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全世界生产量最大的一个生物基纤维就是生物基聚脂纤维,在其中生物基PTT和PDT纤维因其良好的性能与应用进而在近些年迅速发展,得到了相对高度的高度关注。
一、生物基PTT纤维
PTT纤维是聚对苯二甲酸丙二醇酯(Polytrimethylene terephthalate)纤维的英文缩写,是西班牙壳牌机油(shel) 企业最开始研制的一种性能出色的聚酯类新式纺纱高聚物,由对苯二甲酸(或对苯二甲酸二甲酯)与1,3-丙二醇经酯化反应(醇解)、加聚反应获得聚脂,再经过熔融纺丝制取纤维。PTT的化学结构式和立体结构如下图所示:
图1. PTT的化学结构式(左)和立体结构(右)
而生物基PTT纤维使用了来源于生物质转化的1,3-丙二二醇,更加具有绿色环保性。美国杜邦公司即选用生物法以谷类为原料制患上生物基PTT商品Sorona?,进一步制取纤维,用于服饰、毛毯等多个方面,如下图所示。周围化纤公司应用美国杜邦王氏伸筋壮骨胶囊桂林有卖吗Sorona?来生产制造产品名叫" Somalor”的PTT纤维,把它用于服饰、车辆、室内装潢及家居家具纺织物等行业。
生物基PTT纤维将其它各种各样纤维如涤纶布、绵纶的良好性能集于一身,变成生物基纤维一颗新星,遭受全世界的高度关注。
1、原料
DuPont公司与Genencor公司协作选用生物发酵法制备了生物基1,3-PDO最终成功资金投入生产制造。中国各单位和学校也逐渐资金投入生物基1 ,3-PDO的项目研发,如清华,大连理工,华东理工、扬州大学这些,已取得阶段性成效。现阶段生物法制备1,3-PDO关键有以下几点方式:
(1)凡士林转化法
凡士林转化法是甘油在厌氧发酵条件和食用菌(如青柠檬菌、苯丙酸梭状芽抱链球菌、肺部感染链球菌、乳杆菌属等)影响下转化成1,3-PDO。但对于甘油价格相对较高的我国,选用凡士林立即制备1,3-PDO的办法费用较高。因而,更低成本方式如果在葡萄糖水为磷酸化或生物性柴油转化法陆续发生。
(2)葡萄糖转化法
①一步法:美国杜邦公司与Genencor公司联合开发了生产制造生物基1,3-PDO的一步法,以果糖为磷酸化在基因工程技术菌的影响下转化成1,3-PDO,该法提升了生产率,可大大的降低成本。
②两步法:清华明确提出以凡士林为火锅底料,葡萄糖水为协助磷酸化的生产工艺流程,葡萄糖水在耐渗性酵母的作用下转化成凡士林,然后由克雷伯氏肺部感染链球菌把它转化成1,3-PDO。大连理工选用苞米为原料,经两步法发醇生产制造1,3-PDO。
图3.葡萄糖水一步法和两步法转化成1,3-PDO
③生物性柴油转化法
一吨生物性柴油大概副产100kg凡士林,因而由生物性柴油所得到的粗甘油再经过微生物发酵制备1,3-PDO具备-算的低成本优势。2011年, 江苏省盛虹集团与北京大学协作,以生物性柴油副产品凡士林为原料生产制造1,3-PDO,建设了3万吨级/年生产装置。
图4.生物性柴油转化法制备1,3-PDO
2.合成工艺
图5.生物基PTT纤维的合成工艺
生物基PTT由对苯二甲酸二甲酯(DMT)或精对苯二甲酸(PTA)和生物基1,3-PDO汇聚故得,再经过熔融纺丝或电纺获得生物基PTT纤维。其聚脂合成工艺大概可以分为下列二种:
