全球產(chǎn)量最大的生物基纖維要數(shù)生物基聚酯纖維，其中生物基PTT和PDT纖維由于其優(yōu)良的性能及應(yīng)用使其在近年來(lái)快速發(fā)展，受到了高度的關(guān)注。

一、生物基PTT纖維

　　生物基PTT纖維將其他各種纖維如滌綸、錦綸的優(yōu)良性能集于一身，成為生物基纖維的新星，受到全球的關(guān)注。

　　1、原料

　　生物基PTT纖維與石油基PTT纖維不同的是采用了經(jīng)生物法制得的1,3-PDO。該方法總費(fèi)用比制備石油基1,3-PDO要便宜25%。隨著有限石油資源的過(guò)度使用及石油價(jià)格的逐步增長(zhǎng)，生物合成法生產(chǎn)1,3-PDO備受全球關(guān)注。與傳統(tǒng)化學(xué)合成法相比，生物法具有原料來(lái)源可再生、反應(yīng)條件溫和、選擇性好，副產(chǎn)物少，環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。

　　DuPont公司與Genencor公司合作采用微生物發(fā)酵法制備了生物基1,3-PDO并成功投入生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)各企業(yè)和高校也開(kāi)始投入生物基1 ,3-PDO的技術(shù)研發(fā)，如清華大學(xué)，大連理工大學(xué)，華東理工大學(xué)、江南大學(xué)等等，已經(jīng)取得了階段性的成果。目前生物法制備1,3-PDO主要有以下幾種方法:

　　(1)甘油轉(zhuǎn)化法

　　甘油轉(zhuǎn)化法是甘油在厭氧條件及菌類(lèi)(如檸檬菌、丁酸梭狀芽抱桿菌、肺炎桿菌、乳酸桿菌屬等)作用下轉(zhuǎn)化為1,3-PDO。而對(duì)于甘油價(jià)格較高的國(guó)家，采用甘油直接制備1,3-PDO的方法成本較高。因此，更低成本的方法如以葡萄糖為底物或生物柴油轉(zhuǎn)化法相繼出現(xiàn)。

　　(2)葡萄糖轉(zhuǎn)化法

　�、僖徊椒�:杜邦公司與Genencor公司合作開(kāi)發(fā)了生產(chǎn)生物基1,3-PDO的一步法，以葡萄糖為底物在基因工程菌的作用下轉(zhuǎn)化為1,3-PDO,該法提高了生產(chǎn)效率，可大大降低生產(chǎn)成本。

　　②兩步法:清華大學(xué)提出了以甘油為底料，葡萄糖為輔助底物的生產(chǎn)工藝，葡萄糖在耐高滲酵母的作用下轉(zhuǎn)化為甘油，再由克雷伯氏肺炎桿菌將其轉(zhuǎn)化為1,3-PDO。大連理工大學(xué)采用玉米為原料，經(jīng)兩步法發(fā)酵生產(chǎn)1,3-PDO。

　�、凵�物柴油轉(zhuǎn)化法

　　每噸生物柴油大約副產(chǎn)100kg甘油，因此由生物柴油得到的粗甘油再經(jīng)生物發(fā)酵制備1,3-PDO具有一定的成本優(yōu)勢(shì)。2011年， 江蘇盛虹集團(tuán)與清華大學(xué)合作，以生物柴油副產(chǎn)物甘油為原料生產(chǎn)1,3-PDO,建成了3萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)裝置。

　　生物基PTT由對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)或精對(duì)苯二甲酸(PTA)和生物基1,3-PDO聚合而得，再經(jīng)熔融紡絲或靜電紡絲得到生物基PTT纖維。其聚酯合成工藝大致可分為以下兩種:

　�、僦苯吁セ�法(PTA法):該方法以PTA和1,3-PDO為原料，在催化劑的作用下發(fā)生酯化反應(yīng)，得到中間的產(chǎn)物BHPT,然后進(jìn)一步進(jìn)行縮聚 反應(yīng)制得PTT。

　�、邗ソ粨Q法(DMT法):對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)與1,3-PDO進(jìn)行酯交換，酯交換在140 ~ 220°C進(jìn)行，采用Ti系催化劑，先脫除甲醇，升溫至270°C并減壓到5kPa進(jìn)行縮聚，制得PTT。

　　與DMT法相比，PTA法生產(chǎn)成本較低，工藝成熟、合理，生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生水比甲醇更容易處理，回收過(guò)程更簡(jiǎn)化，并能減少環(huán)境污染。因此，直接酯化法是大規(guī)模制備PTT的主要方法。

　　3.性能

　　PTT纖維的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)呈光滑條形狀，且光反射、折射較強(qiáng)，纖維光澤較強(qiáng);表面有空隙，有一定的導(dǎo)濕、透氣及保暖性;可制成各種不同截面形態(tài)的纖維產(chǎn)品，還可在制造過(guò)程中直接加工成有色PTT纖維，方便選用。

　　PTT纖維的"Z"型螺旋結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)于其他纖維高彈性和良好的回彈性能。由于PTT纖維具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使其可常壓染色，由于PTT特殊的結(jié)構(gòu)，染料更容易進(jìn)入纖維內(nèi)部，所以染色性能要優(yōu)于PET纖維。PTT纖維將各種纖維的優(yōu)點(diǎn)集于一身，如滌綸的抗污性，錦綸的柔軟性，腈綸的膨松性。與彈性纖維氨綸相比更易于加工，非常適合用于紡織服裝面料。

