浅析我国新型溶剂法纤维素纤维行业技术发展现状

查荣荣

生物医药、节能环保、金属材料

  • 2019-11-27
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新型溶剂法纤维素纤维不仅性能优异,而且能从根本上解决粮棉争地问题,对于绿色生产具有重要意义。本文结合新型溶剂法纤维素纤维的生产工艺,重点分析了我国新型溶剂法纤维素纤维技术发展现状。

摘要:新型溶剂法纤维素纤维不仅性能优异,而且能从根本上解决粮棉争地问题,对于绿色生产具有重要意义。本文结合新型溶剂法纤维素纤维的生产工艺,重点分析了我国新型溶剂法纤维素纤维技术发展现状。

目前,我国已经迎来新型溶剂法纤维素纤维行业快速发展期。并且,在已开发的新溶剂技术中,Lyocell纤维在全球年产量已经达到30万吨,在未来具有广阔的发展空间。

较传统的粘胶纤维相比,Lyocell纤维结构性能、生产工艺均有不同

Lyocell纤维与传统的粘胶纤维用途基本相同,应用于各类纺织、内衣、无纺、服装等领域。整体来看,与传统的粘胶纤维相比,Lyocell纤维的原料特征、生产工艺均有不同,导致他们在结构、形态、性能等方面均在差异。在取向度、聚合度、结晶度方面,Lyocell纤维明显高于传统的粘胶纤维,几种常见的纤维素纤维的物理性能见表1。此外,Lyocell纤维采用溶剂法纤维素纤维制备工艺,并且生产工艺日趋成熟。与传统的粘胶纺丝工艺流程相比,很大程度上简化了工艺流程,省去了碱处理、老化、脱泡等工序,提高了整体生产效率。并且,Lyocell纤维的生产工艺属于回收利用再循环系统,整个过程中无废物排放,符合绿色生产要求。

表1 几种常见的纤维素纤维的物理性能

 

(资料来源:中国知网)

不同的纤维素新溶剂体系性能优势各不相同,并在国内外均有研究

整体来看,新型溶剂法纤维素纤维的生产工艺流程可看作是洗涤—脱氨—上油—压榨—干燥—打包—产品。整个过程中,不经过化学反应,并且溶剂被回收再利用,有利于资源的可持续发展。同时,纤维素新溶剂体系有很多种,包括纤维素氨基甲酸酯/NaOH体系、碱/尿素水溶液溶剂体系、离子溶液溶剂体系、磷酸溶剂体系等。并且不同体系的优势也有所不同。

图1 不同的纤维素新溶剂体系性能对比

(资料来源:中国知网、金智创新行研中心整理)

纤维素氨基甲酸酯/NaOH体系:采用纤维素和尿素在同一反应介质中生成纤维素氨基甲酸酯(CC),并在NaOH水溶液中形成稳定溶液。国内外多家研究机构开展纤维素氨基甲酸酯/NaOH体系的纺丝研究,如湖北天思科技股份有限公司。

碱/尿素水溶液溶剂体系:在溶剂法纤维素纤维的研究中,碱/尿素水溶液溶剂体系具有易得价优的特点,国内致力于该溶液溶解纤维素并制得再生纤维素纤维研究得机构有武汉大学等。

离子溶液溶剂体系:离子溶液不仅对纤维素具有较高的溶解能力,并且,对于蛋白、丙烯腈共聚物等高分子也有良好的溶解性,如BMIMCI、EMIMAc等溶液具有与NMMO溶液体系相当的纺丝性能。目前,国内该领域的主要研究机构有中国科学院化学研究所、天津工业大学、东华大学等。

磷酸溶剂体系:以磷酸溶剂溶解纤维素可形成高强度的纤维素纤维,近年来,国内外研究机构/企业不断加大该体系的研究,主要有英国Celanese公司、法国米其林公司、日本Asahi公司等。

为了实现我国新型溶剂法纤维素纤维行业的高端产业化,仍需加大Lyocell纤维的技术研究

从生产技术角度来看,我国不断加强新型溶剂法纤维素纤维的研究,并取得了一定进展。但是,考虑到新型溶剂法纤维素纤维在绿色生产以及应用性能等方面的优势,仍存在较大的进步空间。为了实现国内新型溶剂法纤维素纤维的高端化、产业化,我国新型溶剂法纤维素纤维行业仍需在以下方面改进:

溶剂制备以及回收装置及技术:目前,我国机电行业和纺织行业关于成套装置的研究已经取得了一定进展,为新型溶剂法纤维素纤维奠定了技术基础。

纤维素纤维纺丝溶液的制备:长远来看,新型溶剂法纤维素纤维溶解主要采用薄膜蒸发溶解技术,并且首选环保性好、成本低廉、稳定性高的溶剂体系。

溶剂法纤维素纤维生产成套设备制造:掌握溶剂法纤维素纤维成套设备对于高端Lyocell纤维产业化具有重要意义。一方面推进溶剂制备装置—溶剂回收设备—纺丝机—后处理设备—纺丝液制备装置一体化进程,另一方面掌握整个生产技术的自主知识产权。

结语

整体来看,Lyocell纤维与传统的粘胶纤维用途基本相同,但在生产工艺以及产品性能等方面符合绿色生产要求,对于我国资源循环再利用具有重要意义。此外,为了实现国内新型溶剂法纤维素纤维产业的高端产业化,我国新型溶剂法纤维素纤维行业仍需加强溶剂法纤维素纤维生产成套设备制备以及生产技术的自主知识产权等方面的能力。

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