李增俊

    生物基化学纤维及其原料是我国战略性新兴生物基材料产业的重要组成部分，具有绿色、环境友好、原料可再生以及生物降解等优良特性，有助于解决当前经济社会发展所面临的严重的资源和能源短缺以及环境污染等问题，同时能满足消费者日益提高的物质生活需要，增加供给侧供应，促进消费回流。

一、我国生物基纤维产业现状

我国生物质资源储量十分丰富，用农、林、牧、海洋等生物资源为原料，生产化学纤维具有很好的发展前景，符合绿色、循环、可持续发展的战略。“十二五”期间，国家将生物产业列为七大战略性新兴产业之一，提出了大力开发生物基化学纤维及其原料。

根据原料来源与纤维加工工艺不同，生物基化学纤维可分为生物基新型纤维素纤维、生物基合成纤维、海洋生物基纤维和生物蛋白纤维四大类，具体品种及2015年产能见表1。

表1 生物基化学纤维品种分类及主要品种产能

表2 国内Lyocell产能情况

1. 生物基化学纤维

☆生物基再生纤维

（1）Lyocell纤维

是以N-甲基吗啉-氧化物（NMMO）的水溶液为溶剂，溶解纤维素后进行纺丝制得的一种再生纤维素纤维。该纤维生产过程绿色环保，纤维性能优良，在服装面料市场得到广泛应用。目前，Lyocell纤维及其生产技术主要由奥地利兰精公司控制。我国Lyocell产能情况见表2。

由表2可见，国内生产Lyocell的单位主要有上海里奥纤维企业发展有限公司、中纺绿色纤维科技股份公司、保定天鹅化纤集团有限公司和山东英利实业有限公司。2015年，中国纺织科学研究院与新乡白鹭化纤集团有限公司签订合作协议，设立中纺绿色纤维科技股份公司，建设3万吨/年国产Lyocell纤维生产线，目前第一期建设1.5万吨/年生产线已经动工，预计2016年底前投产。保定恒天天鹅股份有限公司引进奥地利ONE-A技术的Lyocell项目生产线一期1.5万吨/年，2014年初试生产。山东英利实业有限公司引进奥地利ONE-A技术，一期规划3万吨，其中1.5万吨/年Lyocell生产线于2015年4月试生产，目前已经实现连续生产运营，在原材料的国产化替代研究方面已经取得初步成果。

（2）竹浆纤维

以竹浆粕为原料得到的一类纤维。竹纤维制品具有天然的抗菌、抑菌作用和亲肤性能，在儿童用品、妇女卫材、医用材料、高档服饰等领域广泛应用，主要产地为河北、河南、四川、上海等。竹浆纤所需的竹浆粕生产工艺和竹浆纤维生产技术和装备，由我国自主研发，是生物基纤维行业重大创新成果。目前，总产能达12万吨/年，技术和产品均达到国际领先水平。

（3）麻浆纤维

以麻浆粕为原料得到的一类纤维。麻浆纤维具有干湿强度高，吸湿透气，抑菌防霉的特性, 是一种新型、健康、时尚、绿色的生态纺织纤维。麻将纤维也是我国自主研发成功的又一新产品。目前，国内总产能约5000吨/年，主要产地在河北、山东、云南等地。

☆生物基合成纤维

（1）聚乳酸（PLA）纤维

聚乳酸纤维，具有与聚酯纤维相似的高结晶度和取向度，具有良好的手感、悬垂性及回弹性，优良的卷曲性及卷曲稳定性，有一定的自熄性，被广泛应用于服装、家用纺织品、农业用及生物医用卫材等领域。目前，生产规模达到15000吨/年，生产企业分布在江苏、上海、河南等地，主要生产企业有上海同杰良生物材料有限公司、河南省龙都生物科技有限公司、恒天长江生物材料有限公司、海宁新能纺织有限公司和嘉兴昌新差别化纤维科技有限公司等。聚乳酸纤维在产品加工及产品应用方面领域比较成熟，但其产业规模、生产成本和产品质量还有待进一步改进。

（2）聚羟基丁酸羟基戊酸酯(PHBV)和聚乳酸（PLA）共混纤维

从反应性共混出发，通过熔融纺丝研制出以聚羟基丁酸羟基戊酸酯(PHBV)和聚乳酸（PLA）为主要成分的新型生物基化学纤维，既有效克服了PLA纤维耐热性差、手感偏硬等性能缺陷，又获得了近似于真丝的光泽和手感。目前，PHBV树脂合成及反应性母料，产能达到1500吨/年，主要生产企业为宁波天安生物材料有限公司，产品可用于纺织、医用材料、卫生防护和产业用。

