在全球绿色低碳发展的大背景下,生物基化学纤维正在引领—场绿色革命。聚乳酸以其绿色环保、可生物降解,以及抑菌亲肤、防螨消臭等特性,在服装、家用纺织品、医疗等领域展现出巨大的应用潜力和市场价值。推动聚乳酸纤维产业发展,不仅有利于纺织行业实现碳减排目标,促进产业链上下游绿色协同发展,而且对于培育新质生产力,落实“双碳”战略,实现人与自然和谐共生具有重大意义。
为全面分享聚乳酸及聚乳酸纤维产业的最新动态与未来趋势,本刊通过专访及约稿等形式,联合中国化学纤维工业协会、北京服装学院、中国纺织科学研究院有限公司、北京三聚阳光知识产权代理有限公司、龙福环能科技股份有限公司、安徽丰原生物纤维股份有限公司等单位的专家及负责人,共同推出“聚乳酸材料研发现状与产业前瞻”专题,从技术创新到专利布局,从产业链协同到品牌建设,多维度、多视角地揭示聚乳酸纤维产业发展动态,以期推动聚乳酸纤维产业健康、可持续发展,为纺织行业绿色低碳转型提供有益的参考与启示。
摘要：生物基化学纤维作为化纤行业新质生产力代表性产品之一，对缓解能源依赖、推动 行业绿色发展具有重要意义。聚乳酸纤维是一种新型生物基化学纤维，具有绿色环保、可降解及抑菌等性能，在卫生材料与服装领域展现出巨大的应用潜力。文章综述了聚乳酸纤维产业的发展现状，深入分析了其面临的挑战与机遇，并在加强产业政策引导、促进技术创新和降低成本等方面提出多项措施建议，以期推动聚乳酸纤维产业的可持续发展。
关键词：生物基化学纤维；聚乳酸纤维；技术创新；产业政策
前言
资源短缺与环境污染已成为全球范围内备受瞩目的问题之一。目前，全球每年约有800万吨塑料垃圾最终流入海洋[1]。这些塑料垃圾不仅难以降解，还极易吸附有害物质，对人体和生态健康构成巨大威胁。世界多个国家和地区已在限塑、禁塑方面展开行动，保护人类共同的生态环境[2]。在这样的时代背景下，聚乳酸作为一种可完全生物降解的材料，为解决微塑料污染问题提供了有效的途径[3]。
聚乳酸（PLA）是由生物质原料（玉米淀粉、木薯淀粉、甜菜、蔗糖、秸秆纤维素等）经微生物发酵而成的小分子乳酸聚合而成的高分子材料。其合成方法有两种：一是直接缩聚法，乳酸通过与溶剂共沸的方法发生脱水缩合得到高分子量的聚乳酸（亦称为“一步法”）；二是开环聚合法，将乳酸进行脱水低聚后裂解，得到粗丙交酯，然后经过提纯、开环聚合，得到高分子量的PLA（亦称为“二步法”）[4]。聚乳酸制品废弃后可完全生物降解生成二氧化碳和水，对环境无污染，是当前可生物降解高分子材料中性价比最高、应用最广的品种。
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。此外，聚乳酸纤维还具有一定的吸湿透气性、抑菌性和生物相容性，被广泛用于服装、家用纺织品、农业用以及生物医用卫生材料等领域[5]。
1 聚乳酸纤维产业发展现状
1.1 市场稳步发展
目前，全球聚乳酸纤维及原料生产主要集中在美国、日本、荷兰和中国。2023年，我国聚乳酸纤维产能约18万吨，聚乳酸纤维产量近1.5万吨。在建聚乳酸项目68万吨（含5.5万吨PHA）。未来聚乳酸原料国产化和应用技术提高将会带动聚乳酸纤维的快速增长。
恒天长江生物材料有限公司2017年建成了1万吨/年的聚乳酸连续聚合-熔体直纺生产示范线和2000吨/年非织造布生产线。随着产品质量的稳定提升，该公司于2023年12月被光华伟业（eSUN易生）控股收购。安徽丰原集团有限公司2019年已建成5000吨乳酸、3000吨聚乳酸产业化示范线。2024年又新建一条生产线，使得聚乳酸纤维总产能达到了11000吨/年，其中短纤9800吨/年，长丝1000吨/年，丝束200吨/年。安徽同光邦飞生物科技有限公司于2021年10月建成1万吨/年短纤生产线。其他如德福伦、安顺化纤、嘉兴昌新等公司，在原有涤纶生产线进行工艺调整生产聚乳酸纤维，依市场需求定量生产。聚乳酸纤维处于快速发展期，待市场应用和技术储备成熟后，有望成为下一个增长贡献点。