　　PTT纖維還有良好的熱穩(wěn)定性，抗褶皺性，抗靜電性，抗紫外線等。PTT纖維與其他纖維的性能比較見(jiàn)表2。

　　4、應(yīng)用

　　PTT纖維的優(yōu)良性能使其非常適合用于服裝面料。其良好的染色性和印花適應(yīng)性可用于生產(chǎn)各式各樣的染色面料，耐污性可使衣物更便于護(hù)理與清洗，其柔軟的手感與彈性，較低的吸水性以及良好的懸垂性可提高衣物的穿著舒適度。將PTT纖維與其它纖維混紡可得到更優(yōu)性能的制品。比如，PTT纖維與棉、粘膠、天絲、麻等纖維素纖維交織，其手感和抗褶性好，可用于針織內(nèi)衣、機(jī)織面料等。

　　PTT與桑蠶絲交織用于記憶面料，既彌補(bǔ)了桑蠶絲產(chǎn)品難打理的缺陷,又使其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了純化纖記憶面料。PTT纖維用于記憶面料可使其更輕薄,更柔軟親膚，更吸汗透氣。

　　PTT具有優(yōu)良的抗污性能，且抗靜電性好，可用于地毯的生產(chǎn)制造中。同時(shí)，PTT纖維也是可用于制備非織造布的良好材料,還可應(yīng)用于其他的領(lǐng)域，如床上用品、裝飾物、汽車(chē)腳墊、織帶等。目前，PTT纖維獨(dú)特的性能及優(yōu)點(diǎn)使其發(fā)展速度迅猛，發(fā)展前景十分良好。隨著對(duì)PTT纖維加工與應(yīng)用研究的不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏�加多元化�?/p>

二、PDT (生物基PET)纖維

　　PET纖維(滌綸)是合成纖維的重要組成部分，2017年中國(guó)的化纖總量已超過(guò)5000萬(wàn)噸，其中滌綸的產(chǎn)量約占總量的80%。滌綸在服裝領(lǐng)域、裝飾領(lǐng)域、民用織物及工業(yè)用織物領(lǐng)域都有著廣泛的用途。而大多PET纖維的原料由石油提取而來(lái)。全球?qū)�聚酯其及原料的大量需求與有限不可再生的石油資源形成了矛盾，限制了聚酯行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)巨大產(chǎn)量伴隨的廢棄物對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。因此，開(kāi)發(fā)可替代石油基聚酯的生物基材料成為了研究的熱點(diǎn)。

　　PDT (聚對(duì)苯二甲酸多組分二元醇酯)纖維就是一種生物基PET纖維 ，由聚對(duì)苯二甲酸多組分二元醇酯紡絲制得。

　　1.原料PET的原料為對(duì)苯二甲酸 (PTA)和乙二醇(EG)，目前各 大企業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了生物法制備這些原料的工藝。

　　(1)生物基對(duì)苯二甲酸

　　(2)生物基乙二醇

　　生物基乙二醇的制備方法主要有以下幾種:①生物質(zhì)水解發(fā)酵經(jīng)山梨醇制備EG。2005年， 我國(guó)長(zhǎng)春大成集團(tuán)公司率先實(shí)現(xiàn)了以該法制備EG的工藝(圖)，建成2萬(wàn)t/a的生物基EG中試裝置，2007年建成20萬(wàn)t/a的工業(yè)化示范裝置。該法制得的生物基二元醇為多組分混合醇，含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%左右的丙二二醇、丁二醇和戊二醇等多組分二元醇，用來(lái)制備PDT聚酯。②生物質(zhì)經(jīng)合成氣制EG：生物質(zhì)先經(jīng)氣化制得合成氣，然后再直接(或間接)合成EG。③生物Z醇化學(xué)法合成EG:首先采用生物質(zhì)發(fā)酵工藝制取乙醇，然后乙醇脫水制乙烯，再經(jīng)氧化制環(huán)氧Z烷，最后水合生成EG。還有其它方法如生物基乙二醛制乙二醇、纖維素催化轉(zhuǎn)化制乙二醇等。

　　2.合成工藝

　　生物基PET-般以生物基PTA或生物基EG為原料聚合而來(lái)。當(dāng)生物基EG為多組分二元醇時(shí)，得到的聚酯為PDT。PDT由生物基乙二醇與對(duì)苯二甲酸或?qū)Ρ蕉�甲酸二甲酯聚合得到，合成工藝主要是PTA法，包括酯化、預(yù)縮聚和終聚幾個(gè)階段。由于多組分-元醇的存在，與石油基聚酯相比，PDT的聚合過(guò)程和真空度都需要提升。聚酯合成后再經(jīng)過(guò)絲工藝制得PDT纖維，紡絲裝置可利用PET的設(shè)備完成。目前，PDT纖維在萬(wàn)噸級(jí)裝置上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。2010年，大成集團(tuán)與福建海天集團(tuán)展開(kāi)戰(zhàn)略性合作，致力于將PDT聚酯打造成為一種全新的"低碳、環(huán)保、綠色"的新材料。海天集團(tuán)推出了新型PDT纖維產(chǎn)品，名為Socorna®海天集團(tuán)與臺(tái)灣宏遠(yuǎn)興業(yè)展開(kāi)合作，后者負(fù)責(zé)紡絲及下游產(chǎn)品的加工與應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

　　3.性能與應(yīng)用

　　PDT纖維具有拉伸和回彈性，拉伸后可快速回彈至原狀，用于衣物中可提高其舒適合身性。與PET相比，PDT纖維的伸長(zhǎng)率更高，具有更柔軟的手感。

　　PET纖維同樣具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，可以常壓染色，且具有更高的水洗牢度和熨燙牢度。同時(shí)，PDT纖維具有比PTT和PET纖維更好的抗靜電性。PDT纖維也可與羊毛等天然纖維混紡，制得更優(yōu)良的面料。PDT纖維的原料之一可由生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化而來(lái)，降低了CO2排放，是低碳、環(huán)保、綠色的新型纖維材料，可用于服裝、裝飾材料、產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域。