摘要：聚酰胺纖維是最早實現了工業化的合成纖維，也是合成纖維第一大品種，目前聚酰胺纖維的原料來源高度依賴石油化工產品，可持續性亟待加強，因此原料可再生的生物基聚酰胺纖維引起了國內外的廣泛關注。本文分析了國內錦綸行業的生產現狀、生物基聚酰胺的研究現狀，闡述了發展生物基聚酰胺纖維的重大意義。

聚酰胺(PA)，俗稱尼龍，是指主鏈節含有極性酰胺基團(-CO-NH-)的高聚物。聚酰胺用作合成纖維時被稱為錦綸，是世界上最早的合成纖維品種，具有優良的耐化學腐蝕性能、耐磨損性能、力學性能，在服裝、家紡和工業用途領域應用廣泛。聚酰胺纖維品種繁多，目前工業化生產和應用最多的是PA66和PA6。錦綸紡織面料具有耐用耐磨、強度高、比重小、彈性好、不易蟲蛀等優點，一直受到廣大消費者的青睞。

我國錦綸生產亟需尋求新原料

我國的錦綸品種較多，以PA6為主，占PA纖維總量的比重為85%，其次是PA66，占PA纖維總量的13%。常見的PA合成方法有兩種，一種是二酸與二胺或γ-氨基酸的縮聚反應，如PA66由己二酸與1,6-己二胺縮聚制得;另一種是內酰胺的開環聚合，例如己內酰胺開環聚合制備PA6。PA6以己內酰胺為原料，2011年之前受生產技術限制，國內僅有4家己內酰胺生產企業，2012年以來，我國己內酰胺產業發展較快，生產能力和產量均實現了快速穩定增長，已經從2011年的60萬噸增長至2017年340萬噸，但仍在一定程度上依賴進口，自給率約為80%。

相比之下，PA66的原料己二胺對PA66的發展造成了極大限制，己二胺由己二腈加氫制得，而己二腈的關鍵生產技術和專利都被外國企業控制，國內無生產，己二腈完全依賴進口，相當我國PA66產業被扼住了喉嚨。己二胺的生產主要為一些大型跨供公司壟斷，而我國的合成、紡絲技術及相關設備也相對落后，錦綸的原料、切片和短纖進口比例高達80%，因此PA66的生產極度受限。

二元胺是生物基PA單體合成的重要原料，但目前二元胺的生產高度依賴于石油化工產品，全球石化資源日益匱乏背景下，PA原料匱乏，導致聚酰胺在合成纖維領域被很多其他材料替代。而高性能PA材料的市場需求一直在擴大，尋找新的制備原料和技術，對于國內外的PA纖維產業都具有非常現實的意義，尤其是國內，從根本上改善化纖的原料來源，能夠促進我國打破國外專利壟斷，提升我國纖維制備技術，促進錦綸產業的可持續發展。

國內外生物基聚酰胺纖維的研究現狀

生物基PA是指相對于傳統石化法制得的PA，使用葡萄糖發酵法或蓖麻油裂解法等生物法合成加工得到的PA，將其經過紡絲、后處理得到的纖維成為生物基PA纖維。

隨著人們的可持續觀念持續加強，傳統的以石油為原材料合成的P纖維受到挑戰，關于生物基PA材料的研究近些年取得了較大進展。已經出現了一些產業化的生物基PA產品，有完全生物基產品，如PA11、PA410和PA1010等，以及部分生物基產品，如PA10T，PA610和PA1012，具體見表1。

表1 一些已經工業化的生物基聚酰胺品種

(資料來源：中國知網)

目前較為成熟的生物基PA合成路線主要有葡萄糖生物發酵和蓖麻油裂解兩種工藝。蓖麻油是將蓖麻籽壓榨萃取的脂肪油，具有非轉基金因性和不可食用性，被稱為“綠色石油”，是較為理想的石油替代物，1945年研究人員發現了其高溫裂解產品，以其為原料的化學品開始投入生產。蓖麻油可裂解成11-氨基酸，進而縮聚成PA11;其還可以經水解、裂解、酸化等一系列反應生產癸二酸，再經過腈化、胺化處理癸二胺，癸二酸或癸二胺可與其他物質反應進一步縮聚，得到PA10T、PA1010、PA1012、PA410或PA610。我國首創的PA11和PA1010，被公認為最成熟的商業化的完全生物基PA品種。

葡萄糖是自然界中儲量最多的化合物之一，工業生產中多用玉米和馬鈴薯中所含的淀粉在淀粉糖化酶的作用下水解反應生成葡萄糖，將其發酵可得己內酰胺，縮聚后可制得生物基PA6，(見圖1)。葡萄糖也可以發酵得到己二酸、丁二酸等，作為制得PA46、PA66的原料。

圖 1 葡萄糖合成PA6工藝路線

（資料來源：中國知網）

關于生物基法合成PA的研究已經有幾十年的歷史，截至目前可以產業化的技術還不多。上海凱賽于2013年成功利用微生物將糖類轉化成戊二胺，并成功用1,5-戊二胺制得了生物基PA56。

生物基PA纖維與傳統的石化法制得的PA纖維具有基本相同的性能，其原料來自可再生物質，具有可持續性，部分可降解，具有環境優勢和資源優勢。雖然目前生物基PA的規模化生產還面臨著生產裝置經濟性差、生產成本高、生產裝置經濟性差等問題，但利用生物質資源制備高性能纖維材料是一個重要的趨勢，對于需求量較大的PA66、PA6等生物基單體的研究具有重大意義。

結語

聚酰胺纖維是合成纖維的第一大品種，性能優越，應用廣泛;原料供應不足對我國錦綸行業發展造成極大限制，且石油資源日益匱乏背景下，尋找新的聚酰胺纖維原料對錦綸產業具有重大現實意義;生物基聚酰胺纖維已經形成了兩種較為成熟的工藝路線，且一些生物基聚酰胺品種得到了產業化，進一步深入地研究生物基單體是一個重要趨勢。