国内外多样性功能纤维发展近况
□   全国特种合成纤维信息中心   罗益锋
    近期，本刊对聚苯硫醚纤维、连续玄武岩纤维等高性能纤维产业发展状况进行了专题报道，在上述领域之外，
部分差别化的功能纤维材料发展同样引人注目。目前，国外功能纤维产业正向品种多样、功能高效和用途广泛的方
向发展。其中，中空纤维分离膜、光导纤维和服装用多功能纤维已发展成大宗纤维品种；碳纳米管的产业化和应用
研究正在开辟“新战场”；聚乳酸纤维“一步发酵合成”法的成功应用，兼顾了成本降低和节能减排；各种改性材
料也在不断推进。抗菌、吸油、海水淡化……新功能、新应用不断涌现，在功能纤维家族“人丁兴旺”的同时，其
市场前景将更加广阔。

碳纳米管和纳米碳纤维正处于大规模产业化的前夜
　　●碳纳米管（CNT）  又称中空纳米碳纤维，有单壁（SWCNT）、双壁（DWCNT）和多壁（MWCNT）之分，其突出
性能是强度与模量高，可用作复合材料的增强体，同时又具有导电性和电磁波屏蔽功能，可用作储氢材料。
　　2009年底日本昭和电工公司在大分生产基地投入产能为400t/a的CNT产品生产设备，并采用新型原料和催化
剂。其中，型号为“VGCF-S”的CNT产品直径为80nm，主要用作锂离子电池正负极添加剂和开采海底油田用的复
合橡胶密封材料；另一种产品“VGCF-X”的直径为15nm，在川崎的百吨级装置上生产，由于纤维细化后其导电性
增强，故同等条件下的纤维添加量只有炭黑和碳纤维的1/5~1/10，该品种可用于半导体和硬盘部件的输送托盘、
汽车抗静电燃料罐、汽车或建筑物窗材以及ABS、PIM、PC等工程塑料和涂料添加剂等领域。该公司计划到2015年
使大分厂的产能至少达到1100t/a。
　　德国拜耳材料科学公司投资2200万欧元，建成了一座产能为200t/a的CNT新厂，此外，该公司在德国南部还
拥有产能60t/a中试设备。其“Baytubes”产品主要用于风力发电叶片、运输容器、体育用品及环保领域，预计该
产品在全球市场的年均增长率在25%左右。
　　最近，Alkema公司决定在法国建设400t/a的CNT生产厂，该厂全部采用生物质原料，计划于2011年投产。
而早在2006年，该公司就建成了20t/a的中试厂，生产MWCNT，主要用于增强热塑性树脂。
　　在应用方面，GSI Kureos公司与有沢制作所合作，开发CNT分散膜、预浸料和增强树脂，主要应用于能源、
汽车和飞机制造领域；尤尼吉卡公司利用CNT提高聚芳酯（PAR）树脂“聚合物U”的产品档次，开发出了防静电
产品“PVX系列”，主要用于光学传感器的密封部件、半导体元件输送盘等领域；德国Smithers Rapra Technology
公司用MWCNT来增强天然橡胶，效果比面炭黑有明显提高。
　　●纳米碳纤维（NF）  国外有近20所大学和科研院所研制出了多种NF，其品种有纤维素、尼龙6、聚酰亚胺
（PIM）、聚酯、聚苯硫醚、脱乙酰甲壳质、聚乳酸、酚醛、芳酰胺、聚丙烯腈（PAN）、碳纤维、活性炭纤维和二氧
化硅等，制造方法以静电纺丝和海岛纺丝为主。东丽已建成世界最大的尼龙6-NF生产线，采用特殊的熔纺工艺，
单丝直径10nm，长丝数多达140万根。
　　帝人采用海岛纺丝分割纤维技术，制成强度高达4.8cN/dtex、直径约700nm的纤维，可用作运动衣和高尔夫
手套。群荣化工开发出了平均直径为100nm的PIM-NF，可用于增强尼龙6或PIM，也可用于粘合剂、滤材、电容器
隔膜、电子部件包覆和橡胶或水泥增强材料等领域。

光导纤维专用化研究活跃
　　光导纤维有石英和塑料两种材质，前者主要用于传导千米级的光通信，例如海底光缆，目前全球已铺设37万
km光缆，连接了175个国家和地区。而塑料光纤有两类：阶跃型（芯鞘型）和梯度型（折光指数渐变型），阶跃型
主要用于百米内的信息传输，如计算机网络、装饰品、医用窥镜、照明、大型显示屏幕、各种传感器（测量温度、
压力、流量、色泽等）、光电开关、光敏电阻、路标等；梯度型可用于传导激光，传导距离较远，适用于信息高速
公路。今后的发展方向是提高塑料光纤（POF）的耐热性、选择最佳传输波长、实现细径化和功能化。
　　日本室兰工业大学开发出了聚芳酯光纤新品种，适用于车载LAV、光互联和光电传感器等。日本旭硝子公司与
庆应大学共同开发出了光传输速度比PMMA-POF高10倍的非晶质透明全氟树脂光纤，其性能优于石英光纤，适用于
办公室和家庭的局部通信网络，可传输高清晰度的电视图像等信号，现正与北京邮电大学合作开发中国市场。
　　法国Optech、CTT集团CDCQ及JB Martin and LxSix公司的光学、纺织和复合材料研究中心，致力于研发光
学纤维在纺织结构中进行整合和应用的可能性，研究领域主要包括：①导光织物；②含有光学纤维的复合材料；③
光学纤维在复合材料制造中的应用。目前已经取得了一系列原创成果，今后将对这类硅芯光学纤维进行应用实证。