①立即酯化反应法(PTA法):此方法以PTA和1,3-PDO为原料,在催化机理下产生酯化反应,获得正中间时代的产物BHPT,随后进一步开展缩聚反应 反映制取PTT。
②醇解法(DMT法):对苯二甲酸二甲酯(DMT)与1,3-PDO开展醇解,醇解在140 ~ 220°C开展,选用Ti系金属催化剂,先脱除甲醇,提温至270°C并缓解压力到5kPa开展缩聚反应,制取PTT。
与DMT法对比,PTA法生产制造成本低,技术成熟、有效,生产制造工作效率高,生产中造成水比工业甲醇比较容易解决,回收利用全过程更简单化,并且能够减少污染。因而,立即酯化反应法有规模性制备PTT的重要方式。
3.性能
PTT纤维表面形态结构呈光洁条样子,且光的反射、映射极强,纤维光泽度极强;表面是间隙,有一-算的导湿、透气性及保暖性;可做成多种不同横截面形态纤维商品,还可以在生产流程上直接制作成有色板块PTT纤维,便捷采用。
PTT纤维的"Z"型螺旋结构使它具有好于别的纤维高弹力良好的回弹力性能。因为PTT纤维具备相对较低的玻璃化转变环境温度,使之可自然压上色,因为PTT特殊构造,染剂比较容易进到纤维内部结构,因此上色性能要好于PET纤维。PTT纤维把各种纤维的优势集于一身,如涤纶布的抗污性,绵纶的柔韧度,锦纶的蓬松性。与弹力纤维氨纶丝对比更加容易生产加工,特别适合用以纺织品纺织面料。
图6. Sorona纤维的良好性能.
PTT纤维也有较好的耐热性,抗褶子性,抗静电性,防紫外线等。PTT纤维与其它纤维的性能较为见表2。
表2.PTT纤维与PET、PA6、PA66纤维的性能较为
4、运用
PTT纤维的良好性能使之特别适合用以纺织面料。其较好的染色性和服装印花适应能力适合于生产制造形形色色的上色布料,耐污性可让衣服更有利于医护与清理,其绵软手感与弹力,相对较低的吸水能力及其较好的悬垂性可以提高衣服的穿着舒适度。将PTT纤维与其他纤维混纺布可获得更优质性能的产品。例如,PTT纤维与棉、黏胶、天丝棉、麻等纤维素纤维交错,其触感及抗褶性强,适合于针织内衣、针织纱布料等。
PTT与桑蚕丝面料交错用以记忆面料,既填补了桑蚕丝面料商品难照顾的缺点,也使其性能远远超过纯化学纤维记忆面料。PTT纤维用以记王氏伸筋壮骨胶囊的功效多少钱 忆面料可让其更轻巧,更绵软舒适,更透气透气性。
图7. PPT纤维在时尚应用领域
PTT具备良好的耐污性能,且抗静电性好,适合于毛毯的生产加工中。与此同时,PTT纤维也是可以用以制备非织布的优良原材料,还可以用于其它的行业,如床品套件、装饰品、汽车脚垫、织唛等。现阶段,PTT纤维与众不同的性能及优势使之增长速度迅速,未来发展趋势十分优良。伴随着对PTT纤维生产加工及应用探索的逐步推进,其主要用途会更加多样化。
图8. PTT纤维的应用
二、PDT (生物基PET)纤维
PET纤维(涤纶布)是生成纤维不可或缺的一部分,2017年我国的化学纤维总产量已经超过5000万吨级,在其中涤纶布的生产量约为总数的80%。涤纶布在时尚行业、装饰设计行业、民用型纺织物及工业级纺织物行业都是有着普遍的用处。而大多数PET纤维的原料由原油获取而成。全世界对聚脂其及原料的大规模需求和比较有限不可再生资源的化石能源构成了分歧,限制聚脂市场的发展,与此同时极大生产量随着的废料对周围环境导致了比较严重的压力。因而,开发设计可以替代石油基聚脂的生物基原材料变成了科学研究热门话题。生物基原材料的应用能够降低对不可再生能源的依赖性及其温室大棚气气体消耗量,如下图9
