合成纤维

2026-07-28 14:56:00

(1)合成纤维发展历史。

与天然纤维悠久的历史相比,合成纤维的历史还很短。19世纪末至20世纪30年代,是人造纤维的创新与起步阶段。之后,随着人工合成高分子的大量问世和现代高分子概念的确立,合成纤维才登上历史舞台。1934年,德国IG化学公司实现了聚氯乙烯纤维的工业化,使它成为世界上最早生产的合成纤维;1939年,美国杜邦公司成功生产出聚酰胺纤维(尼龙);1947年,英国ICI公司采用熔体纺丝技术实现了聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶)的工业化;1950年,美国杜邦公司实现了聚丙烯腈纤维(腈纶)的工业化,此后又于1959年实现了聚氨基甲酸酯弹性纤维(氨纶)的工业化生产;1960年,意大利Montefibre公司实现了聚丙烯纤维(丙纶)的工业化。

新中国成立以前,我国的合成纤维工业一片空白,纺织工业的主要原料是棉花、羊毛、麻、蚕丝等天然纤维,远远不能满足人民的衣被需求。1949年,全国仅能生产18.9亿米棉布,人均3.5米。“新三年,旧三年,缝缝补补又三年”的习惯正反映了我国在纺织原料、纺织品服装等方面的贫瘠、供应不足。

为从根本上解决大规模发展纺织工业所需的原料问题,解决老百姓的衣被问题,1954年前后,国家决定着手创建化学纤维工业,开始了从零起步的艰难之路。国家明确了发展纺织原料实行“天然纤维与化学纤维”并举,发展化学纤维实行“黏胶纤维与合成纤维”并举,特别是加快发展合成纤维。

作为化学纤维的重要组成部分,我国合成纤维的发展始终推动着化纤工业发展的历程,大致可以分为以下几个阶段。

1.从零起步,铸就基石

1956年,从民主德国引进了年产380吨的锦纶长丝小装置,建设了北京合成纤维试验厂,同年上海合成纤维研究所也成功开发了锦纶纺丝技术,并建试验工厂,从此拉开了中国发展合成纤维的序幕。20世纪60年代,开始发展石油化工,建设了兰州腈纶厂、北京维尼纶厂。20世纪70年代,开始筹建四大合成纤维生产基地,上海石化、辽阳石化、天津石化、四川维尼纶厂陆续上马,我国合成纤维工业开始由煤化工、乙炔为主要原料生产维尼纶转入以石油、天然气为主要原料生产涤纶、锦纶、腈纶、维尼纶等合成纤维,创建了合成纤维和化纤机械等工业基础,初步形成了化纤工业技术体系,奠定了我国化纤工业的基石,初步解决了人们的穿衣问题。

2.拓展空间,初建完整工业体系

1978年,我国开始实施改革开放政策,合成纤维工业也迎来了历史性的发展机遇,此时我国合成纤维产量为16.9万吨。1978年,仪征化纤的建设及后期的顺利投产,成为我国合成纤维发展历史上一座重要的里程碑,实现了我国合成纤维发展的重大突破,为我国合成纤维工业由小变大奠定了坚实的基础。

20世纪80年代中期,随着技术市场的开放,我国开始大量引进国外先进技术和设备,锦纶、氨纶、腈纶、丙纶及数量最大的涤纶的生产技术得到明显提升。20世纪90年代,我国已能生产几乎所有的常规合成纤维,基本形成了较为完整的合成纤维工业体系;1998年,中国化纤产量达到510万吨(其中合成纤维产量超过460万吨),占世界化纤总产量的24%。至此,改革开放后中国用了20年时间成为全球第一大化纤生产国,成为世界化纤业界最具活力、最具影响力的国家;合成纤维工业的发展也促成中国彻底告别了“布票时代”,合成纤维逐渐成为纺织工业最主要原料,为建设小康社会打下了坚实基础。

3.深度融合,铸就优势产业

进入20世纪,特别是加入世界贸易组织以来,我国合成纤维工业改革开放力度加大,产业规模显著提升,产业发展活力大大增强,完全具备了国内外两个市场的竞争力。合成纤维技术、产品全面升级,特别是大容量国产化聚酯技术的突破,造就了化纤工业的规模神话。2010年,中国化纤产量达到3090万吨(其中合成纤维产量为2852万吨),占世界的近60%。中国合成纤维产品不仅满足了国内需求,出口量也快速增加。中国合成纤维产业已成为我国国民经济中充满活力、不可或缺的优势产业之一,为满足中国人民及世界人民的美好生活需求做出了巨大贡献。

