聚乳酸的规模化、低成本、高效率连续聚合技术,聚乳酸纤维专用染料与染色整理技术;同时开发高品质细旦化、耐温型聚乳酸纤维以及聚乳酸纤维在不同领域的应用产品等。


聚乳酸纤维——全球解决方案


聚乳酸是一种可以用于生产纤维的生物可再生物质,通过生产工艺的先进性可降低其生产成本,从而使其与其他石油基材料相比具有价格优势。安徽丰原福泰来乳酸有限公司总经理Martin Van Gansberghe介绍了从玉米生产出聚乳酸,再制成聚乳酸纤维的工艺过程以及聚乳酸产品的独特性质,尤其是环境友好性。


生物医用纤维材料应用与发展


青岛大学海洋纤维新材料研究团队,对功能性海洋生物基纤维材料在生物医用、纺织服装、卫生护理等领域的应用进行了多年的研究,针对其抑菌、生物相容、促伤口愈合等特性进行了探索,并对海藻纤维材料的产业化工程技术进行了研发。青岛大学材料科学与工程学院教授夏延致重点介绍了海藻酸盐纤维在生物医用方面的性能优势,如海藻酸铜和海藻酸锌纤维对白色念球菌具有抑菌性,抑菌率分别可达68.6%和92.2%,抑菌效果明显;同时海藻酸锌纤维可促进人类细胞生长。


中纺院莱赛尔纤维产业发展趋势


中国纺织科学研究院有限公司是国际第二家、国内唯一一家拥有Lyocell纤维项目全自主知识产权,成套装备国产化的万吨级产业化技术的企业。据中纺院绿纤维股份公司常务副总经理刘剑介绍,短期来看,莱赛尔如果仅满足高端纤维需求,其潜在的需求量约为108万吨;如能满足高性价比的替代需求,则需求量可以放大到445万吨。中期来看,2018年全球纤维总需求1亿吨,预计2050年全球纤维总需求1.5亿吨,近8000万吨的缺口,主要依靠生物基纤维填补,这将给莱赛尔纤维更大的发展空间。在纤维应用方面,通过预测,牛仔领域的莱赛尔纱线,尤其是低支莱赛尔纱线将大幅增长;针织领域的32支、40支莱赛尔纱线也将迎来爆发式增长;白胚布领域,尤其是21*21、30*30的白胚布销售量将达到新的高点。此外,他还介绍了中纺院Lyocell纤维项目的主要优势、发展规模和未来产业规划。


Part 2:先进功能性纤维


丙烯腈及腈纶市场发展及展望


无论是从国际还是国内来看,腈纶产能在一段时间增长之后现均已呈稳定趋势,且无新增项目,而腈纶消费市场则均呈萎缩下降趋势,主要原因是受到原料丙烯腈价格高位以及其他低价化纤产品的替代冲击影响。吉林化纤集团有限责任公司董事长、总经理宋德武指出,目前,丙烯腈在建产能85万吨,陆续投产后中国大陆丙烯总产能将达到283.9万吨;筹划产能126万吨,全部投产后中国大陆丙烯总产能将达到409.9万吨,全球产能将达到937.4万吨。随着新增产能的释放,中国大陆丙烯腈供大于求的局面将打开,中国将由进口国演变成出口国,在市场供应宽裕或供需基本平衡的条件下,丙烯腈的市场价格导向将逐渐摆脱供需束缚,转变为由成本决定价格,从而实现丙烯腈上下游产业链的健康发展。此外,在腈纶应用方面,染色、阻燃、抗起球等差别化腈纶表现出持续增长的良好态势;由腈纶生产工艺衍生的碳纤维生产工艺已经成熟,且需求增长强劲。


面向工业应用生产先进技术纤维


德国亚琛大学纺织技术学院高科技纤维部主管Robert Brüll重点介绍了三种先进技术纤维的开发项目。一是熔纺CO2-TPU长丝,熔纺速度可达3000 m/min,可生产多种细度,抗张强度可达到商业用标准,由于良好的弹性,可广泛用于长袜、弹性织带等领域;二是选择合适的驱虫剂、释放量和持续时间,开发能够释放驱虫化学物质的长丝,制作成昆虫防护网,应用在农业领域,保护作物免受昆虫危害;三是利用超声分散纺丝液中的导电微粒,从而改善纤维的导电性。


