浆纸产业价值链：纤维素与纤维素纤维的高附加值利用
一、 纤维素与纤维素纤维
纤维素是大自然中最常见的有机物之一，广泛存在于植物细胞壁中。纤维素纤维是一种高分子材料，是造纸、纺织、医药、食品等行业的重要原材料。纤维素分为天然纤维素和人工纤维素。天然纤维素主要来自于木质、竹类等植物；人工纤维素是通过化学和物理方法将纤维素转化成可用于工业领域的高附加值产品。
随着科技的不断进步，在环保和可持续发展的大背景下，纤维素纤维的转化和高附加值利用具有重要的研究意义和发展的应用前景。
二、纤维素纤维高附加值细分
1. 再生纤维
是指用纤维素和蛋白质等天然高分子化合物为原料，经化学加工制成高分子浓溶液，再经纺丝和后处理而制得的纺织纤维。由于它的化学组成和天然纤维素相同而物理结构已经改变，所以称再生纤维素纤维。
1）粘胶纤维
粘胶纤维是人造纤维中的一种，产量在人造纤维中居首位。是中国产量第二大的化纤品种。主要是以天然棉短绒、木材、竹子、甘蔗渣、麦秆、芦苇、大豆和乳酪等为原料，经化学和机械加工而成。
（1）粘胶纤维制造方法：采用溶液纺丝法制备。首先，除去非纤维成分制得纤维素浆，先用18%的氢氧化钠溶液处理生产碱纤维素，再在密闭容器中以二硫化碳处理，形成磺酸纤维素钠，溶于4%-6%氢氧化钠溶液中成为粘液，将此粘液压过喷丝头抽丝，从喷丝头形成的粘胶细流进入含有无机酸、电解质的凝固浴中变成粘胶纤维。
（2）粘胶纤维的优点：手感柔软光泽好，粘胶纤维像棉纤维一样柔软，丝纤维一样光滑；吸湿性与透气性比棉纤维好，其吸湿性符合人体皮肤的生理要求，可以说它是所有化学纤维中吸湿性与透气性最好的一种；染色性能好，有光滑凉爽、透气、抗静电、防紫外线，色彩绚丽，染色牢度较好等特点。所以粘胶纤维比棉纤维更容易上色，色彩纯正，色谱也最齐全；普通粘胶纤维的性能与棉纤维相比，强度、延伸、耐光与耐化学性、湿态强度和耐磨性、弹性、尺寸稳定性等均较差。织物易折皱且不易恢复；耐酸、耐碱性也不如棉纤维；具有棉的本质，丝的品质。是地道的植物纤维，源于天然而优于天然。广泛运用于各类内衣、纺织、服装、无纺等领域。
2）富强纤维
俗称虎木棉、强力人造棉。它是变性的粘胶纤维。
（1）制造方法：用纤维素浆粕与二硫化碳和烧碱反应，制成纤维素黄酸钠，这种纤维素的衍生物能在稀碱中溶解，溶解后的溶液像胶水一样，粘度很大，因而被命名为"黏胶"。黏胶遇酸后。纤维素又重新析出，产品称为粘胶纤维。
（2）富强纤维同普通粘胶纤维(即人造棉、人造毛、人造丝)比较起来，强度大，富强纤维织物比粘胶纤维织物结实耐穿；缩水率小，富强纤维的缩水率是粘胶纤维的一半；弹性好，用富强纤维制做的衣服比较板整，耐折皱性比粘胶纤维好；耐碱性好，由于富强纤维的耐碱性比粘胶纤维好，因此富强纤维织物在洗涤中对肥皂等洗涤剂的选择就不像粘胶纤维那样严格。
2. 人造纤维
用木材、草类的纤维经化学加工制成的粘胶纤维。
1）铜氨纤维
将棉短绒等天然纤维素原料溶解在铜氨溶液中，制成浓度很高的纤维素浆，在凝固浴中铜氨纤维素分子分解再生出纤维素，生成的水合纤维素经后加工即得到铜氨纤维。溶液从喷丝头喷出与水溶液一起从纺丝漏斗中流下，将棉短绒溶解成浆液纺丝制得的人造丝。
（1）铜氨纤维的外观和手感与蚕丝类似，赋予柔韧性，弹性和悬垂性，面料手感柔软，光泽柔和，有真丝感。丝质精细优美，但成本较高。
（2）铜氨纤维的吸湿性与黏胶纤维接近，在相同的染色条件下，铜氨纤维的染色亲和力较黏胶纤维大，上色较深。
（3）铜氨纤维的干强与黏胶纤维接近，但湿强高于黏胶纤维，耐磨性也优于粘胶纤维。
（4）铜氨纤维细软，光泽适宜，常用做高档丝织或针织物。吸湿性好，极具悬垂感，性能近似于丝绸，符合环保服饰潮流。其他性质类似于粘胶纤维。
2）醋酯纤维
是一种半合成纤维材料，与粘胶纤维有所不同。在醋酯纤维中，纤维素环上的羟基大部或全部被乙酰化。
