易可安®纤维（ECO-AN®）介绍

秦治平 浙江安顺化纤有限公司

随着文明进步、科技发展，人们享受到了科技带来的便利，但同时科技对环境的影响也越来越明显。2021年，Peter S.Ross发表在Nature Communications期刊的文章中提到，在北极海域中发现塑料微粒污染物，其中92%是人造纤维，主要是涤纶纤维[1]。而早在2017年，Roland Geyer就花费大量的时间和人力统计了2015年全球塑料废物产生量，如图1所示，纺织行业造成塑料废物产生量达到4,200万t/a，该研究文章发表在了Science Advances期刊中[2]。除上述两位学者及其团队意识到塑料废物对地球环境的污染危害之外，也有很多普通民众、环保团体，甚至是各国政府开始关心此议题，因此对于从事人造纤维相关产业的我们来说，发展“永续经营”的理念、研发可持续性纤维产品是当务之急，同样也是企业的社会责任。

图1 2015年全球塑料废物产生量[2]

1 易可安®纤维（ECO-AN®）介绍

易可安®纤维是由浙江安顺化纤有限公司开发的一种可降解的合成纤维产品，主要分为聚酯纤维（PET纤维）及复合纤维两大类，复合纤维又分为低熔点PET纤维（CoPET/PET，俗称4080）、ES纤维（PE/PET、PE/PP）、PP/PET及PA6/PET皮芯结构纤维。

1.1 制造工艺

易可安®纤维的制造工艺如图2所示，生产的工艺方法与一般常用规格的纤维相似。首先是前纺工艺，在纤维纺丝中由失重式的母粒添加装置按照一定的比例添加可降解添加剂，经过挤出、纺丝、冷却、成型、落丝及盛桶等工序。然后是后纺工艺，包括集束、牵伸、卷曲、上油、松弛热定型及打包等，最后制成易可安®纤维成品。

图2 易可安®纤维（ECO-AN®）前纺生产工艺示意图

1.2 规格及种类

易可安®纤维规格及种类如表1所示，其产品分为两大类，第一类为聚酯纤维（PET纤维），第二类为双组分复合纤维。

表1 易可安®纤维产品规格

2 易可安®纤维材料降解机制

2.1 PET纤维降解机制

PET纤维降解机制如图3所示，在一定的温度、湿度、含氧量等环境条件下，纤维中的可降解添加剂会产生自由基使PET纤维中的酯基发生断链，经氧化还原成对苯二甲酸。接着PET中的大分子链裂解成小分子（约10～50个碳），分子量下降，这时环境中的微生物会根据其本身的喜好去分解这些小分子而产生CO2、H2O、CH4、O2、N2及盐类等排泄物。

图3 易可安®纤维材料：PET降解机制示意图

2.2 PA6（Polyamide 6）降解机制

PA6在较温暖潮湿的环境下，因其聚合反应为一种可逆反应，故会发生解聚现象，产生己内酰胺、末端羧基（COOH-）和末端胺基（CONH-）小分子，但是常温条件下解聚反应非常缓慢，在300℃以上的高温环境，此反应才会快速进行。如图4所示，在一定的环境下，纤维中的可降解添加剂会产生自由基，加速PA6的裂解反应，产生低分子量的小分子，最后被微生物分解。

图4 易可安®纤维材料：PA6降解机制示意图

2.3 聚烯烃降解机制

聚烯烃类纤维材料主要有聚乙烯（PE）及聚丙烯（PP），如图5所示，可降解添加剂中的自由基，会使聚烯烃大分子链断链或发生氧化还原反应。此时，PE主链段会有氧化现象，PP的侧链会产生羟基（-OH），接着继续降解，产生出适合让微生物分解的小分子物质。

图5 易可安®纤维材料：PE及PP降解机制示意图

3 降解性能检测方法及易可安®纤维降解能力

3.1 检测方法及规范

目前，材料的降解性能检测方法及标准主要有5种：

（1）ASTM D5210：在城市污水污泥中测定塑料材料厌氧生物降解的标准试验方法；

（2）ASTM D5988：测定土壤中塑料材料的需氧生物降解的标准试验方法；

（3）ASTM D6691：通过特定微生物群落或天然海水接种物测定海洋环境中塑料材料的需氧生物降解的标准试验方法；

（4）ASTM D5511：在高固体厌氧消化条件下测定塑料材料厌氧生物降解的标准试验方法；

（5）GB/T 33797-2017：塑料在高固体份堆肥条件下最终厌氧生物分解能力的测定：采用分析测定释放生物气体的方法。

3.2 易可安®纤维降解能力测试

3.2.1 PET纤维与低熔点PET纤维

易可安®PET纤维降解性能如表2所示。多个标准的测试结果显示易可安®PET纤维具有良好的降解性能，此外，纤维的物理性能、外观，与一般纤维无太大差异。

表2 易可安®PET纤维降解性能[3]

低熔点PET纤维降解性能与易可安®PET纤维相当，主要降解机制也相同。

3.2.2 ES纤维(PE/PET复合纤维)

如图6所示，易可安®ES纤维的降解性能按照GB/T 33797—2017经过连续45天的堆肥可降解测试，降解率可达到1.9%，显示其具有降解性能，且降解性能完全不影响纤维物理性能、外观及使用。

图6 易可安®PET纤维、易可安®ES纤维（PE/PET复合纤维）降解性能比较

4 易可安®纤维产品应用

如表3所示，易可安®纤维产品应用十分广泛，其物理性能、外观与一般纤维无异，可直接替换现有纤维使用，在生产终端产品时，工艺及生产方法不需要做大幅度的调整，即可得到可降解的终端产品。

表3 易可安®纤维产品应用分类表

5 结论

进入21世纪，各行各业乃至世界各国都在讨论可持续性发展，这其中包括了生物可降解。随着国内禁塑令的实施，各塑料相关制品都将逐渐替换成可降解的材料，如聚乳酸（PLA）及聚己二酸/对苯二甲酸丁二脂（PBAT），因此纺织行业极有可能接下来要大力发展生物可降解产品。浙江安顺化纤紧跟行业发展趋势，在过去十年中陆续推出多种可持续性产品，由过去的再生涤纶短纤维至如今推出易可安®纤维，由过去3R（再生Recycle、重复使用Reuse、减量Reduce）至如今3R+2R（再造工程Reengineering、易回用材料源头设计Redesign），这都显示出浙江安顺化纤对于可持续性纤维产品研发的重视。

未来浙江安顺化纤会将生物可降解、再生的概念两者结合，研发出可生物降解的环保再生纤维材料，希望通过不断地创新与研发，为客户、市场提供最佳的可持续性产品解决方案，并做最好的行业服务。