纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (01): 174-183.doi: 10.13475/j.fzxb.20190801610

• 综合述评 • 上一篇    下一篇

生物基聚酯与聚酰胺纤维的研发进展

董奎勇1,2, 杨婷婷1,3, 王学利3, 何勇3(), 俞建勇3   

  1. 1.东华大学 材料科学与工程学院, 上海 201620
    2.中国纺织信息中心, 北京 100020
    3.东华大学 纺织科技创新中心, 上海 201620
  • 收稿日期:2019-08-07 修回日期:2019-10-28 出版日期:2020-01-15 发布日期:2020-01-14
  • 通讯作者: 何勇
  • 作者简介:董奎勇(1975—),男,教授级高级工程师,博士生。主要研究方向为新型纤维材料制备及表征技术。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划资助项目(2017YFB0309400)

Research and development progress of bio-based polyester and polyamide fibers

DONG Kuiyong1,2, YANG Tingting1,3, WANG Xueli3, HE Yong3(), YU Jianyong3   

  1. 1. College of Materials Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China
    2. China Textile Information Center, Beijing 100020, China
    3. Innovation Center for Textile Science and Technology,Donghua University, Shanghai 201620, China
  • Received:2019-08-07 Revised:2019-10-28 Online:2020-01-15 Published:2020-01-14
  • Contact: HE Yong

摘要:

为促进我国化纤行业转型升级与持续发展,对以生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸-1,3-丙二醇酯纤维、聚乳酸纤维、聚呋喃二甲酸乙二醇酯纤维、聚呋喃二甲酸丙二醇酯纤维,以及生物基聚酰胺56纤维为代表的生物基聚酯、聚酰胺纤维的国内外生产现状,市场需求、技术发展及趋势进行了综述,对全球生物基纤维专利的分布、各主要开发机构的专利战略及技术情况进行了梳理及剖析。在此基础上结合国内高分子材料产业实际,对我国生物基聚酯、聚酰胺纤维的发展建言应重点攻关生物基乙二醇、对苯二甲酸、己二胺等战略性生物基单体制备的核心技术,同时就重点任务和发展路径提出了建议。

关键词: 生物基纤维, 聚酯纤维, 聚酰胺纤维, 聚酰胺56纤维, 生物基单体

Abstract:

To promote the transformation, upgrading and sustainable development of China's chemical fiber industry, this paper reviewed the global market, technology development and trend of bio-based polyester and polyamide fibers with bio-based polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polylactic acid, poly(ethylene furandicarboxylate), poly(propylene furandicaboxylate), polyamide 56 fibers as representatives, summarized and analyzed the global patent distribution of bio-based fibers, the patent strategy and technology of the major organizations in the world. Based on this and the actual situation of domestic industry of polymer materials, the key item was suggested to break through the core technology in preparation of strategic bio-based monomers such as ethylene glycol, terephthalic acid and 1,6-hexanediamine. At the same time, some advices were put forward on the major tasks and development path for research and development of bio-based polyester and polyamide fibers in China.

Key words: bio-based fiber, polyester fiber, polyamide fiber, polyamide 56 fiber, bio-based monomer

中图分类号: 

  • TB332

表1

2011—2022年主要生物基聚酯树脂及聚酰胺树脂的市场规模"

年份 PLA PET PTT PEF PA
2011 18 50 9 0 6
2012 19 60 9 0 6
2013 19 64 11 0 8
2014 20 65 12 0 10
2015 20 64 12 0 12
2016 21 64 15 0 16
2017 21 55 16 1 25
2018 21 55 16 2 25
2019 23 53 17 2 26
2020 24 51 16 4 26
2021 24 51 16 5 27
2022 33 50 17 7 27

图1

Anellotech公司的非可食生物质热解制备芳烃工艺"

图2

Virent公司生物基PX制备工艺"

图3

全球各年度PTT相关公开文献(含专利及论文)数量"

表2

PTT领域全球主要开发机构的公开专利数量"

机构名称 专利数量 机构名称 专利数量
东丽 529 盛虹 35
旭化成 424 杰事杰 35
杜邦 373 LG 31
帝人 249 GE 25
东洋纺 91 尤尼吉可 23
晓星 69 BBC 22
SABIC 62 宝理塑料 20
东华大学 60 宝洁 20
韩国可隆 49 恒力 18
三菱 45 苏州龙杰 15
壳牌 43

表3

PTT领域全球各语种公开专利的数量"

