idata_玉米纤维的研究进展_魏小娅

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1、iData_玉米纤维的研究进展_魏小娅2003年12月第26卷第12期重庆大学学报JournalofChongqingUniversityDec.2003Vol.26　No.12　　文章编号:1000-582X(2003)12-0145-04玉米纤维的研究进展魏小娅1,2(1.重庆大学重庆市环境工程研究中心,重庆400044;2.重庆大学科研处,重庆400044)摘　要:我国为世界上位居第二位的玉米产量大国,研究和发展玉米纤维在我国具有重大意义。但是,玉米纤维的研究和开发在国际上处于初期阶段,还存在一些问题,如规模小,成本高,进入市场的产品

2、极少,因此降低成本是为要务。为此,通过研究玉米纤维概况、技术路线(包括纤维原料高分子聚丙交酯的合成研究等)和性能,认为玉米纤维具有透明度高,热稳定性好,着色性能好,完全生物降解等特性,具备生态循环特点,是一种新型的可持续发展的绿色环保纤维,可以从聚合与成型等方面进行系统研究和技术攻关。关键词:玉米纤维;聚丙交酯;环境材料中图分类号:S513文献标识码:A　　世界经济赖以依存的石油资源和矿物能源,由于不能再生,随着广泛的开采与利用,会导致能源枯竭。据估计全世界每年要消耗2.7亿t左右的石油和天然气,预计石油大约只够供开采80年,天然气70年。

3、用作能源和化学制品原料的资源短缺,价格上扬,争夺资源的战争逐渐频繁,已经成为不可回避的事实;寻找新能源,研制可再生新材料,维持全球经济持续发展,已经成为各国科学与工程界极力工作的目标。因此,1999年8月,美国总统克林顿发布了一项命令,要求研究者向着用植物材料作为燃料和原材料替代矿物资源的方向努力。此外,由于合成高分子材料的发展,化学制品应用领域的拓宽,全球当前的产量已经超过1.7亿t,废弃物达到1700万t以上,我国也有高分子材料废弃物多达140多万t。不可降解的高分子材料造成的“白色污染”,已经成为全球公害,因而谋求完全可降解的“绿色”

4、环保再生材料成为了当今材料领域研究的主流。“玉米纤维”就是其中之一。维织成的制品废弃后,借助土壤和水中的微生物作用,完全分解成植物生长所需要的二氧化碳和水[7],形成资源循环再生,因而玉米纤维不会对环境产生污染,是一种完全自然循环的可生物降解环保纤维。玉米纤维一词始见于1948年。那时,美国的V-C化学公司研发了一种称之为“维卡拉”的产品,是玉米蛋白质纤维。直至1957年,已经可以批量生产维卡拉纤维。之后,美国知名的谷物公司Cargill从玉米中生TM[5]产出非蛋白质聚合物,冠商品名为“NatureWorks”,最初的产量为3000t左右

5、,继之扩产到6000t。1997年,Dowpolymers公司看好这种玉米纤维的后期发展,便参与组建了Cargill-Dow公司,目前正在兴建14万t[5]的玉米纤维原料(高分子聚丙交酯)的生产工厂。正是由于这一做法在商品市场上是一个了不起的壮举,《科学美国人》将其评为2002年度全球50佳,成为企业先驱。美国Cargill-Dow公司采取的扩展战略,一是扩大自己的玉米纤维原料生产规模(控制该项技术),另一是原料输出并组建新的企业公司,开发新产品。1989年Cargill-Dow与日本的公司合资,由日本钟纺公司开发玉米纤维,1994年日本钟

6、纺公司与日本岛津制作所开发出的玉米纤维,冠商品名为“Lactron”;Cargill-Dow最近又与台湾远东纺织公司组成策略联盟,将其玉米纤维技术授权,这是该公司在亚洲授权的1　基本概况所谓玉米纤维就是以农业产品玉米为原料,在经过微生物发酵将玉米糖转化为乳酸[1〗,然后采用化学方法将乳酸合成丙交酯[2],再聚合成高分子材料[3-4],最后将其纺成丝,成为纤维[5-6]。用这种纤收稿日期:2003-08-13基金项目:重庆市重点攻关项目和国家“863计划”项目(2003AA32210),,,146重庆大学学报　　2003年第二个公司,构成亚洲

7、攻势。远东纺织公司授权的玉米纤维的商品名为“Ingeo”,在亚太地区销售。2　玉米纤维的技术研究状况2.1　玉米纤维切片的生产研究玉米纤维切片由高分子量的聚丙交酯经过造粒加工而成。高分子量的聚丙交酯由玉米发酵生产的乳酸经过聚合而成。该聚合过程一般采用缩合聚合方法进行(如图1)。图1　玉米纤维原料聚丙交酯生产示意图由玉米到乳酸是玉米经过糖化后再经乳酸菌发酵的生产过程。由乳酸到聚丙交酯一般经过二步法。先是乳酸经过催化合成丙交酯,再经过催化合成为聚丙交酯。对于玉米发酵生产乳酸,可以形成两种产物,一是左旋体,另一是右旋体,它们的生成主要是因其存在手

8、性碳原子所致,由于左旋体的热稳定性,更适合于后加工,要控制手性乳酸的生成,其关键是乳酸菌[7]。直至目前,人们还在不遗余力的寻找更高产率的乳酸菌,利用基因工程改造乳酸菌的尝试也正