纤维素资源与再生纤维素纤维的研发动向

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纤维素作为天然生物聚合物，在化工领域的使用已有150年历史，全球每年可提供的生物质大约为1.5×1012 t/a。大量的纤维素原料取之于木材，其结构组成为：纤维素占50%，半纤维素占10%，木质素占30%。

预计2010 — 2030年间世界再生纤维素纤维消费会持续增长，人均消费量将会从2015年的0.6 kg/人年提升到2030年的2.3 kg/人年。据测算，与传统棉纤维、聚酯纤维、聚丙烯(pp)纤维相比，再生纤维素纤维生产和消费产生的ghg仅为棉纤维的1/3，pp纤维的1/4，聚酯纤维的1/5。吨纤维能耗仅为棉纤维的1/2，pp纤维的1/4，聚酯纤维的1/6。

再生纤维素纤维的研究与开发动向

现有再生纤维素技术及其主要技术点

随着气候变化，环境意识的增强，人们更看好lyocell技术(以兰精的tencel®为代表产品)及其经济性。相较于传统粘胶纤维， tencel®在吸湿排汗性能、穿着舒适度以及湿态尺寸稳定性方面均更优越。业内预测，不久在亚洲将会有新的lyocell生产线投入运转。

lyocell纤维生产过程

nmmo作为纤维素溶剂系统尚存在一些缺陷，如化学和热稳定性较差、溶剂回收装置能耗较高，而对于纤维素直接溶解系统来说，安全、环保和经济性至关重要。

2002年离子液(ils)做为有效的纤维素溶剂，被人们重新认定为基于所有含有咪唑基团的离子液均可配置纺丝溶液，在操作上，直接溶解纤维素工艺更易于控制，纤维品质与lyocell几无差异。

2013年，芬兰helsinki大学和aalto大学进行新纤维素纤维溶剂系统即“ ioncell”的研究，其试验规模的纤维产品具有良好的稳定性，纤维素短纤维切断长度为37 mm，断裂强力700 ～ 870 mpa，弹性模量25 ～ 35 gpa。

ioncell纤维生产过程及产品

由芬兰vtt技术中心等来自 4 个国家的数十家企业、大学和科研院所，合作开展了商品名为“ biocelsol”的生物基纤维素项目。该项研究取材溶解浆，原料经机械预处理，酸碱度调整( ph值为5)后进入生物酶处理工序，在50℃条件下，反应时间 3 ～ 5 h。使用7.8%的氢氧化钠/1.3%氧化锌溶解系统配制纺丝液，质量浓度4.0% ～ 6.8%。纺丝液经过滤、脱泡后进入纺丝工序。采用湿法工艺，凝固浴由15%硫酸和10%的硫酸钠组成，成形速度76 m/min。“ biocelsol”生产的全过程无有害物排出，纤维制品亦无残留锌金属存在。

biocelsol纤维及产品

与“ biocelsol”技术相比，纤维素氨基甲酸酯工艺制备再生纤维素纤维的过程(carbacell)会产生含氮废水，并有氨气外排进入大气。 carbacel技术即溶解浆先行浸碱处理，在120℃条件下与脲反应，后于naoh中配制纺丝液，经纺前过滤、脱泡进入纺丝工序。

近来，湖北天恩公司纤维素氨基甲酸酯法制再生纤维素纤维项目，在纤维素氨基甲酸酯活化、低温溶解及成形工艺方面取得了长足进步， 30 t/a的中间试验装置运转正常，为项目技术的快速商业化提供了条件。

纤维素纤维市场稳步发展，全球棉花生产和再生纤维素纤维的产量增长尚难满足人们的需要。2001年以来，再生纤维素纤维的增长主要来自中国本土粘胶纤维产能的扩容，截至2013的十几年间，全球再生纤维素纤维的产量从270万t/a跃升至520万t/a，其间年均增长率达5.6%。