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二十一世纪的化学纤维??郁铭芳(中国工程院院士) 从十九世纪九十年代粘胶纤维问世以来，化学纤维已经过了一百多年的发展历程，特别在二十世纪三十年代尼龙实现工业化生产后，发展更为迅猛，取得了丰硕的成果。今天，化学纤维的世界总产量已超过了天然纤维的世界总量。在质量和性能上，化学纤维从仿天然纤维进入超天然纤维阶段。在经济上，大部分化学纤维纺织品的价格已低于棉、毛、丝等天然纤维纺织品。化学纤维在科学技术上所取得的进展也大大超过天然纤维，许多新品种如涤纶、丙纶、腈纶、氨纶、维纶和芳纶；新工艺如连续聚合，高速纺丝、复合纺丝等；新技术如自动化、大型化等均研究成功，先后投入了生产。现在，化学纤维不仅是满足和丰富人民生活所需的纤维材料，而且已成为经济建设中其他领域包括航天、航空、石油化工、农业、电子通讯、水利、土木、建筑、交通运输、医药卫生……等部门所不可缺少的重要材料。 总结过去、展望未来，二十一世纪的化纤和化纤工业将会取得更辉煌的发展。 一、二十一世纪的化纤和化纤工业将更加兴旺发达 由于世界人口仍将不断增加，人民生活水平仍将有所提高，纤维材料的用途不断开拓，化学纤维总产量仍将进一步提高。 1970年世界人口约为36.98亿，2000年已超过了60亿，平均年增加率从七十年代的约2%逐步下降到九十年代的约1.5%。1990年到2000年间每年平均增加约9700万人，如按此数字计算，到2050年则世界总人口预计将达到100亿。按联合国人口基金组织的报告：如果今后出生率保持在每对夫妻生两个孩子，则到2050年世界人口将达94亿。 1970年世界人均纤维消耗量约为5.8kg，随着生活水平的提高和纤维用途的开发，1996年人均纤维消耗量提高到7.8kg，平均每年增加消耗0.077kg。按此数字估计，到2050年人均纤维消耗量将达11~12 kg。 根据以上数据，可以推测2050年世界纤维年总需求量将达亿到1.2亿吨。天然纤维由于受到自然条件的限制，在基因工程突破前，产量不可能大幅度增长，因此纤维需求量的增长主要靠化学纤维的增产。由此可推测2050年化学纤维的需求量将达8000万吨以上。 二、二十一世纪新的化纤主要大品种 在二十一世纪中后期世界经济迅速发展，特别是发达国家忽视了经济建设对环境污染的影响，导致了环境和发展的背离。同时，由于世界石油消耗量的迅速增加，导致世界石油储采比的逐步下降。因此寻找绿色原料资源和研究绿色生产工艺路线成为二十一世纪化纤发展的一个重要方向。 (一)Lyocell再生纤维素纤维 Lyocell是采用有机溶剂溶解和纺丝工艺制成的再生纤维素纤维，和粘胶纤维不同，在生产过程中不形成纤维素衍生物。 Lyocell是由Lyo和cell合并而成，Lyo源自希腊文Lyein一字意思是“溶解”，cell是纤维素英文cellulose的字首。由比利时国际化纤标准局（BISFA）和美国贸易委员会确认定名。 1969年美国Eastmann? Kodak开始研究甲基吗啉氧化物(NMMO)作为纤维素的溶剂，并获得专利。1976年荷兰AKZO集团公司的EnKa公司开始研究纤维素—NMMO的溶解和纺丝工艺并取得专利。 1993年英国Courtalds公司（现在被Akzo公司合并为Acordis公司）在美国建成年产25000吨的短纤维工厂并投产，商品名为Tencel。1997年7月Lenzing公司在奥地利建成年产12000—15000吨的工厂并投产，商品名为Lenzing? Lyocell。Akzo公司也于1994年建成长丝实验工厂，商品名为Newcell。并和Courtalds公司合作建设年产5000吨长丝工厂，原计划于1998年投产。此外德国德林根纺织塑料研究所（TITK）也进行了研究工作，定名为Alcer。目前Lyocell的生产能力已超过年产量十万吨。 Lyocell的主要特点是： 在生产过程中不产生类似粘胶纤维的严重污染环境问题，溶剂NMMO的毒性经动物试验结果显示低于乙醇，在生产过程中，99.5%经回收应用。 纤维质量远好于粘胶纤维，超过棉花。纤维聚合度达500—600（普通粘胶纤维为200—300），结晶度高达90%（普通粘胶为60—70%）因此强度较高，干湿强度比在85%左右，回潮率和棉、粘胶纤维相近，服用性能良好。（见表1，2） 表1? LyoceII短纤维性能的比较 Lyocell 棉 粘胶 涤纶 Tencel Courtalds Lenzing 常规 HWM 干强 cN／dtex 4.0-4.4 3.3 2.0-2.4 2.0-2.4 3.4-3.6 4.5-7.5 湿强 cN／dtex 3.4-3.8 2.9 2.5-3.0 1.0-1.5 1.9-2.1 4.3-7.3 干伸长度 ％ 14-16 14 7.9 2