日文 中文 英文 韩文 德文 法文
1 707 1 537 1 239 422 109 32

图4

帝人开发的新型膨松纤维SOLOTEX?RC及蓄热保温面料SOLOTEX?THERMO保温性能"

表4

PTT领域2016-2019年全球各语种公开专利的数量"

中文 英文 韩文 日文 德文 法文
222 138 90 66 8 5

图5

全球PLA相关文献(专利及论文)各年度数量及中、英文专利各年度数量"

表5

PLA领域各文种公开专利的数量"

语种 专利数量 语种 专利数量
英文 12 786 法文 486
中文 10 353 西班牙文 128
日文 8 566 葡萄牙文 105
韩文 2 374 意大利文 74
德文 1 422 俄文 60

表6

PLA领域全球主要开发机构的公开专利数量"

机构名称 专利数量 机构名称 专利数量

Abbott 290
东丽 1 218
P&G 155 尤尼吉可 621
Du Pont 146 三菱 532
MIT 112 三井 497
Dow 70 帝人 406
Eastman 56
丰田 239
NatureWorks 20 BASF 154

东华大学 225 Arkema 88
长春应化所 182 Henkel 63
上海交大 159 Evonik 60
四川大学 155 Novamont 54
华南理工 130 PURAC 51
浙江大学 128
LG 306
同济大学 105 KIST 123
三养社 74
SK 74
三星 45

图6

全球各年度PEF及PTF领域公开文献数量"

表7

PEF领域全球主要开发机构的公开专利数量"

机构名称 PEF专利数量 机构名称 PEF专利数量
Furanix 31 花王 5
ALPLA 15 Sulzer 5
宝洁 15 东洋纺 5
佳能 15 浙江大学 4
普利司通 8 杜邦 3
可口可乐 7 江南大学 3
Carbios 6 宁波材料所 3
东丽 5 ADM 2
伊斯曼 5 长春应化所 2

表8

PTF领域全球主要开发机构的公开专利数量"

机构名称 PTF专利数量 机构名称 PTF专利数量
杜邦 10 Aurign 4
佳能 5 长春应化所 1
可口可乐 3 大连物化所 1
ADM 2 三菱 1
江南大学 2 东丽 1

表9

PA56领域全球主要开发机构的公开专利数量"

机构名称 专利数量 机构名称 专利数量
凯赛 42 军需所/恒星 9
东丽 36 中石化 6
东华大学 20 广东威林 4
三菱 16 罗地亚 4

图7

全球各年度PA56领域公开文献(专利及论文)数量"