4.顺应趋势,开创产业新格局

自2011年,我国合成纤维工业持续推进结构调整和产业升级,逐步建立全球领先地位。在2012年之后,行业发展逐渐步入中低速增长的“新常态”,倒逼着行业企业切实加快转型升级的步伐,从规模数量型增长向质量效益型转变,科技创新、炼化一体、产业集聚、龙头效应、细分为王等成为行业新的发展趋势。特别是随着国家放开炼化领域投资限制,多家民营化纤企业进入国内炼化领域,推进从原油到纺织的全产业链布局。炼化一体化发展将使我国合成纤维工业获得质量更高、成本更低、更稳定的原料供应。同时,合成纤维工业在科技进步、节能减排、智能制造、品牌建设等方面也都取得丰硕成果。2019年,我国化纤产量达到5827万吨(其中合成纤维超过5300万吨),占全球比例超过70%。

回首20世纪六七十年代,“的确良”风靡一时,老百姓排队抢购“的确良”也成为一代人的集体记忆。时至今日,丰富多彩的合成纤维制品早已进入千家万户,成为老百姓喜爱的普通消费品,而且也早已不仅仅局限于“衣”,更步入生活的方方面面,在衣食住行各个领域都迸发出磅礴生命力。试想一下,如果没有合成纤维,我们的生活将是怎样的?

(2)身边的合成纤维。

合成纤维具有强度高、质量轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等特性,用其制成的纺织品,在服装、家纺等领域正悄无声息地服务着我们的生活,目之所及、手之所触,都有合成纤维的身影。

合成纤维应用在服装上最多,无论是正装、礼服,还是休闲、运动,合成纤维都有用武之地。打开衣柜,你会发现,贴身衣物通常采用纯棉或再生纤维素纤维,外套、毛衫和时尚类、运动类、功能类的衣服大多含有合成纤维。从内衣到外套,标识100%棉、麻、毛、蚕丝的衣服很少,或多或少都含有合成纤维。就算是以往使用纯棉的“大户”——内衣、牛仔服,现在不少也添加了氨纶或其他弹性纤维。夏季使用率极高的丝袜、蕾丝裙全部是用合成纤维生产的;冬季的毛衣、毛毯、毛皮大衣也很少用纯毛或动物毛皮制作了,腈纶或涤纶仿毛纤维可以达到同样的效果,羽绒服的面料通常是锦纶或涤纶。

如果你是一个运动爱好者,跑步、游泳、瑜伽、骑车、登山,各项运动都有使用合成纤维制成的具有吸湿速干、弹力、防晒、防风、防雨、轻便等不同功能的运动服装和装备。

在家里,合成纤维制的纺织品也随处可见。客厅沙发是必不可少的,布艺沙发比真皮沙发性价比高,而且颜色款式新颖,沙发套也可以常换常新,其面料大部分是合成纤维(涤纶、锦纶等)纯纺或混纺而成的,沙发和靠垫里的填充纤维肯定是合成纤维。用于遮光和装饰的窗帘以及地毯,一般也是合成纤维纯纺或混纺而成的。

卧室里的纺织品更多,贴肤的制品实际上也少不了合成纤维。床单被套除了天然纤维,合成纤维通过改性也可以实现亲肤,更可以实现抑菌、保健等功能;被子的填充物有棉花、桑蚕丝、羽绒、羊毛等,但更多的是填充涤纶等合成纤维;枕头也一样,有人喜欢胶枕、荞麦枕、决明子枕、茶叶枕,但合成纤维填充的枕头也有松软、弹性好、防螨抑菌的优点。

在厨房和餐厅里,也有不少合成纤维生产的纺织品。如用合成纤维生产的抹布、百洁布,具有易去污、柔软快干、易洗不发霉、不易产生异味的特点;在使用微波炉、烤箱时用的隔热防烫手套,一些高档产品是用耐高温的芳纶制作的;餐桌用的台布,一般也是合成纤维与棉、麻等混纺生产而成。