（1）制造方法：醋酯纤维是将纤维素以醋酸作为溶剂，乙酸酐作为乙酰化剂，在催化剂作用下进行酯化，加入过量水终止反应，使乙酸纤维沉淀下来形成纤维素醋酸酯，溶解在三氯甲烷的浆液中经过纺丝获得三醋酯纤维。如将纤维素醋酸酯局部皂化，则获得溶于丙酮的纤维素醋酸酯，纺丝后所得纤维称二醋酯纤维。
（2）醋酸纤维素的特点：作为多孔膜材料，具有选择性高、透水量大、加工简单、在稀酸稀碱溶液中安定，易于染色及洗涤等；耐日晒能力好，超过锦纶、粘胶纤维及棉纤维，受热时先软化变形，后缓缓燃烧，并有助燃性。但较不易传热，耐张力较低，因此市售衣类以再生纤维与棉或合成纤维混合纺织，以弥补其缺点。
3）人造蛋白纤维
用动物或者植物蛋白质为原料制成的，主要以大豆蛋白质纤维、花生蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维等品种。纤维中的成纤物质是由再生天然蛋白质构成的，是类似蜘蛛丝一样强度和弹性的纤维。再生蛋白质纤维多依托于一定的基体(如聚丙烯脂、聚乙烯醇等)经纺丝而成，可分为再生植物蛋白纤维与再生动物蛋白纤维。
（1）蛋白纤维特点：手感轻柔滑爽，酷似羊绒，保暖性高于脂纶，悬垂性优于蚕丝；有较好的吸湿和导湿性，较好的强度和延伸性，透气性高于蚕丝，可洗性比晴纶和蚕丝好；摩擦因数小，抗静电性能优于合成纤维；回潮率高于棉且大于合成纤维。因此蛋白纤维同时具有天然纤维和合成纤维的物理机械性能。
（2）用途方向：该纤维单丝纤度细、比重轻、耐酸耐碱性较好，蚕丝般的优雅光泽、棉纤维的吸湿和导湿性及穿着舒适性、羊毛的保暖性；具有良好的弹性和柔软性，穿着舒适，可用于纺织制内衣；而其高强、质轻等优良性能非常适于制作防弹衣、宇航服等；与人体有“兼容性”，可用于医疗方面，另外，还可用作结构材料和复合材料，应用于桥梁、高层建筑和民用建筑等。
3. 高湿模量再生纤维素纤维与人造纤维
20世纪中叶，粘胶纤维的传统工艺发生了重大变革，原用黄化、硫化的制造工艺改成溶剂法循环，无渗漏制浆工艺，不仅解决了生产环境污染的大问题，并且促使纤维产品更见柔软、光洁、高强、高模量、低收缩、悬垂性优良、吸放湿能力强等优点，新产品深受用户青睐。
1）Lyocell(莱赛尔)纤维
又称“天丝”，是一种无环境污染的再生纤维素纤维，被誉为21世纪的“绿色纤维”。
（1）特点：莱赛尔纤维是一种溶剂型纤维素纤维，原料来自木材，纺丝溶剂回收率可以达到99％，可以生物降解。它具有良好的亲水性、吸湿性和温控性，是目前干湿强力最好的再生纤维素纤维。
（2）莱赛尔纤维的制造方法是：将针叶树为主的木浆纤维素浆粕、水和溶剂NMMO(4-甲基吗啉-N-氧化物)混合，加热至完全溶解，得到粘稠的纺丝液，然后通过干喷湿纺工艺制得纤维素纤维。在溶解过程中不会产生任何衍生物和化学作用，经除杂而直接纺丝，其分子结构是简单的碳水化合物。由于纤维素是组成所有植物生态细胞的天然聚合物，因而取材广泛且易于再生。
2）Tmcel纤维
是一种环保再生纤维素纤维。Tencel纤维采用溶剂法生产，其溶剂95％可以回收利用，因此生产过程中不会对环境产生任何污染。而Tencel纤维与传统粘胶纤维相比，湿强与干强无明显区别，可应用于各领域。另Tencel纤维可在泥土中完全分解，因此Tencel纤维被称作“2l世纪环保绿色纤维”。
（1）Tencel纤维在泥土中能完全分解，对环境无污染；整个生产系统形成闭环回收再循环系统，没有废料排放，对环境无污染，是环保或绿色纤维。
（2）该纤维织物具有良好的吸湿性、舒适性、悬垂性和硬挺度且染色性好，加之又能与棉、毛、麻、腈、涤等混纺，可以环锭纺、气流纺、包芯纺，纺成各种棉型和毛型纱、包芯纱等。因此该纤维不仅能运用于内衣的面料生产中，对于外衣成衣的面料运用也挺广泛。