[1] 王启明. 生物基聚酯PTT与PDT的发展概况[J]. 高分子通报, 2013 (10):129-135.
WANG Qiming. From PTT to PDT, development of biological based polyester[J]. Polymer Bulletin, 2013(10):129-135.
[2] 陈力群. 生物基PDT聚酯产品性能研究[J]. 国际纺织导报, 2014, 42(3):36,38-40.
CHEN Liqun. Study on the performance of polydihydricals alcohol terephthalate (PDT) products[J]. Melliand China, 2014, 42(3):36,38-40.
[3] 蒋晓东, 王建坤, 郭晶. 新型聚酯纤维PTT的研究进展[J]. 纺织科学与工程学报, 2018,35(4):167-170.
JIANG Xiaodong, WANG Jiankun, GUO Jing. Research progress of new polyester fiber PTT[J]. Journal of Textile Science and Engineering, 2018,35(4):167-170.
[4] 朱平, 董侠, 王笃金. 长碳链聚酰胺基热塑性弹性体研究进展[J]. 高分子通报, 2016 (9):171-181.
ZHU Ping, DONG Xia, WANG Dujin. Research progress of long carbon chain polyamide based thermoplastic elastomers[J]. Polymer Bulletin, 2016(9):171-181.
[5] KEDO Alex. 具有创新性和成本竞争力的纺织用生物基聚酰胺[J]. 国际纺织导报, 2016,44(5):12-14,28.
KEDO Alex. Innovative, cost-competitive, bio-based polyamide for textiles[J]. Melliand China, 2016,44(5):12-14, 28.
[6] 李蒙蒙, 胡柳, 侯爱芹, 等. 生物基纤维尼龙PA56染色性能及产品开发研究进展[J]. 染料与染色, 2016,53(5):25-30.
LI Mengmeng, HU Liu, HOU Aiqin, et al. Development of dyeing property of bio-based nylon PA56[J]. Dyestuffs and Coloration, 2016,53(5):25-30.
[7] 徐卫海, 娄雪芹, 王学利, 等. 生物基戊二胺己二酸盐改性聚酯的合成及结构分析[J]. 东华大学学报(自然科学版), 2016,42(5):663-668.
XU Weihai, LOU Xueqin, WANG Xueli, et al. Synjournal and structure analysis of polyester modified with bio-based diaminopentane hexanedioic salt[J]. Journal of Donghua University (Natural Science Edition), 2016,42(5):663-668.
[8] 王学利, 张晨, 俞建勇, 等. 生物基聚己二酸戊二胺聚合物结构及高速纺长丝性能[J]. 合成纤维, 2015,44(9):1-5.
WANG Xueli, ZHANG Chen, YU Jianyong, et al. The structure of poly(adipic acid-1,5-diaminopentane) and its high speed spun filament properties[J]. Synthetic Fiber in China, 2015,44(9):1-5.
[9] Sustainability: PlantBottleTM packaging[EB/OL]. [2019-06-20]. https://www.coca-colaafrica.com/stories/sustainability-packaging-plantbottle#.
[10] Meet our partners: plant pet technology collabora-tive[EB/OL]. [2019-06-20]. https://www.coca-colacompany.com/stories/meet-our-partners-plant-pet-technology-collaborative.
[11] Bio-TCatTM for renewable chemicals & fuels[EB/OL]. [2019-06-20]. http://anellotech.com/bio-tcat%E2%84%A2-renewable-chemicals-fuels.
[12] Products: chemicals overview[EB/OL]. [2019-06-20]. https://www.virent.com/products/chemicals/.
[13] Products to make the world more natural[EB/OL]. [2019-06-20]. https://gevo.com/ingredient-products/.
[14] Nova-Institut. Bio-based building blocks and polymers: global capacities and trends 2017-2022[R/OL]. http://bio-based:eu/downloads/bio-based-building-blocks-and-polymers-global-capacities-and-trends-2016-2022/.
[15] MAZANEC T J, WHITING J P, PESA F, et al. Regeneration of catalytic fast pyrolysis catalyst: WO2014165223A2[P]. 2019-01-08.
[16] SHI J, CHENG Y T, SONG R, et al. Catalysts and processes for producing p-xylene from biomass: WO2015089442A1[P]. 2015-06-18.
[17] SORENSEN C M, SONG R, Processes for converting biomass to BTX with low sulfur, nitrogen and olefin content via a catalytic fast pyrolysis process: WO2016004206A1[P]. 2017-05-10.
[18] TANZIO M, SORENSEN C M, SCHNEIDKRAUT M E, et al. Improved processes for recovering valuable components from a catalytic fast pyrolysis process: WO2016004248A2[P]. 2016-01-07.
[19] SORENSEN C, Improved catalytic fast pyrolysis process: WO2016081148A1[P]. 2016-05-26.
[20] SORENSEN C, MAZANEC T. Method for production of biomass-derived chemical intermediates: WO2016168237A1[P]. 2016-10-20.