卫生间里也有合成纤维的身影,如用合成纤维制作的牙刷、沐浴条、超细纤维毛巾、浴巾、速干帽等。

箱包布通常采用涤纶、锦纶、丙纶等合成纤维制作;户外休闲用的帐篷、伞具、折叠椅的面料采用合成纤维制作,不仅结实、经久耐用,还可以防晒、防雨。

汽车上的安全气囊、安全带、儿童座椅默默守护着我们的安全,也都用合成纤维制成;轮胎里有锦纶工业丝或者涤纶工业丝制成的帘子布,使轮胎能够承受巨大压力、冲击负荷和强烈振动;车内顶棚、脚垫、座椅也有采用合成纤维制作的。

医疗卫生领域的合成纤维制品主要是一次性卫生用品,2020年由于新冠肺炎疫情,造成口罩、防护服、消毒湿巾的需求量大幅增长,这些产品的主要材料就是合成纤维。此外,你可能想象不到,人造血管也是用合成纤维材料制作的。

还有我们很多看不到的地方,例如建筑增强材料,工业过滤材料,工程用的各种绳、网以及加固、防水材料,消防、石油石化、煤炭、钢铁冶金等一线人员的安全防护产品,渔业用到的养殖网箱和捕捞网,结构增强用到的复合材料等。

总之,合成纤维无处不在,已渗透到人们生活、工作及日常不易觉察到的方方面面。可以预见它将不断以新的面貌出现,继续满足国民经济发展和人们日益增长的美好生活的需要。

(3)合成纤维和特殊需求。

合成纤维是关系到国计民生的重要基础材料,自发明以来,逐渐满足了人们日常生活的基本需求。但是,随着社会经济的发展和生活水平的提高,人们对纺织品服装的需求提出了更多、更高的要求。作为体量最大的纺织纤维原料,合成纤维通过物理变形或化学改性以实现纤维的差别化、功能化,不断满足我们生活中一些特殊需求,如阻燃、抗菌、抗紫外线、远红外线、吸湿排汗、抗静电等。

但是纺织品在日常生活中的应用不断增加,已经成为各类室内外火灾的主要隐患之一,给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。欧盟、美国、日本等国家和地区都已通过严格的法律、法规,要求在某些特定场所必须使用具有阻燃功能的纤维或织物。我国也在逐步完善阻燃纺织品法规和标准,促进阻燃性纤维及其制品的研究、开发与应用。

阻燃纤维主要包括本质阻燃纤维与改性阻燃纤维。其中芳纶、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、芳砜纶和聚四氟乙烯纤维等合成纤维是本质阻燃纤维;涤纶、锦纶、维纶等可以通过物理或化学改性后获得良好的阻燃性能,其主要制备方法包括共聚切片纺丝法、共混纺丝法、原位聚合法及涂覆法等。阻燃纤维不仅用于医院、军队、森林救火防护服、阻燃工装等特殊要求场合,还用于汽车、火车、飞机的内饰材料,以及宾馆、饭店等公共场所的装饰纺织品和家纺产品等。

对于服装和家用纺织品,人们的要求不再停留于传统的遮盖、保暖等,开始更多地关注它们的健康功能。尤其是儿童和老人这两个特殊群体,要求附加更多的功能价值,如抗菌、促进伤口愈合、改善微循环系统、提高新陈代谢、抗辐射等功能。通过合成纤维大分子与抗菌剂、紫外线屏蔽剂、远红外线矿物质等结合,可以生产出抗菌纤维、防紫外线纤维、远红外线纤维等纺织品产品。如今防紫外线织物不但用在太阳伞上,而且制作的防紫外线皮肤衣很受爱美女士的青睐。

在体育休闲方面,具有吸湿排汗、透湿不透风、透湿拒水等功能的运动服、冲锋衣、帐篷等备受青睐。在高强度运动过程中,往往产生大量热量、汗液和汗蒸汽,吸湿速干的运动服就显得非常重要。若是从事登山等户外运动,透湿不透风、透湿又拒水的冲锋衣则非常实用。这些功能,合成纤维通过接枝亲水或拒水基团、改变纤维截面结构等化学或物理改性都能够达到。

