摘要:在全球可持续发展的浪潮中,生物基材料已成为绿色经济的重要组成部分。聚乳酸纤维作为一种生物基、可降解、可部分替代塑料的材料,具有健康安全、抑菌亲肤、防螨消臭等特点和显著的环保优势,正逐渐成为纺织行业绿色转型的重要抓手。为深入了解聚乳酸纤维产业的最新发展动态,本刊对北京服装学院材料设计与工程学院高分子材料与工程专业系主任汪滨进行了专访。在访谈中,汪滨分析了聚乳酸纤维技术创新趋势,产业发展遇到的难点,以及面临的挑战与机遇,并对聚乳酸纤维产业的发展提出了建设性建议。
关键词:聚乳酸纤维;生物基材料;技术创新;产业发展
1 聚乳酸纤维技术创新趋势
2022年4月,工信部、国家发改委发布的《产业用纺织品行业高质量发展的指导意见》指出,按照“坚持创新引领、坚持需求导向、坚持结构优化、坚持合作共赢”的基本原则,提出了产业用纺织品行业高质量发展的目标,并从科技创新、产业结构、两化融合、绿色发展、标准引领等方面,提出五项重点任务。
基于国家和纺织行业对智能纺织、绿色制造的高要求,在服用领域,聚乳酸纤维的研究重点主要在于提高聚乳酸(PLA)的耐热性、韧性和染深性能等。在高端纺织品开发领域,聚乳酸纤维的研究重点主要在于功能化、智能化改性,提高附加值并扩展其应用领域。为此,可进一步赋予聚乳酸纤维弹性、阻燃、抗菌抗病毒、防紫外、柔性传感等功能,为聚乳酸纤维的应用市场带来新的机遇。
北京服装学院聚焦聚乳酸纤维的功能化和智能化改性,在基础研究层面建立结构和性能之间的关联,实现综合性能优异的聚乳酸纤维的制备,并探究聚乳酸纤维与其它生物可降解纤维等混纺,进一步赋予了其多种功能,开发出不同风格的服用面料及纺织品。
相关技术已通过中国纺织工业联合会组织的专家鉴定,在阻燃、抗菌、耐热、三维卷曲等功能聚乳酸纤维制备技术方面创新显著,总体技术达到国际先进水平。项目所开发的聚乳酸纤维已实现规模化生产,并设计出一系列产品,应用于服装服饰及家居家纺领域,得到了用户一致好评,产生了良好的经济和社会效益。
“聚乳酸并列复合纤维及其制备方法”专利技术已成功实施转化。该技术通过熔融纺丝制备出不同聚乳酸纤维纱线,结合纺织品时尚设计,与安徽丰原生物纤维股份有限公司、深圳光华伟业股份有限公司等生物可降解材料龙头企业合作,发挥聚乳酸抑菌、防螨、亲肤等特性及北京服装学院“艺工商”交叉学科特色优势,开发了高品质聚乳酸系列纺织品。
2 聚乳酸纤维产业面临多重挑战
聚乳酸纤维作为一种极具前瞻性的生物基材料,有望替代传统的石油基合成纤维,在纺织服装领域得到广泛应用。聚乳酸纤维具有吸湿排汗、透气性好且无刺激等优点,非常适合用于运动服饰的制作。聚乳酸纤维的生物相容性好,使其在医疗保健领域展现出巨大的应用潜力。作为一种环保型材料,聚乳酸纤维的技术革新与市场推广有助于推动纺织行业的绿色转型。
尽管聚乳酸纤维因以上优势而备受瞩目,但其产业发展和市场推广的征途上仍面临着多重挑战与制约,主要体现在以下五个方面。
第一,政策支持有限。虽然许多国家都在推动绿色环保材料的发展,但在政策扶持力度、税收优惠政策、补贴措施等方面仍有较大提升空间,以促进此类环保材料的商业化进程。目前我国政策对纺织领域的聚乳酸支持有限,更多关注点集中在聚乳酸塑料制品,如环保包装袋、环保餐具等。
第二,生产成本偏高。鉴于聚乳酸纤维当前的市场应用规模尚小,其生产技术和产品应用尚未达到高度成熟阶段,加之主要原料乳酸的价格相对较高,这导致了与传统的石油基纤维相比,聚乳酸纤维的生产成本显著偏高。这一现状直接反映在最终产品的市场价格上,使得聚乳酸纤维在市场上难以展现出足够的竞争力,是制约其发展的主要原因之一。