[21] SHI J, SORENSEN C, MAZANEC T, et al. Improved catalytic fast pyrolysis process with impurity removal: WO2017003790A1[P]. 2017-01-05.
[22] SORENSEN C. Chemicals and fuel blendstocks by a catalytic fast pyrolysis process: WO2017136176A1[P]. 2017-08-10.
[23] SORENSEN C. Chemicals and fuel blendstocks by a catalytic fast pyrolysis process: WO2017136177A1[P]. 2017-08-10.
[24] DIGNE R, RUIZ Martinez C, PAGOT A B, et al. Efficient recovery of valuable components from biomass catalytic pyrolysis effluent: WO2019022743A1[P]. 2019-01-31.
[25] BLOMMEL P, HELD A, GOODWIN R, et al. Process for converting biomass to aromatic hydrocarbons: WO2014190161A1[P]. 2014-11-27.
[26] BLANK B, CORTRIGHT R, BECK T, et al. Improved catalysts for hydrodeoxygenation of oxygenated hydrocarbons: WO2014028723A1[P]. 2014-02-10.
[27] QIAO M, WOODS E M, MYREN P, et al. Production of chemicals and fuels from biomass by decomposition to oxygenates: WO2012162403A1[P]. 2012-11-19.
[28] KANIA J, QIAO M, WOODS E M, et al. Apparatus and method for converting biomass to feedstock for biofueland biochemical manufacturing processes:WO2012151275A1 [P]. 2015-12-15.
[29] CORTRIGHT R D, VOLLENDORF N W, HORNEMANN C C, et al. Catalysts and methods for reforming oxygenated compounds: WO2007075476A2[P]. 2009-08-27.
[30] TAYLOR T J, TAYLOR J D, PETERS M W, et al. Variations on prins-like chemistry to produce 2,5-dime-thylhexadiene from isobutanol:US20120271082A1[P]. 2012-10-25.
[31] TANAKA Y, MORIMOTO K, OKUBO T, et al. Method for manufacturing biomass-derived polyester having excellent dyeability and biomass-derived polyester:WO2012173220A1[P]. 2012-12-20.
[32] PETERS M W, HENTON D E, TAYLOR J D, et al. Manufacture of xylene from C4 and C5 molecules obtained from fermentation of biomass: WO2012061372A1[P]. 2012-05-10.
[33] PETERS M W, TAYLOR J D, JENNI M, et al. Integrated process to selectively convert renewable isobutanol to p-xylene: WO2011044243A1[P]. 2011-04-14
[34] PETERS M W, TAYLOR J D, JENNI M M, et al. Integrated methods of preparing renewable chemicals: WO2011085223A1[P]. 2011-07-14
[35] Materials: SOLOTEX[EB/OL]. [2019-06-20]. https://www2.teijin-frontier.com/english/sozai/specifics/solotex.html.
[1] 魏艳红, 刘新金, 谢春萍, 苏旭中, 吉宜军. 几种差别化聚酯纤维的结构与性能[J]. 纺织学报, 2019, 40(11): 13-19.
[2] 王岩, 王连军, 陈建芳. 含胍抗菌聚酯纤维的制备及其性能[J]. 纺织学报, 2019, 40(04): 26-31.
[3] 万爱兰, 缪旭红, 马丕波, 陈晴, 陈方芳. 功能性纬编斜纹牛仔面料的设计及其性能[J]. 纺织学报, 2019, 40(04): 55-59.
[4] 张琳, 武海良, 沈艳琴, 毛宁涛. 碱处理对异形截面聚酯纱线芯吸效应及强力的影响[J]. 纺织学报, 2019, 40(01): 73-78.
[5] 巫莹柱 单颖法 黄伯熹 林广茂 梁家豪 张晓利. 聚对苯二甲酸丙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯混纺纤维的智能识别[J]. 纺织学报, 2018, 39(09): 169-175.
[6] 韦树琛 丁欣 李文霞 王华平 张朔. 废旧聚酯纤维制品近红外定量分析模型的建立及验证[J]. 纺织学报, 2018, 39(07): 63-68.
[7] 梁必超 韩春艳 季轩 魏青 赵炯心 王建庆. 聚酯/聚酰胺共聚纤维的结构及其理化性能[J]. 纺织学报, 2016, 37(11): 1-7.
[8] 王维明 虞波 陈缘晴 王中正. 改性聚酯纤维用防活性染料沾色剂的制备及其适用性[J]. 纺织学报, 2015, 36(06): 72-76.
[9] 王锐 莫小慧 王晓东. 海藻酸盐纤维应用现状及发展趋势[J]. 纺织学报, 2014, 35(2): 145-0.
[10] 方孝芬 王朝生. 新型阻燃亲水聚酯纤维的制备及其性能[J]. 纺织学报, 2013, 34(2): 18-22.
[11] 王燕萍, 夏于旻, 甘海啸, 朱卫彪, 钦维民, 王依民. 芳香族共聚酯的固相聚合和熔融纺丝[J]. 纺织学报, 2012, 33(6): 111-115.
[12] 阮芳涛, 金欣, 韦毅俊, 王闻宇, 郭成越, 肖长发, 谢淳. 碱处理∕吡咯沉积制备聚酯导电纤维[J]. 纺织学报, 2012, 33(2): 1-5.
[13] 孙玉;郑帼;周岚. 改性共聚酯纤维的染色性能[J]. 纺织学报, 2011, 32(3): 77-81.
[14] 丁飞飞;汪澜;林俊雄. 低熔点皮芯复合纤维分散染料染色机制[J]. 纺织学报, 2011, 32(1): 67-72.
[15] 刘越;朱平;李旦. SIP改性异形聚酯纤维的碱水解性能[J]. 纺织学报, 2009, 30(04): 28-32.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!