图9.石油基PET和生物基PET、PEF的不可再生资源使用及温室气体的排放量比(哥白尼可持续发展观研究室评价结果)
PDT (聚对苯二甲酸多组分二元醇酯)纤维就是一种生物基PET纤维 ,由聚对苯二甲酸多组分二元醇酯纺纱制取。
1.原料
PET的原料为对苯二甲酸 (PTA)和乙二醇(EG),现阶段各 王氏伸筋壮骨胶囊有副作用大型企业早已开发设计出生物法制备这种原料工艺。
(1)生物基对苯二甲酸
生物基对苯=苯甲酸可以由生物基对二甲苯(PX)或苯、二甲苯和对二甲苯的混合芳烃BTX制取,目前有好几家企业研发了生物基PX或BTX的制备加工工艺,用以生产制造生物基对苯二甲酸(表3)。生物基PTA也可以由生物质燃料经数次转换制备而成。日本群马高校研发部门以糖醛为开始原料,通过一系列反映获得生物基PTA (图10)。
表3.生产制造PTA的公司和加工工艺
(2)生物基乙二醇
生物基乙二醇的制备方式关键有以下几点:①生物质燃料水解反应发醇经山梨糖醇制备EG。2005年, 在我国长春大成企业集团首先完成了以这个法制备EG工艺(图),完工2万t/a的生物基EG中试装置,2007年完工20万t/a的现代化示范性设备。该法纪取的生物基二元醇为多组分混和醇,带有质量浓度为2%左右丙二二醇、丁二醇和戊=二醇等多组分二元醇,用于制备PDT聚脂。②生物质燃料经合成气制EG:生物质燃料先经汽化制取合成气,然后立即(或间接性)生成EG。③微生物Z醇化学方法生成EG:最先选用生物质燃料发酵技术制得酒精,随后乙醇脱水制乙烯,再经过空气氧化制环氧树脂Z烷,最终水合物形成EG。还有其他方式如生物基乙二醛制乙二醇、纤维素催化反应转换制乙:二醇等。生物基乙二醇生产公司及加工工艺如表
表4.生物基乙二醇生产公司及加工工艺
2.合成工艺
生物基PET-般以生物基PTA或生物基EG为原料汇聚而成。当生物基EG为多组分二元醇时,所得到的聚脂为PDT。PDT由生物基乙二醇与对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯汇聚获得,合成工艺通常是PTA法,包含酯化反应、预缩聚反应和终聚好多个环节。因为多组分-元醇的存有,与石油基聚脂对比,PDT的汇聚流程和真空值都要提高。聚脂生成后再经丝加工工艺制取PDT纤维,纺纱设备可以利用PET的机器进行。现阶段,PDT纤维在万多吨设备上已经完成了产业发展。2010年,大成集团与福建省海天集团进行战略协作,专注于将PDT聚脂打造成一种一个全新的"低碳环保、环境保王氏伸筋壮骨多少钱一盒护、翠绿色"的新型材料。海天集团上线了新式PDT纤维商品,名叫Socorna?海天集团与中国台湾宏远兴业银行进行合作,后面一种承担纺纱及下游产品加工与应用程序开发。
图12.生成生物基PET的路线
3.性能及应用
PDT纤维具备拉申和回弹力,拉申后能迅速回弹力至原貌,用以衣服里可提高舒服贴合性。与PET对比,PDT纤维的延伸率更高一些,具备更绵软手感。
PET纤维也具有相对较低的玻璃化转变环境温度,能够自然压上色,并且具有更高水清洗色牢度和整烫色牢度。与此同时,PDT纤维具备比PTT和PET纤维更加好的抗静电性。PDT纤维也能与羊毛绒等自然纤维混纺布,制取更优质面料。PDT纤维的原料之一可以由生物质资源转换而成,减少了CO2排出,是低碳环保、环境保护、翠绿色的新式纤维原材料,适合于服饰、建筑装饰材料、产业链等行业。