第三,性能局限性。聚乳酸纤维虽然在一定程度上可以替代传统石油基纤维,但在耐热性、韧性和染深性等性能上还存在一些局限。具体而言,耐热性和韧性不足可能会限制其在纺丝后处理阶段的工艺,尤其是在对材料性能要求较高的服装领域。从国内视角看,国产聚乳酸切片在质量稳定性方面正稳步向进口产品看齐,目前尚存改进空间。聚乳酸纤维的发展仍面临技术创新性不足的挑战,在一定程度上限制了其性能优化和市场拓展的步伐,有待进一步加强技术创新与研发。
第四,产业链发展不成熟。聚乳酸纤维的产业链相对不够成熟,从上游的原材料供应到下游的加工应用,再到回收和再生利用,产业链的各个环节还不够完善。在产学研合作方面,聚乳酸纤维缺乏有效的产学研合作平台,合作机制不够完善,科研资源、产业资源较分散,难以形成合力进行协同创新。
第五,市场认知度不足。作为一种相对较新的材料,虽然聚乳酸纤维具有诸多优点,但由于在消费端的宣传和品牌化推广不足,聚乳酸纤维在市场上的认知度和接受度还有待提升,难以形成强大的品牌效应。聚乳酸纤维制品价格也相对较高,消费者和企业对其环保效益和经济效益的认识不足,部分企业也未能充分理解其优势,这均对其市场推广和应用构成了阻碍。
3 聚乳酸纤维产业化发展建议
基于以上制约聚乳酸纤维产业发展的问题,应在以下三个方面助力破解。
第一,在政策支持与产业链协同方面,建议政府加大政策支持力度,为聚乳酸纤维在纺织领域的创新与应用创造更加有利的条件。行业协会积极推动建立产学研合作平台,促进各方资源的整合与共享,加强信息交流与合作。高校、科研机构与企业加强合作,共同开展聚乳酸纤维的制备技术、应用技术等方面的研发与创新,提升产业链的整体竞争力。
第二,在技术创新方面,一方面聚焦聚乳酸纤维的功能化改进与智能化发展,提升产品附加值并拓展应用领域;另一方面,聚焦聚乳酸纤维的耐热性、韧性、染深性能提升,逐步解决聚乳酸纤维在性能上的不足,推动其在更广泛的领域中得到应用。通过产业协同创新进一步降低原料成本,缩小聚乳酸纤维与传统纤维之间的价格差距,进而提升其市场竞争力。
北京服装学院和安徽丰原集团合作,共谋创新之路。安徽丰原集团选用农林废弃物,如玉米、小麦、高粱、芦苇等的秸秆作为原材料生产聚乳酸切片。这一创新举措如果能在更广泛的范围内得到推广与应用,将不仅彰显对自然资源的有效利用,更在成本效益上相较于传统玉米或其他淀粉基原料展现出显著优势,为国产聚乳酸产业带来更加绿色、可持续且更具竞争力的新篇章。
第三,在市场推广方面,可选择与知名服装品牌携手合作,共同推动聚乳酸纤维在时尚服装界的应用,从而提升其市场认知度。聚乳酸纤维的融入不仅能丰富品牌的材料选择,还能显著提升品牌的环保形象和社会责任感,这对于品牌的长远发展具有重要意义。同时,在消费终端通过举办展览会、研讨会等活动,加强与消费者、设计师等各方群体的沟通与合作。鼓励和支持企业建立聚乳酸纤维品牌,通过品牌化运作提升产品的附加值和市场竞争力,推动聚乳酸纤维的产业化。
展望未来,聚乳酸纤维的发展方向清晰而明确,相信通过加强政策支持、技术创新和市场推广等方面的努力,聚乳酸纤维产业将迎来更加美好的发展前景。
文字丨本刊记者 秦悦
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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