大部分合成纤维都有一定的绝缘性,制成的纺织品在使用过程中容易产生、积累静电,刺激人体引起不适,甚至造成电子仪器元件损坏或引发爆燃等。为了避免这些现象发生,可在生产合成纤维时,采用掺杂、共混、复合等方法把导电物质与聚合物一起制成导电纤维,然后生产防静电服、防静电手套、防静电鞋等。这样,纺织品产生的静电能更快地被疏散,避免事故发生。

(4)合成纤维的循环再利用。

我国是全球最大的纺织服装生产国、消费国和出口国,2020年纺织纤维加工量约为5800万吨,其中以石油为基础原料的合成纤维约占80%。我国废旧纺织品服装储量惊人,并且仍在以每年至少新增3000万吨的速度增长,大部分废旧纺织品服装被当作垃圾进行填埋或焚烧等简单处理,严重污染环境,同时也造成资源极大的浪费。因此,废旧纺织品的循环再利用显得格外重要,特别是合成纤维制品。

废旧纺织品及其他废弃的高分子材料经熔融或溶解进行纺丝,或进一步裂解成小分子重新聚合再纺丝制得纤维,此过程称为循环再利用化学纤维。由于其是利用废旧材料为原料制备纤维,实现了再生,故又称再生化学纤维。

我国是世界最大的循环再利用化学纤维生产国,其中循环再利用聚酯纤维(涤纶)产量最大,丙纶、锦纶、氨纶、腈纶、聚苯硫醚等合成纤维也可以进行循环再利用,但产量相对于聚酯纤维小很多。以聚酯循环再利用为例,专家测算,每回收1吨聚酯废弃物,可节约6吨石油消耗,节省3立方米的填埋空间,减少3.2吨二氧化碳排放,相当于200棵树1年吸收的二氧化碳量。

循环再利用聚酯纤维的原料主要来源于回收的聚酯瓶以及工厂的聚合废料、纺丝废料、纺织服装生产过程产生的边角料和废旧纺织品。

但是在目前科技状况下,体量最为庞大的废旧纺织品服装的回收利用难度很大,因为一件衣服可能包括面料、里料、拉链、纽扣、填充物、缝纫线等,成分特别复杂,分类和拆解的成本非常高。另外,再生纺丝生产还存在许多技术瓶颈,也是影响“纤—纤循环再生”的拦路虎,以致我国废旧纺织品服装的循环利用率仅为10%~15%。

而我国的废聚酯瓶90%以上都能被回收,加工成新的涤纶及其他制品,生产出各类品种繁多的纺织品。目前我国循环再利用聚酯纤维90%以上的产能以废聚酯瓶为原料。20个500毫升的聚酯瓶可以制作一件上衣,5个2升的聚酯瓶可以制成0.09平方米地毯,35个2升的聚酯瓶可以制成一个睡袋所用的全部填充纤维。

目前,循环再利用纤维正从废弃物一次性再利用为主的“开环循环”向“纤维到纤维、制品到制品的闭环循环”转变,再生纤维达到或接近原生纤维品质。为了保护环境,很多大品牌都对外宣布将更多地采用环保材料,某家居品牌就决定到2030年时所有产品都将使用可再生材料或回收材料,多家运动品牌也都承诺将逐步增加回收材料的占比。

近年来,一系列物理法、化学法、物理化学混合法的回收再利用关键工艺、技术、装备在国内取得重大突破,如原料清洗线高速分色、分材质装置和高洁净清洗剂的普及,物理法的连续干燥、多级过滤,物理化学法的液相增黏技术,化学法的解聚+过滤分离+脱色+精制+缩聚技术等。这标志着我国合成纤维回收再利用及产品开发已经达到一个新的高度。

随着社会的发展和科技的进步,生态文明理念和绿色消费观念日益深入人心,党的十九大报告明确提出构建人类命运共同体,坚持绿色发展、低碳发展、生态发展理念,绿色、生态和循环再生纤维的制造和使用成为社会责任的体现,受到广泛重视。欧美等发达国家相继推出生态纺织品的相关检测认证标准,如欧盟生态标签(Eco-label)和Oeko-TexStandard100,并不断修订生态纺织品认证标准,对生态纺织品提出日趋严格的环保要求。加大合成纤维的回收再利用,构建合成纤维全周期绿色体系,正在成为兼有社会效益和经济效益的新兴产业。

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