中空纤维分离膜在水处理领域风光无限
　　受世界范围内水资源短缺的影响，节能型海水淡化和处理技术已成为研究和市场开发热点。膜分离技术因其效
率高、节能、占地面积小等优势，近年来发展迅速，而节电型新一代海水淡化系统更是引起世人注目。
　　●东丽  日本神钢环境Solution、东丽和日立Plant Technology等公司与山口大学合作，进行新一代海水淡
化系统的实证试验。东丽还与新加坡Hyfiux公司签订了一份长达25年的协议，在阿尔及利亚建设世界最大的海水
淡化工程，日产淡水50万m3。项目引进东丽的中空纤维反渗透膜（RO）装置，并由Hyfiux公司进行工厂设计、
建设和运行管理。此外，东丽还与中国蓝星（集团）公司合作成立了“蓝星东丽膜科技（北京）有限公司”，投资
5亿元建设RO膜工厂，包括引进最先进的高速聚酰胺复合制造设备和元件的自动化卷绕机。一系列合作计划的实
行使得东丽在日、美、中三国的RO膜元件总产能快速扩大。
　　●东洋纺  是世界最大的海水淡化用RO膜生产企业，该公司产品采用三醋酸纤维素作为材质，与聚酰胺类膜
相比，具有抗氯性高、杀菌后不易堵塞膜孔的优点，在中东部分国家的市场占有率达到50%以上。最近该公司开发
出了一种两端开口型的中空纤维RO膜，可以减少流过中空部的透水流动压损，并大幅度提高造水能力，该产品将
在位于沙特的大型海水淡化设施中应用。此外，东洋纺还开发出了新型亲水性聚醚砜（PES）中空纤维超滤（UF）
膜，可实现对自来水中的混浊物及菌类的过滤，其耐水生物和耐药品性能优良，已应用于日本水处理能力最大的江
山净水厂，日产8万m3净水，该产品未来将进入美国市场。东洋纺还与Kubota公司合作，计划将该产品应用于膜
生物反应器（MBR）废水处理系统中。此外，该公司还打算扩大位于岩国的RO膜元件生产线。
　　●可乐丽  新近开发出一种亲水性的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜，该材料强度比聚砜（PS）膜高，不易附
着污染物，丰富了该公司以中空纤维MF和UF膜为主的产品结构。随后该公司利用此材料开发出了镇流水处理系统，
计划介入超纯水制造、回收和饮用水生产；工业废水处理及回收和海水处理等领域。
　　●三菱丽阳   是日本MBR中空纤维分离膜的主要生产厂家之一。继2009年该公司丰桥事务所的PVDF膜产能
实现翻番后，2010年该公司计划在此基础上再扩大2倍，到2015年实现产能扩大10倍的目标。该公司正瞄准中
国的废水处理市场，在大连已拥有膜元件的组装厂。此外，三菱丽阳还与日东电工合作，在美国成立了 “Casid
Technology” 技术开发公司，将其中空纤维微滤膜（MF膜）与日东生产的RO膜组合起来，开发MBR和海水淡化
处理技术，并计划参与位于新加坡的世界最大的MBR工程。
　　●旭化成   与美国大型水处理厂家Pool公司合作，其中空纤维滤膜“Microzer” 占据了相当大的自来水处
理市场份额。旭化成在浙江杭州设立了分离膜元件工厂，生产的MF膜、UF膜和MBR已在70家多家单位实现了应
用，水处理量达到100万t/d以上。由于市场供不应求，旭化成计划将位于日本的富士厂的中空纤维膜元件产能由
目前的3万只/a在2011年提高至4万～5万只/a。

