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启航 “十五五” 奋战在一线丨通用技术中纺院功能纤维材料研究所:“低碳纤维”诞生记

2026-04-17 11:31:47来源:中纺院 关键词:中纺院功能纤维材料生物基纤维阅读量:3

导读:“生物基纤维,简单说,就是以蓖麻、秸秆、薯类等可再生生物质为原料,通过生物化学转化或与化学合成结合,最终通过纺丝制成的纤维。
  一线是奋斗的主场,是创新的前沿,更是价值的源头。为积极落实集团党组、通用技术新材及公司党委工作部署,助力“十五五”开好局、起好步,通用技术中纺院聚焦基层实践,报道基层经验,系统挖掘并推广一批来自科技攻关、生产前沿、市场开拓等领域的创新经验和先进做法,全方位展现一线职工敢打硬仗、能打胜仗的拼搏风采,以鲜活的实践故事传递发展强音,以榜样的力量激发全员奋进斗志,共同营造学习先进、争当先锋、实干担当的浓厚氛围。今日推送《通用技术中纺院功能纤维材料研究所:“低碳纤维”诞生记》。
 
  深夜十一点,通用技术中纺院功能纤维材料研究所所在的中试基地里依旧灯火通明,聚合反应釜的控制屏上,温度曲线与压力参数正平稳跳动。研发工程师紧盯着显示屏,手中的实验记录本密密麻麻写满了数据——团队正在攻关生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)纤维项目,他们尝试用生物质来源的单体,通过化学合成与熔融纺丝,织出比传统石油基聚酯更环保的“绿色低碳丝线”。在这里,除了机器的轰鸣,便是科研人员与高分子聚合反应之间无声的“对话”。而正是这些深夜的坚守,正悄然推动着一场纺织原料的绿色低碳革命。
 
  生物基纤维:为何至关重要?
 
  “生物基纤维,简单说,就是以蓖麻、秸秆、薯类等可再生生物质为原料,通过生物化学转化或与化学合成结合,最终通过纺丝制成的纤维。”中纺院正高级工程师李志勇指着实验室里的样品解释道,“它最大的特点是源头可再生,有效减少了所耗费的非可再生能源量和排放的温室气体量。”
 
  在全球应对气候变化、推进“双碳”目标的大背景下,纺织工业的绿色转型已是大势所趋。传统化纤产业的原料高度依赖石油资源,而面对全球能源结构调整与低碳发展的趋势,这种依赖模式正促使行业加速探索更加绿色、可持续的发展路径。生物基纤维不仅能够减少对化石资源的依赖,其全生命周期碳排放可比石油基纤维降低50%。作为国资央企的中纺院必须扛起绿色低碳的使命,在生物基材料这一新赛道上抢占先机!
 
  开发之路:为何如此艰难?
 
  然而,将植物转化为柔韧的纤维,并非易事。“难点之一是单体制备。”研发团队骨干成员邢立艳博士拿起一瓶白色粉末,这是经过多步化学转化提纯得到的生物基单体,“生物质原料成分复杂,从中提取高纯度单体的工艺难度极大。最初,单体纯度只能做到97%,聚合出来的切片色相不好,无法满足后道应用要求。”
 
  除了单体制备,还有聚合反应控制与熔融纺丝等一系列“拦路虎”。生物基PEF纺丝窗口极窄,稍有不慎就会热分解或断丝。“那阵子大家披星戴月,困了就在办公室的行军床上眯一会儿,醒了接着干。”研发工程师回忆说,“虽然很累,但一想到这是国家需要的绿色材料,无论如何也要啃下这块‘硬骨头’。”
 
  千锤百炼:如何实现突破?
 
  攻关从单体精制开始。团队自主研发了一套中间体低温低损分离及目标产物与重结晶耦合工艺,将生物基单体的纯度提升至99%以上。这一步的突破,为后续聚合反应打下了坚实基础。
 
  接下来的聚合环节是关键。团队从2L到30L、再到500L的聚合釜中,反复摸索温度、压力、催化剂配比的最佳组合。经过近百次的投料试验,终于合成得到高分子量PEF及其共聚酯。
 
  最后的纺丝工序更是硬仗。在3000米/分钟的高速纺丝线上,研发工程师们反复调整纺丝工艺,最终实现了生物基呋喃聚酯纤维在工业化单元机的规模化制备。
 
  走向生活:应用场景何在?
 
  生物基PEF纤维织成的面料,具有手感柔软、吸湿透气、天然的抗菌、抗紫外等特性。因此,将其与棉混纺制成的休闲服饰、家用纺织品、汽车内饰等,有望迎来广阔的应用场景。
 
  未来,功能纤维材料研究所将继续优化聚合工艺、降低生产成本,同时拓展更多应用场景,打造可复制、可推广的低碳纤维样板,为“十五五”纺织工业的绿色转型贡献国家队力量。
 
  凌晨两点,实验室的灯光依然亮着。聚合反应釜的指示灯规律地闪烁——那跳跃的光点,仿佛低碳纤维未来发展的脉搏,正悄然焕发出绿意盎然的生机。
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