锦纶产业链的发展和展望


锦纶具有优异的加工和服用性能,广泛应用于高档服装、家纺及产业用等领域。我国锦纶保持着较高的增长态势,生产量、消费量、出口量同步增长,并且产业集聚、龙头效应显现,但是也面临着产品设计缺乏应用研究、技术创新缺乏产业化协同等问题。恒逸石化股份有限公司董事兼常务副总裁王松林用三个关系阐述了锦纶产业链的发展趋势。一是纤维与产业的关系,支撑先进制造,拓展新领域。二是纤维与环境的关系,践行低碳、绿色、环保理念;三是纤维与人类的关系,开发多元化产品,满足消费者多元化需求。其中,在第一个关系层面,他介绍了在原料制备、聚合、纺丝以及后加工过程中比较先进的技术创新,如氨肟化法制备己内酰胺、新型催化体系及聚合装置、己内酰胺直接回收聚合工艺、节能环保的MVR技术、在线添加柔性化技术、低阻尼纺丝技术、调温调压纺丝技术、纺丝工程模拟、多组分异收缩混纤丝变形加工技术等。


溶液纺丝项目最新进展


纤维素气凝胶纤维作为超级隔热材料,可减少柴油发动机的废气排放。德国亚琛大学纺织技术学院生物聚合物及溶液纺丝技术部主管Sascha Schriever介绍了纤维素气凝胶纤维的生产方式,包括将纤维素溶于含水水合盐熔化物 (ZnCl2),以消除分子间作用力;在气凝胶纺丝工艺中可以用异丙醇代替ZnCl2,分子间作用力再次形成;形成多孔网状物;采用超临界干燥法或冷冻干燥法干燥凝胶等。目前,ITA已在实验室规模下生产出纤维素气凝胶纤维,密度和表面与块体材料几乎相同,克服了薄纤维形态导致的脆性缺陷,同时开发了一种用于气凝胶的湿法纺粘无纺布技术,生产出的气凝胶无纺布具有更佳的柔韧性。此外,他还介绍了利用回收的聚丙烯腈废料生产碳纤维的工艺技术、石墨烯和氧化石墨烯及其复合材料的湿纺技术以及一种面向湿纺化学纤维的创新清洗系统。


PX/PTA及聚酯产业链深度发展及展望


随着产业投资政策的放松,我国聚酯原料短缺带来的投资冲动得以放大和实现。我国聚酯/PTA企业向上游发展的步伐加快,芳烃产业充分展现了炼油工业与终端民生产业的桥梁作用,聚酯产业呈现出规模化、一体化、原料完全配套式的发展。中化能源股份有限公司创新与战略部副总经理骆红静指出,长期看,全球芳烃-聚酯产业的发展焦点仍然集中在亚洲,特别是中国;随着芳烃自给率的提升,全球芳烃贸易量将萎缩,贸易竞争将加剧;中国PTA及下游的持续扩张,使其贸易流向发生较大变化。随着数字化、新商业及新动能的涌现,传统的聚酯企业也积极拥抱新时代:加大产品结构调整及新产品研发、深度融入数字化手段、与终端产业紧密结合、“走出去”战略、加大对产业链条不同匹配的商业模式研究及应用,也为企业带来新的发展活力及机遇。


ITA的最新玻璃纤维纺纱项目


德国亚琛大学纺织技术学院增强纤维部负责人Alexander Lüking分析了生产热塑性复合材料的技术瓶颈,例如复合材料中纤维的体积含量有待进一步提高;并非所有的增强纤维都与聚合物联结;从纤维到复合材料,需要多达6个生产步骤。基于此,他提出利用热塑性片材涂覆每一根单丝,可均质固结热塑性纤维增强复合材料,充分浸渍增强纤维,使纤维体积含量大于80%,并将加工链缩减为4步。利用这种方法,他们在超过600m/min的卷绕速度下在玻璃表面上涂敷单体湿膜,并用紫外灯照射,成功生产出了涂层单丝,最终固结为单向有机片材。进而,他们扩大规模,开发了一套喷嘴拉伸过程期间的玻璃纤维原位聚合系统,未来希望实现首个工业规模级线上热塑性涂层加工制造。


ITA的聚烯烃基碳纤维生产


目前,PAN基碳纤维占据了碳纤维市场96%以上的市场份额,但是在原丝生产中的成本以及有毒溶剂的回收费用等问题,导致PAN基碳纤维的成本较高。德国亚琛大学纺织技术学院副研究员Ziwen Liu指出,聚乙烯由于含碳量高、成本低以及良好的加工性能,是一种理想的碳纤维原丝产品。将聚乙烯基原丝转化为具有经济可行性以及化学扩展性的碳纤维需要采用特殊的制造工艺,如环保且经济的熔纺而非湿纺;通过磺化而非氧化来稳定聚乙烯基原丝;与聚丙烯腈基碳纤维相比,磺化原丝纤维的碳化温度较低。
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