聚乳酸纤维已进入实用化阶段
　　聚乳酸（PLA）纤维是由生物原料制成的可降解纤维产品，可用作服装、家庭用品、滤材、擦布、复合材料、
药物包装、工业纸巾和吸收性缝合线等。
　　●生产情况   Naturework公司是生产PLA纤维的主要企业之一，目前已向多个国家转让其生产技术，如韩国
的Huvis公司现已可生产短纤维与复丝，用于服装、室内用品及汽车内装饰；国内有一家化纤厂家也取得了
Naturework颁发的首个纺粘非造布许可证，生产卫生和医疗用品、购物袋及多种纺织品；美国Palmetto Synthetics
公司拓展了Naturework的产品结构，把触角伸向了非织造布和服装领域；比利时DS纤维公司则利用Naturework
纤维生产非织造布风景纺织品及展览会用地毯填料。
　　●纤维改性   日本帝人公司自2006年起便开发出了世界首创的聚L-乳酸与其异构体聚D-乳酸的混合物纤维，
该材料具有高度稳定的立体复合结构，熔点高达210℃，商品名为“Biofront”，中试装置产能为200t/a。2009年
帝人公司在丰田汽车公司内兴建了一座1000t/a的PLA纤维生产厂，并计划于2010年将产能计划扩大至1万t/a，
产品主要用于汽车用织物和暴露于高湿度环境下的纺织品。
　　●技术革新   韩国科学技术院与LG化学公司最近成功地开发出了经一步发酵直接制得PLA的方法，其工艺不
仅节能还可削减生产过程中的CO2排放。

其他纤维品种各显其能
　　1.金属离子改性脱乙酰甲壳质纤维
　　甲壳质纤维是一种具有抗菌止血功能的老纤维品种，作为人体缝合线具有自吸收功能。为了进一步提高其抗菌
性能，我国已有科研人员研制出了用ZnCl2和CuSO4·5H2O水溶液分别处理的甲壳质纤维，使一级胺与Zn2+或Cu2+
螯合，从而大大提高了其抗菌性。
　　2.聚丙烯酸盐纤维
　　日本东洋纺公司正加速拓展聚丙烯酸盐高吸湿发热纤维“Moiscare”在医疗领域的应用。目前该纤维已在手术
保温布领域实现应用，可防止患者因麻醉引起的机体耗氧量增加和出血量增多等病症。此外，该公司生产的2种高
吸湿发热纤维“Moisfine”和“Cellfine”，可分别用于吸附异味和甲醛，主要用于衣料和产业用织物。此外，东
洋纺还开发出了可用于过滤霉类、菌类和流感病毒的纤维新品种“Biofilter”，其非织造布经银离子处理后，可用
于制造防止病毒和花粉侵入的口罩等用品。预计今后该公司在世界范围内的同类产品市场份额将由目前的30%提高
至50%。
　　3.活性炭纤维
　　活性炭纤维（ACF）按原丝类型来分，共有4种，分别为聚丙烯腈（PAN）系、纤维素（CLL）系、沥青（P）系
及酚醛（PN）系。
　　东洋纺公司的纤维素系ACF应用最为广泛，其在日本国内的挥发性有机化合物（VOC）回收和溶剂回收装置方
面的市场占有率已达到50%左右，产品有毡状、蜂窝状和瓦棱纸状，主要面向喷漆、大型计算机的臭氧过滤器、太
阳能和锂离子电池、排水处理、空气湿度调节机、乙酸乙酯溶剂回收和催化燃烧装置等领域。此外，我国对溶剂回
收装置的需求量也在不断增长，鞍山塞诺达公司的沥青基活性炭纤维产能达到50t/a，其毡状产品已在国内部分溶
剂回收装置中实现应用，现正进行除臭剂、除臭床垫及口罩等用品的开发。
　　4.吸油材料
　　日本三井化学公司最近成功开发出了世界首创的聚丙烯中空纤维纺粘非织造布吸油材料，吸油能力为纤维自重
的12倍。由于中空纤维具有较大的浮力，使得该产品能够胜任水域范围内油料泄露事故处理的需求。该产品中空
率约20%，吸油率比原有产品高20%。
　　5.吸音和隔音材料
　　过去国内外开发的吸音和隔音非织造布多使用聚对苯二甲酰对苯胺（PPTA）纤维，而日本帝人公司最近开发出
了一种廉价的聚酯（PET）纵型非织造布“V-Lap”，可用于汽车噪音治理领域，它比普遍使用的杂毛毡轻80%，有
利于实现汽车的减重。目前已有汽车公司对该材料进行评价，预计到2012年将正式应用。
　　6.蓄热保温和发热蓄热纤维
　　保温纤维主要是靠混入纤维中的碳化锆（ZrC）微粒吸收可见光能量并反射人体产生的红外线达到保温的目的。
尤尼吉卡纤维公司的蓄热保温纤维“Thermotron”是一种在PET纤维内部混入ZrC微粒的芯鞘型复合纤维，该公司
最近开发出的“Thermotron-X”纤维，增强了纤维的吸湿发热性，该纤维可与粘胶纤维或羊毛混织，吸收人体产生
的水蒸汽和汗并将其转变为热能，适用于运动服装领域；日本塞连公司也开发出了面向运动衣、内衣、寝具、连裤
袜及农用网等领域的发热蓄热纤维“Feel thermo”，在阳光照射10min后，衣物内温度比标准涤纶制衣物高4℃左
右。该纤维同样是PET芯鞘型纤维，芯材含ZrC微粒，可吸收太阳光，由于纤维外部包覆PET使得热量难以散发，
其保温作用更好，同时还能满足纤维染色方面的需求。