1.2 关键技术取得突破
聚乳酸纤维关键原料乳酸、丙交酯随着国内生物技术和纤维纺丝技术的进步已实现较快突破，初步形成以秸秆等非粮原料制糖技术路线，部分化纤企业已经逐渐采用了国产丙交酯和聚乳酸切片。
1.3 创新产品层出不穷
受生物基纤维原料成本、纤维价格等因素的影响，常规产品市场竞争力不足。企业不断聚焦差别化、功能性产品开发，形成新的市场推广突破口和利润增长点。聚乳酸纤维在保持自身特点优势的前提下，结合后道应用需求，开发出毛纺专用型、原液着色、阻燃等产品。
2 聚乳酸纤维产业发展面临的挑战
2.1 纤维加工技术方面
与国际水平相比，我国聚乳酸纤维加工技术主要是在高光纯乳酸和丙交酯加工上存在一定差距，在聚合及纤维加工技术上与国际水平平齐甚至领先。特别是丙交酯制备技术存在短板，生产成本较高，应用领域需进一步拓宽。从聚乳酸纤维本身来看，主要需要从以下四个方面进行突破。
1）国产丙交酯产业化突破待解决。关键单体和原料是制约我国生物基化学纤维产业化进程的重要因素。聚乳酸纤维关键原料丙交酯受国外垄断制约，国产丙交酯处于产业化突破阶段[6]，总体纯度较低，游离酸较高，制成的聚乳酸切片指标与进口切片相比，残单含量略高。
2）聚乳酸纤维高效制备技术待突破。聚乳酸聚合通常采用间歇式小聚酯聚合装置，没有针对乳酸聚合开发专用装备和技术。丙交酯的开环聚合生成的聚乳酸中的残余单体会引起聚乳酸的快速降解，需要在高温真空条件下脱除单体（脱挥），制成高分子量的聚乳酸[7]。因此，需攻克聚乳酸纤维规模化高效制备技术。
3）聚乳酸纤维性能有待提升。聚乳酸是一种热塑性脂肪族聚酯，玻璃化温度和熔点分别约为60℃和175℃,在室温下是一种硬质高分子，由其纺成的纤维手感差、染色性能差。因此需要进一步攻克L/D乳酸立构复合技术，提高聚乳酸纤维的耐热性、染色性和手感，提升聚乳酸纤维的物理性能，开发差别化（耐热、异型、易染、轻柔、耐高温、抗水解等）聚乳酸纤维，拓展应用领域。
4）聚乳酸原料国产化亟需突破以降低成本。我国聚乳酸纤维生产企业规模较小，加之国内丙交酯产业化制备技术尚未突破，因此多数企业的丙交酯原料和聚乳酸切片依靠进口，采用切片纺技术，制造成本高于常规聚酯纤维，产品市场竞争力较弱。
2.2产业链协同方面
1）产业链上下游协调创新亟待加强。聚乳酸纤维具有绿色环保、抑菌性好等特点，近来逐步应用到卫生材料与服装等领域。但由于其原料成本高、生产批量小，需要针对批次调工艺，下游企业积极性不高。生产企业多以中小型科技企业为主，技术储备、资金实力、市场开拓能力都较弱。部分下游企业在聚乳酸纤维制品的织造、染整、热定型等环节已经形成一定的技术储备，但纯纺柔软性舒适性、深染色值及色牢度、品种间织造搭配、弹性纤维与聚乳酸低温同浴染色等问题还需要继续解决。
建议积极组织产业链上下游及智库资源开展下游应用的指导，编制聚乳酸纤维下游应用指导手册或形成应用专家共识，从纤维本身优势及物化特性说明，到应用于纱线、面料、染整、服装等不同模块，列出不同环节上遇到的问题及解决办法，让下游企业更准确地了解生物基纤维的应用情况，少走弯路。
2）“非粮原料”收储问题及加工技术需持续改善。传统的生物基化学纤维制造中，玉米、小麦等淀粉含量较高的粮食作物成为优先选择，但由于成本高、与人争地、与人争粮以及部分品牌方对原料非粮追溯性的严格要求等问题，非粮生物质原料开发成为企业后期重要的选择方案[8]，当前非粮生物基制造技术尚不能充分响应市场需求。国内一些先锋企业已经在秸秆来源的聚乳酸纤维制造技术上取得重要进展，但从源头审视，仍然存在秸秆原料的集中收储困难、秸秆质地差异大导致产品收率不稳定等问题。若想全面推动非粮生物质原料的广泛应用，还需在原料收集、处理及生产工艺等多个环节上持续精进。
3 应用前景与发展建议