（3）用途：在棉纺、绢纺、麻纺、毛纺设备上成功开发了系列纯纺、混纺、混并纱线，并广泛应用于高档休闲装、内衣、T恤、 毛衫等，成为市场上的热销品；以短纤／涤长丝双组分制成的特种复合纱，把长丝织物的挺括、悬垂性好、抗皱保形性好等优点与Lyocell纤维的手感柔软、吸湿透气、色泽亮丽的风格融为一体，在纺织和非织造布产业存在着巨大的开发应用潜力。
3）Modal纤维
称“莫代尔”，是一种新一代高温模量纤维素纤维，其原料来自于大自然的木材，使用后可以自然降解。其纺织品的废弃物可自行生物降解。在纤维生产过程中不产生类似粘胶纤维的严重污染环境问题，是21世纪的新型环保纤维。
20世纪80年代由奥地利兰精公司首先研发，是以榉木浆粕为原料，能生产环保型高强模量纤维，具有丝的光泽，麻的凉爽，吸水透气性均优于棉。国外类似Modal纤维的还有Tafecell、Richcel等产品。
（1）Modal纤维可与多种纤维混纺、交织，发挥各自纤维的特点，达到更佳的效果。Modal纤维面料吸湿性能、透气性能优于纯棉织物，其手感光滑、细腻、柔软，悬垂性好，穿着舒适，色泽光亮，是一种天然的丝光面料。尤其是超细Modal纤维织物轻薄、柔软。
（2）用途：用Modal纤维可以纯纺，也可以与棉及其他纤维混纺，丝光感强，具有良好的吸湿透气性，多次洗涤后仍能保持柔软和光亮的色泽。正因为莫代尔面料舒适，弹性好，透气性佳等特性，目前Modal纤维在内衣、T恤、裤料、毛衫等领域得到了广泛的应用。它被很多知名的内衣品牌用在了内衣生产中，也有越来越多的国内消费者喜爱莫代尔内衣。但是也因为这些特性，莫代尔面料用在成衣中的较少，因为它较难达到定型塑形的效果。适合与各种纤维混纺，能用作针织内衣、巾被、牛仔服装等产品，细旦莫代尔更具特色。
⒋竹纤维素纤维
将毛竹经天然生物制剂处理后所制取的纤维。以竹材为原料，在竹浆中加入功能性助剂，采用水解—碱法及多段漂白精制而成浆粕，再经湿法纺丝加工制成的纤维，经湿法纺丝加工而成。
1）竹纤维制造：竹浆纤维及浆粕是以竹子为原料，采用水解碱法及多段漂白精制而成浆粕，再由化纤厂变性为可溶性粘胶纤维素纤维，因此可称为竹子再生纤维素纤维。
2）特点：纤维细度、白度与普通精漂粘胶接近，强力较好，且稳定均一，韧性、耐磨性较高，可纺性能优良。竹纤维横截面充满了各种微小的缝隙和空洞，其性能与粘胶纤维相类似，使该纤维织物具有良好的吸湿性和透气性。竹纤维一个最大的特性是具有天然抑菌性能，能有效抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等菌类的繁殖。而且用它制成的织物对紫外线也有很好的屏蔽作用。其悬垂性和染色性能也比较好，有蚕丝般的光泽和手感，且具有防臭、防紫外线功能。
3）用途：竹纤维天然具有杀菌，抑菌的效果。在卫生巾、纸尿裤、口罩、护垫、食品包装等方面具有无比广阔的应用前景；竹纤维产品天然的抗菌功能，产品不需添加任何人工合成的抗菌剂，不会引起皮肤的过敏现象，竹纤维纱布、竹纤维创可贴、竹纤维手术衣、护士服、毛巾、内衣、袜子等一系列的产品；竹纤维吸湿及放湿性能较好，手感柔软舒适。特有的抗菌性能，可用于制作床上用品。
5. 甲壳素纤维
广泛存在于虾、鳖等水产品和昆虫等节肢动物的外壳中，也存在于菌类、藻类的细胞壁中。粘胶基甲壳素纤维是以甲壳素、壳聚糖与纤维素混合通过常规的湿纺工艺制成的纤维。它具有生物活性、生物降解性和生物相容性，具有优良的吸湿保湿功能。采用甲壳素纤维与棉混纺的织物服用除臭的功能，在保健服饰应用开发方面有着广阔的发展前景。
6. 维劳夫特(Viloft)纤维
纤维具有扁平型截面和细微沟槽和孔洞，在混纺时，经过特殊设计，细纱截面会形成许多空气囊，从而柔软、保暖，产品易将湿气、污水排出，制成服装轻盈、清爽，水洗40℃以下不会变形，褪色。
纤维细度2.4dtex×38mn，可与棉、涤纶、羊毛、羊绒、腈纶、Lyocell等纤维混纺，经针织、机织制成保暖内衣、服饰、休闲服、家居服等。
