再生纖維“點石成金”我國成為名副其實的化纖生產大國

　　據國家統計局最新統計數據顯示，2014年11月我國化纖產量397.89萬噸，同比增加7.63%，2014年1—11月我國化纖產量累計4007.04萬噸，較2013年同期增加231.13萬噸，同比增加6.12%。2013年，我國的化纖生產總量依舊處于世界第一位，全年共實現中國化學纖維產量4121.94萬噸，同比增長7.90%，占世界化纖生產總量的68.4%，我國成為名副其實的世界化纖生產大國。

　　 在世界能源緊缺和倡導低碳環保的背景下，生物基纖維材料在替代傳統化纖、培育新興產業、環境保護和節能減排等領域的重要性日益凸顯，尤其在我國的經濟新常態下，生物基纖維材料在加快傳統化纖行業轉型升級、實現我國從紡織大國向紡織強國轉變中的作用更為突出。

　　 生物源纖維制造技術國家重點實驗室以我國豐富的可再生天然資源為原料，通過生物源高分子提純、溶解、紡絲、深加工等共性技術和關鍵技術研究，解決了我國生物源纖維產業化過程中的技術瓶頸，推動了可再生天然資源在紡織行業和國民經濟其他領域的廣泛應用。

　　 實現NMMO溶劑法纖維素纖維 零的突破

　　 紡織工業的一位資深院士曾在向科技部領導匯報該項目工作時說道，“如果NMMO為溶劑的纖維素纖維工程化試驗和產業化成功，將會對我國節能減排工作的推進、增強自主創新能力、提升化纖工業技術水平產生重大影響。”

　　 “因此，實驗室建立伊始，就把NMMO溶劑法纖維素纖維工程化技術開發作為重中之重來抓。”一見面,實驗室主任孫玉山就給科技日報講了這個小故事。

　　 NMMO溶劑法纖維素纖維作為生物基纖維材料的重要品種之一，多年來其規模化生產技術和市場長期被國外公司所壟斷，我國的NMMO溶劑法纖維素纖維產品尚未實現規模化批量生產，高度依賴進口，且隨著我國對纖維清潔生產的日益重視和人民生活水平的提高，NMMO溶劑法纖維素纖維進口量呈逐年增加之勢。

　　 “2008年，‘新溶劑法纖維素纖維連續化關鍵設備和工藝的研究開發’獲得了國家863計劃的支持。”孫玉山說，項目研究開發了連續薄膜推進式真空蒸發溶解——干噴濕紡成套工藝與設備，填補了連續薄膜推進式真空蒸發溶解技術的國內空白；所開發的纖維素預溶液的制備技術、纖維素纖維紡絲原液的制備技術、纖維素纖維的紡絲凝固一體化技術等具有創新性，形成了系列具有自主知識產權的ZL技術和專有技術，為進一步開展該領域的工程化、產業化技術研究奠定了基礎。

　　 以“863”研究成果為基礎，項目團隊又經過兩年多的不懈努力，通過產研雙方緊密合作，在河南新鄉建設了年產千噸級的新溶劑法纖維素纖維全國產化產業化示范線，并于2010年8月開始投料試運行。

　　 集成創新 產業化試驗線裝備全國產化

　　 2011年，在需對千噸級試驗線進行改造完善、進一步系統研究掌握新溶劑法纖維素薄膜式溶解紡絲成套技術的關鍵階段，實驗室申請承擔的“Lyocell纖維產業化成套技術的研究開發”課題又獲得了國家“十二五”支撐計劃的有力支持。

　　 “在項目研究過程中，通過反復進行工藝優化試驗，特別是通過設備改造，大大提高了溶劑的回收率。” 孫玉山說，與此同時，他們還進行了整體系統穩定性的設備改造優化工作，整套產業化試驗線實現了裝備全國產化，形成了千噸級NMMO 為溶劑的纖維素纖維生產的工藝和控制技術，實現了該條試驗線的連續穩定運行，纖維性能指標滿足后加工應用要求。

　　 2014年9月，在中國紡織工業聯合會受科技部委托組織召開的國家“十二五”科技支撐計劃課題驗收會上，專家們一致認為，該連續真空薄膜推進式溶解—干噴濕紡成套工藝與設備，填補了連續真空薄膜推進式溶解技術的國內空白；纖維素預溶液的制備技術、纖維索纖維紡絲原液的制備技術、纖維素纖維干噴濕紡紡絲技術、溶劑回收技術等具有創新性。

　　 “現在，實驗室正在計劃將已取得的科技成果進行產業化應用轉化。”孫玉山表示，項目如果成功，將為我國開發替代石油資源的生物基纖維材料綠色加工技術起到良好的示范帶動作用，傳統化纖行業的結構調整和轉型升級將進入新的紀元。

　　 送出去、請進來、溝通交流構建人才團隊

　　 點石成金的技術，離不開以人為本的科研團隊建設。實驗室自獲批建設以來，明確了“完成NMMO為溶劑的新溶劑法纖維素纖維工程化技術的國產化開發，實現了我國纖維素纖維的高效綠色加工產業化”的實驗室重點技術開發目標，集中重點實驗室和依托單位的優秀人才資源，建立了一支由實驗室主任為技術總負責、應用基礎研究與工程化開發結合的復合型人才團隊。