（3）聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯（PTT）纤维

国内从上个世纪90年代开始，用国外PTT树脂开发生产PTT纤维。目前PTT纤维已应用于纺织领域，总产能超过4万吨/年，主要产地为江苏、上海、辽宁等。盛虹集团旗下的中鲈科技发展股份有限公司已实现了PTT聚合装置的产业化生产，设计产能为3万吨/年。因其原料之一的1,3-丙二醇（PDO）世界上只有杜邦公司生产，且其PTT树脂指定供应，所以产业发展的瓶颈为PDO生产及PTT聚酯合成技术和产业化。

（4）聚对苯二甲酸1,4-丁二醇酯（PBT）纤维

以1,4-丁二醇（BDO）与对苯二甲酸聚合而成的一种新型生物基化学纤维，纤维具有优良的综合性能，近年来在纺织服装、家纺等领域用量快速增长，产地集中在江苏。国内自主研发了纤维级PBT树脂合成技术，打通了工程化生产环节，总产能2.5万吨/年。

（5）聚对苯二甲酸混二醇酯（PDT）纤维

以生物基混合二元醇与精对苯二甲酸聚合制得，产品具有优异的可纺丝性能和染色性，在纺织服装、装饰材料、工业领域得到大量应用，主要产地为福建、吉林。属于自主创新品种，“十二五”期末已突破产业化生产技术瓶颈。目前，PDT纤维在万吨级聚酯装置上实现了产业化生产，年产能在2万吨。

（6）聚丁二酸丁二醇酯（PBS）纤维

PBS纤维，目前处于以基础研究为主阶段，已有试验线建成，但工业化的技术装备还在探索阶段，产品在服用、工业领域、医疗器材等领域具有广泛应用潜力。

（7）聚酰胺（PA56）纤维

PA56纤维的单体戊二胺用生物法生产，将戊二胺和己二元酸聚合、熔融纺丝得到生物基聚酰胺（PA56）纤维。PA56纤维在吸湿排汗、可染性、舒适度、弹性、耐磨性、阻燃性等方面都展示了极其优异的性能，广泛应用于地毯、高级箱包、服装、安全气囊丝等领域。目前，上海凯赛生物产业有限公司1000吨级中试线已取得产业化突破。将PA56树脂与聚酯通过共混、混纺和共聚等形式纺出高质量的超仿棉纤维，为提升我国涤纶产品质量提供了一条有效途径。

（8）蛋白质复合纤维

由蛋白生产下脚料混合抽丝或接枝在其他高聚物上，采用湿法纺丝工艺生产的化学纤维，其中蛋白质质量比例小于20%。蛋白质复合纤维，属于对传统化学纤维的改性提升，已应用在服装、家用高档纺织品。主要品种有大豆蛋白纤维、胶原蛋白纤维、牛奶蛋白纤维、蚕蛹蛋白纤维。目前，国内总产能10000吨/年，主要产地为上海、江苏、四川、辽宁等。

☆海洋生物基纤维

（1）壳聚糖纤维

以虾、蟹壳为原料，通过湿法纺丝制得的一类纤维，该类纤维具有天然抗菌、抑菌功能。产品在航天、军队、医疗、防护、服装等得到广泛应用，主要生产地为山东、天津等。主要生产企业有海斯摩尔生物科技有限公司、天津中盛生物工程有限公司等，企业拥有完全自主知识产权，国内总产能2500吨/年。

（2）海藻酸盐纤维

利用海藻提纯的海藻酸盐为原料，经湿法纺丝制得的一类纤维。纤维具有绿色环保、天然阻燃、良好的生物相容性等特点，已应用于医卫材料、高档保健服装、家用纺织品等领域。主要生产企业有青岛康通海洋纤维有限公司、厦门百美特生物材料科技有限公司等，总产能为2000吨/年。

二、生物基纤维发展存在的问题

1. 科技、工程难度大，行业内的大企业远未成为技术创新主体

生物基化学纤维及其原料从研发、技术、工程化到产业化，科技和工程交叉复杂，所涉及到的基因技术、工业微生物技术、生化技术处于产业化前期基础研究阶段，难度大，流程长，关键环节较多。我国生物基纤维企业多以中小型科技企业为主，缺乏足够的技术储备积累及资金，在整合产业链及扩大再生产中缺乏实力及号召力，抗风险能力差，融资能力弱，重复低层次研发。而大型企业及社会资本由于对生物基纤维产业缺乏认识，难以形成以企业为创新主体的产、学、研、装备相结合的工程化利益共同体。