当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。聚乳酸纤维是优异的可生物降解材料，符合绿色新发展理念。加快聚乳酸产业发展对减少石油消耗，降低微塑料污染具有重要战略意义。聚乳酸纤维已在内衣、家纺、休闲服饰等领域取得了很好的应用，特步、愉悦家纺、罗莱家纺、七匹狼等行业头部品牌将聚乳酸纤维、莱赛尔纤维等作为重点开发应用方向。未来，若原料成本和下游应用技术突破普及，聚乳酸纤维应用前景广阔。非织造无纺制品也是聚乳酸纤维的重点应用方向[9]，以其可降解性、乳酸性和生物相容性等优势特点，在一次性卫材、过滤用品、烟用丝束、医美面膜等领域已获得应用。
1）持续加强产业政策引导。生物基化学纤维发展逻辑总体来说短期看政策，长期看成本。政策导向是当前中国生物基化学纤维发展的主要驱动力，工艺和技术突破带来的成本降低将成为内在驱动力。目前行业正处于政策导入期，政府补贴给予企业降价空间推动产品价格下降，从而使得聚乳酸纤维产业整体需求释放，需求放量使企业进一步壮大又增强了研发投入与力度，进而推动技术进步，反哺产业，使得价格继续下降，形成良性驱动的生态闭环。建议借鉴早期发展国产碳纤维的“广种薄收”思路，发挥财政专项资金“四两拨千斤”作用，充分调动行业内各类企业积极性，加强上下游产业链关键技术和装备攻关，加快产业发展进程。
2）注重高质化产品开发。从行业竞争格局来看，部分产能、技术相对落后的中小型企业可能会因为无法满足相关政策要求、技术指标而被市场淘汰。低附加值产品将逐渐被高质量、高附加值产品取代。因此要引导企业加大产品创新力度，提高生物基化学纤维附加值，增强产品竞争优势。同时，紧密结合消费端、品牌端需求，加强市场、研发等职能部门与有创新能力的面料和终端品牌对接合作，推动聚乳酸纤维在不同领域的应用落地，走高质化纤维联合终端品牌的创新之路。
3）发挥好行业协会作用。积极发挥好行业协会的桥梁和纽带作用，加强行业间交流，利用科技学术会议、行业产业链论坛、行业展会等活动，加强聚乳酸纤维生产企业间、上下游企业间和科研单位间的联系和合作，提高自主创新能力，促进科技成果转化；组织企业出访，人才培养，加强对话，与国际组织及知名企业开展良性互动，积极推动国际间的技术开发与市场开拓，提高国内企业的知名度和认可度。
参考文献
[1]杨雨.东盟国家海洋塑料垃圾治理研究[D].昆明:云南大学,2021.
[2]李道季,蒋春华.海洋中的塑料垃圾和微塑料：从污染到治理[J].世界科学,2023,(12):33-35.
[3]张艳,解清园.基于高分子聚乳酸结构变化的生物降解技术研究[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2023,23(03):33-38.
[4]汪朝阳,赵海军,侯晓娜,等.聚乳酸合成研究进展[J].高分子材料科学与工程,2009,25(03):162-165.
[5]刘云春,朱平,张甜甜,等.抗菌性聚乳酸复合膜的制备和性能研究进展[J].塑料科技,2024,52(02):119-123.
[6]任杰,翁一明,陶思婧.一步法合成丙交酯[J].同济大学学报（自然科学版）,2023,51(11):1684-1691.
[7]姚菊.利用高效成核剂制备高结晶透明聚乳酸的研究[D].成都:四川大学,2021.
[8]李佳丽.非粮食生物质来源乳酸合成聚乳酸的研究[D].贵阳:贵州大学,2021.
[9]李明,才英杰,赵闵.双组分聚乳酸纤维热风非织造布的制备及性能[J].产业用纺织品,2024,42(03):12-18+32.
本文作者丨杨菲菲，王永生，李增俊
（中国化学纤维工业协会）；
原文刊发于《纺织科学研究》2024年7-8月刊
编辑丨 董雅琪
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