　　 “三句箴言”道出了實驗室培養人才的秘訣——通過送出去、請進來、溝通交流。

　　 “實驗室一方面積極支持科技人員參加在職碩士、博士學位的學習，另一方面通過技能培訓、定期召開技術交流講座等，為科技人員提供學習和交流的平臺。” 孫玉山說，實驗室還制定了鼓勵發明、激勵創新的制度措施，如在ZL申請獲得授權后，會對每項發明ZL進行定額獎勵；成果產業化所創造的效益，一部分回報獎勵成果的創造者。利用一系列制度保證良好創新氛圍的建立，促進創新能力的不斷提高。

　　 生物基纖維一般采用農、林、海洋廢棄物、副產物加工而成，是來源于可再生生物質的一類纖維，體現了資源的綜合利用與現代纖維加工技術完美融合，產品親和人體，環境友好，并有特有的功能，引領新的消費趨勢。其中，再生生物基纖維以針葉樹、木材下腳料、毛竹、麻類、藻類、蝦、蟹等水產品和昆蟲等節肢動物的外殼為原料，原料廣且環保自然。合成生物基纖維采用農林副產物為原材料，經發酵制得生物基原料，制得生物基PTT、PDT聚酯，它們都是極具發展前景的紡織材料。

　　 孫玉山介紹道，在學科與專業配置上，按照實驗室的研究方向，在生物源高分子聚合、紡絲、成形機理研究、纖維應用開發、工程技術開發等重要研究領域，組建了創新團隊，通過對外招聘、內部選拔、聯合培養等方式，完善了學科與專業配置。

　　 學科帶頭人的培養至關重要，實驗室通過建立和完善公正、公平的選拔、培養機制，一方面通過國內外招聘，引進全職或兼職的高水平學科帶頭人，更重要的是，通過加強內部人才出國進修或與國內高水平研究機構的合作等手段，結合具體的工程化項目實踐，培養重要研究領域的學科帶頭人。

　　 “實驗室還設立了專門項目培養學術新秀”，孫玉山說，實驗室每年撥出一定科研經費，主要用于資助具有學術潛力和創新精神的學術新秀，根據研究規劃遴選前沿性研究課題，鼓勵優秀中青年人才脫穎而出。

　　 搭建橋梁 提供生物源纖維技術服務平臺

　　 成果從何而來？平臺建設無疑成為實驗室建設突破的一大關鍵。本著“突出已有的研究優勢，通過研究方向優化、整合以及資源優化配置，構建以生物源纖維制造技術為重點方向的研究平臺”的總體建設思路，在條件建設上，實驗室充分利用已有的硬件設施（儀器、設備、實驗室、試驗車間）基礎，通過專用設備的填平補齊，結合生物源纖維制造共性、關鍵工程技術創新需要，建設了相關試驗平臺。

　　 孫玉山告訴記者，建設8年來，實驗室平臺建設工作完成了生物源高分子原料研究包括生物源高分子的合成和改性、溶劑體系開發、漿粕預處理技術等，通過這些研究，實現新品種開發和性能優化。

　　 紡絲技術研究是生物源纖維開發的核心內容，根據不同的生物源高分子性質，采用熔體紡絲、干法、濕法、干—濕法紡絲、熔噴和溶噴等加工技術，制備出生物源纖維。

　　 利用依托單位在設備設計制造方面的優勢，以生物源纖維制造技術的工程化開發為目標，通過NMMO溶劑法纖維素工程化關鍵技術開發項目的運行，實驗室建立和完善了一條模擬工業化單元80噸/年的試驗線。對設備的溫度、速度、流量、壓力監測與控制系統進行了完善，實現了系統整體的自動化控制。利用該裝置，已進行大量的紡絲原液連續制備與輸送、紡絲、溶劑回收等工程化實驗研究，為千噸級示范線提供了準確的工藝、設備參數等主要技術依據。

　　 同時，生物源纖維制造技術試驗平臺具備了聚合、溶解、紡絲、牽伸、溶劑回收的功能，并具備了實現工程化放大試驗驗證的條件。

　　 在計算機模擬方面，建立了微細機加工實驗室，構建了計算機模擬設計與微細機電加工等噴絲板紡絲關鍵部件研制平臺。利用商業軟件，可對不同硬件、不同溫度場和力場中的聚合物溶液體系的傳質與傳熱、纖維成形進行模擬，從而指導實驗室科研開發過程中新設備和新工藝的開發。

　　 “如今應用開發也已形成鏈條，實驗室建立起了從纖維—織物設計—織物打樣到成品樣品的織物產品開發系統，包括絡絲、整經、漿紗、織造、染色到后整理的機/針織試驗系統，填補了國內化纖企業與后續紡織企業之間的技術空缺。” 孫玉山說，這條日趨成熟化的研究開發鏈條，無疑為下游企業正確使用新型纖維、開發后續應用工藝技術提供了一個公共服務的大平臺。