2. 产品成本高、市场竞争力不强，“三个替代”任务艰巨

我国生物基化学纤维及其原料研发及工程化基本处于起步阶段，无论是研究队伍、资金投入还是研究成果均与国外存在一定的差距，生产企业规模参差不齐，多数企业产能偏小，即使产能较大的企业实际产量也均很小，生产成本高，产品市场竞争力不强，从而制约了企业的良性发展。将产品的成本降低到适当的水平，是我国生物基纤维产业化面临的一个重要问题。

从“三个替代”（原料替代、过程替代、产品替代）的目标来看，我国化纤行业向生物基化学纤维方向的转变任重道远，我国合成纤维占化学纤维总量的90.8%，由生物基化学纤维替代这些以化石资源为原料的纤维面临着艰巨任务。而且无论用生物质作为原料的纤维素纤维，还是合成纤维，目前均为化学方法生产过程，面临着由绿色、环保、低碳生产过程改造的压力。

3. 核心知识产权缺乏，关键技术和装备存在差距

目前，我国的生物基纤维生产企业间互相保密，缺乏交流，一些基础研究工作互相重复。因此，尽管各企业均拥有一定的自主研发技术、部分自己设计或加工的设备，但工程化关键技术与设备的水平尚未达到最优。科研院所、高校、企业对生物基原料研究多，但1,3-丙二醇、丙交酯、乳酸等关键原材料制备技术和核心菌种均依赖国外。

4. 产业化基础薄弱、上下游产业链尚未有效形成，缺少知名品牌

生物基化学纤维所需的原料及溶剂、助剂和国外同类产品还有一定差距，没有形成良性供应体系。下游产品门类多，基本上定位于纺织、医卫材料领域，且缺乏优势品种和知名品牌。农林牧海产品加工－生物发酵－纤维加工－纺织品应用产业链尚未有效形成。科研人员对海洋、农林资源的利用和开发与国家可持续发展的重要关系认识不足，原创性工作少，缺乏扎实、系统的基础研究。

5. 标准体系不够健全，政策激励有待持续支持

生物基化学纤维及其原料发展起步较晚，多数产品尚未制定标准，产业标准体系亟待建立。生物基纤维及制品优先采购、政策补贴、税收优惠等政策尚未到位。生物基纤维为化纤新兴品种，期待国家相关部委给予持续性的重点支持。

三、生物基纤维材料科技创新趋势

1. 生物基纤维产业科技创新发展路线图

根据对新型生物基纤维需求、技术选择和各种技术路线的研究，从2015~2030年，我国新型生物基纤维技术需要分不同阶段突破各种关键技术难题，力争经过十余年努力，使我国新型生物基纤维产量达到世界第一，改变目前技术和装备主要依赖进口的现状。我国新型生物基纤维科技创新发展路线见下
页图。

2. 生物基化学纤维产业发展目标

针对生物基化学纤维及原料快速增长的发展需求，以推动生物基化学纤维产业的创新、规模化发展为核心，着力发展非粮原料，壮大我国生物基化学纤维产业的总体规模，加快化纤工业转型升级和绿色增长，提高生物基化学纤维的替代比例，促进化纤工业产业结构调整、创新升级和可持续发展。

（1）总量目标

到2020年，生物基纤维有效产能超过90万吨。化学纤维原料替代率达2.10%。

（2）技术与应用目标

开发可再生高分子聚合物或关键单体的微生物制备、生物质原料的绿色加工工艺，推进原料制备与纤维生产一体化技术，实现规模化生产。提高生物基纤维的综合性能，开发功能性产品，实现低成本化生产，推进生物基纤维在纺织服装、家纺、产业用等领域的应用示范。拓展新型生物基纤维在国防、航空、航天等高新技术领域的应用。

（3）相关体系目标

完善生物基化学纤维及原料标准化体系，推动标准国际化进程；发挥已有联盟作用，建立产学研用合作开发体系，推进产业化技术和应用开发；开展生物基纤维制备共性工程技术及其公共平台建设，研究关键基础技术，开发成套装备，建立资源共享数据库。

生物基纤维产业科技创新发展路线图