三、纤维素纤维的性质和应用
1. 物理性质
纤维素纤维具有优良的力学性能，如高强度、高模量等。此外，纤维素纤维还具有优良的化学性能，如耐腐蚀、耐氧化等。这些性质使得纤维素纤维在许多领域中具有广泛的应用。
2. 化学性质
纤维素纤维的化学性质使其能够进行多种化学反应，如酯化、醚化、接枝等。这些化学反应可以改善纤维素纤维的性能，拓展其应用领域。
3. 应用领域
纤维素纤维在造纸、纺织、医药、食品等领域具有广泛的应用。在造纸领域，纤维素纤维被用于制作纸张、纸板等。在纺织领域，纤维素纤维被用于制作服装、床上用品等。在医药领域，纤维素纤维被用于制作药物载体、生物材料等。在食品领域，纤维素纤维被用于制作食品添加剂、膳食纤维等。
4. 纤维素的高值利用
1）生物能源：将天然纤维素转化成生物质燃料，是一种绿色环保的能源利用方式，可以有效减少化石燃料的使用和二氧化碳排放，同时促进农业废弃物和林业废弃物的综合利用。目前，生物质能源已广泛应用于发电、采暖和工业生产等领域。
2）食品和药品：天然纤维素在食品和药品领域的应用也越来越广泛。例如，纤维素可用于食品、保健品、药物等领域的添加剂，同时也可以作为药物胶囊的外层包裹材料。
3）化学品：天然纤维素还可以转化成化学原料，用于生产化学品、胶粘剂、涂料、油墨等产品。
4）纤维素酶：纤维素酶是用于分解纤维素的酶类，可以用于生产各种纤维素型产品，同时也是生产生物质燃料的重要酶类。
5）高分子材料：天然纤维素转化成的高分子材料，例如纤维素酸甲酯和纤维素醋酸酯，可以制备各种高分子材料，例如塑料、纤维、薄膜、哑粉等。
四、纤维素纤维的高附加值利用市场价值研究
1. 高附加值产品类型
纤维素纤维的高附加值利用产品包括差别化纤维、高性能复合材料、生物医学材料等。这些产品在市场上具有较高的附加值。
2. 市场价值分析
（1）差别化纤维
差别化纤维是指通过化学改性或物理改性等方法获得具有特殊性能的纤维素纤维。差别化纤维在市场上具有较高的附加值，如高强力纤维、防水纤维等。
（2）高性能复合材料
高性能复合材料是指以纤维素纤维为增强相，与树脂、橡胶等基体复合而成的高性能材料。这类材料具有优异的力学性能和化学性能，广泛应用于航空航天、汽车等领域。
（3）生物医学材料
生物医学材料是指用于人体或动物体内的医用材料。纤维素纤维具有优良的生物相容性和可降解性，可作为生物医学材料的原料，如药物载体、组织工程支架等。
3. 市场前景预测
随着科技的不断进步和人们环保意识的提高，纤维素纤维的高附加值利用市场前景广阔。预计未来几年，纤维素纤维的高附加值利用市场将保持快速增长态势。同时，随着新产品的不断开发和应用领域的拓展，纤维素纤维的高附加值利用市场将不断扩大。
五、纤维素纤维的未来与发展
纤维素是地球上最丰富的有机聚合物，再生纤维素原料有棉短绒浆粕、榉木、杉木浆粕、竹浆粕、松木、杉木、桑木、柞木、麦桔、稻桔、玉米秸、甘蔗秸、高粱秸、芦苇桔等等。通过添加溶剂，不同的原料制成不同的纤维素纤维。在纺织服饰、家纺二大领域广泛应用，可与天然纤维、功能性纤维混纺、交织，发挥其强度高。
国内外很多高校、科研院所、企业还在积极研发纤维素纤维新品种：在粘胶纺丝中混入产生负离子的矿物质，如硅藻土、电气石等，利用复合纺丝或注射法，母粒法等技术制成负离子粘胶纤维；以粘胶纤维为主体开发多种阻燃、防辐射、抗静电纤维；生物质纳米纤维素纤维，具有碳中性、可再生、可持续性及无毒、无污染、生命周期长等特点；利用离子流溶解纤维法技术，离子液使用温度小于100℃，开发新型再生纤维Lonel，离子液回收率可达99%。
纤维素纤维的高附加值利用市场具有巨大的潜力和广阔的前景。通过对纤维素纤维的深入研究，开发出更多具有高附加值的产品，将有助于提高纤维素纤维的应用领域和市场竞争力。同时，加强产学研合作和技术创新，将为纤维素纤维的高附加值利用市场提供更强大的技术支持和推动力。
