化学纤维新材料的发展趋势分析

卢韦风

（长治学院，山西 长治 046011）

近年来，部分发达国家利用专利技术壁垒，通过单方面贸易制裁限制发展中国家，导致发展中国家在许多领域受到贸易摩擦的影响，其中包括化学纤维新材料领域。

1 纤维材料技术发展趋势

发达国家制定了关于先进纤维材料的国家战略和研发方案，例如德国名为“工业4.0”的Future TEX项目已经开始，该项目侧重研究可再生纤维材料、面向顾客的纤维产品和新纤维材料，包括智能纤维；美国建立了纤维和纺织品工业创新机构，重点开发新一代智能纤维纺纱技术；法国建立了新的UP-TEX纤维和工业纺织品创新基地，以促进纤维工业的技术创新，重点运用智能纤维、高工业技术制成新布料、性能较低的纤维、高效纳米医学先进材料和新纤维防护材料[1]。欧洲联盟启动了“地平线2020”方案，重点包括医疗设备和智能纤维产品、高技术非纺织材料、高性能复合纤维材料、先进纳米纤维材料、抗降解纤维材料等。我国通过与纺织企业合作，将重点放在整个链的纤维上，使高性能纤维工业能多领域发展。先进纤维材料是我国10项优先突破之一，是《纺织工业发展规划（2016—2020年）》的优先方向，这也是中国2025年材料开发和制造战略的重要趋势。关于新纤维材料，中国预计在今后10年内重点开发高性能、多功能、智能化、绿色低碳和高附加值纤维制造技术。

2 化学纤维专利分析

1960—2000年，我国化学纤维专利较少，但2000年后，随着化学纤维制造业向中国转移，我国专利申请数量呈现快速增长趋势。

1985年以来，中国专利申请数量逐渐增加，特别是在2000年之后，我国专利申请数量增加明显。尽管2008年发生了金融危机以及2013—2014年化学纤维行业发展停滞不前，我国工业仍通过结构重组和优化，实现了高质量发展，专利申请情况总体良好。

2000年以来，中国的化学纤维专利申请量排名最高，且许多国内大学都在申请专利，东华大学处于领先地位。此外，中国石油和化学品有限公司、江苏化学纤维有限公司、杜邦公司和唐利公司都在积极地申请专利、保护知识产权。

深入分析我国2000年以来的化学纤维专利权发现，主要集中在功能纤维、高性能纤维、纳米纤维、生物纤维和生物医学纤维等，其中，功能性纤维是化学纤维专利申请的热点。2000年以来，功能性纤维专利申请量逐年增加，说明功能性纤维发展迅速，化学纤维的功能越来越受重视。在化学纤维产品生产方面，满足终端需求已成为重要趋势。

2019年，中国专利申请量超过海外专利申请量（专利分析数据均源于国家知识产权局官网），超越了2018年的专利申请数量的统计数据，我国一改化学纤维制造业落后局势，呈现出明显优势。目前，我国化学纤维专利数量，特别是在聚酯纤维和异性纤维等方面，在国际上名列前茅。

进一步分析国内外化学纤维专利权发现，专利申请以聚酯纤维、聚苯乙烯纤维和聚丙烯纤维等为主。我国光导纤维和碳纤维的专利申请数量与国外相比还有很大差距，主要原因是国外的技术比较成熟，而我国正处于快速增长阶段。从表1可以发现，中国的专利申请占82.0%，表明中国越来越重视化学纤维的知识产权保护[2]。日本、德国和美国等国家在中国也申请了一定比例的专利权，表明发达国家也在密切关注中国化学纤维的发展。

表1 中国境内专利申请竞争区域分布

3 聚酯纤维专利技术

2017年，中国的聚酯纤维产量为39.340 kt，占中国纤维总产量的85.0%以上，占世界纤维总产量的66.0%（分析数据均源于国家知识产权局官网）。然而，聚酯纤维在增强生产能力、提高产品附加值、降低劳动成本和促进能源消费方面还存在一些问题。由于生产能力较弱，纤维在使用和处置后的降解周期较长，回收率较低，导致聚酯纤维的发展优势与现有的发展瓶颈之间产生冲突。2015年以来，我国聚酯纤维的发展重点一直是高性能聚酯纤维及其工业用途、聚酯纤维的回收和生物降解，部分已成为“十三五”国家优先研究的开发项目。

3.1 高仿真与功能化聚酯纤维

高仿真聚酯纤维和异性纤维是聚酯纤维产品开发的主要方向。聚酯纤维的高仿真是对动物和自然植物纤维的仿真，结合了各种改造技术调整结构和性能，使用聚酯纤维符合环保、卫生、安全的理念，可满足消费者的不同需求。

聚酯纤维的多种转换技术包括分子设计中的聚合技术、共混技术、纤维形态技术等。聚合技术是利用协同作用将核心物质与聚合物分子结合起来；共混技术是采用功能母粒，通过共混纺丝制得改性聚酯纤维；纤维形态技术是指改变纤维截面，如中空、异形等；后整理技术包括纺纱工艺与织造工艺等[3]。

分析聚酯纤维专利权发现，经过2000年以来的一段快速增长时期，功能性聚酯纤维的专利申请数量呈上升趋势，反映了功能性聚酯纤维的发展已达到一定水平，市场需求日益增加。今后，要在提高产品质量方面加大投资，实现质量标准化。

3.2 高性能与产业用聚酯纤维

高性能产业用聚酯纤维现广泛应用于运输、环境保护和工程领域，在安全保护领域也发挥着重要作用，并得到了迅速发展。产业用聚酯纤维是许多工业用橡胶轮胎的好材料，产品坚牢耐用，如工业用织物、包装、装甲织物、结构薄膜、安全气囊、传送带等。2000—2009年，产业用聚酯纤维相关的专利申请数量持续增加，2010年以来迅速增加，表明工业领域对高性能聚酯纤维的需求保持稳定。

3.3 生物降解与循环再生聚酯纤维

研究数据表明，每年全球环境污染和生态破坏造成的损失高达1亿美元，严重影响社会可持续发展。废旧纤维产品通常被倾倒在填埋场或直接焚烧，不仅会造成严重的环境污染，还会造成大量的资源浪费。全国废旧纤维产品总量为1.4×105kt，但目前回收率不到10.0%，预计到“十三五”结束，废旧化学纤维产品的总量约为2.0×105kt。回收化学纤维不仅能缓解资源短缺现状，还能减少废旧纤维产品中的聚酯纤维造成的环境污染。与简单且应用广泛的传统处理方法相比，再循环和生物降解技术更加有效[4]。

一方面，随着聚酯纤维的快速发展，废旧聚酯纤维和产品的社会存量大幅增加，环境保护面临巨大压力。另一方面，随着环保理念深入人心，生物降解和聚酯纤维的循环引起社会关注。

功能性聚酯纤维、工业聚酯纤维的生物降解和循环利用是纤维材料功能开发和资源补充领域的重要研究方向。此外，绿色环保型聚酯纤维的研发是重要趋势，生产过程更加强调整个生命周期的绿化以及高效性、灵活性、数字化和智慧化。

4 结语

随着我国化学纤维工业的发展，化学纤维材料相关知识产权广受关注。目前，化学纤维，尤其是聚酯纤维和聚酰胺纤维的专利申请处于领先地位，高等院校等科研机构对化学纤维的基础研究和应用展现出明显优势。我国应建立健全知识产权制度，为异性纤维、高性能纤维、纳米纤维、生物医学纤维和智能纤维的发展提供制度保障。通过分析聚酯纤维专利现状发现，我国化学纤维新材料的开发应侧重于高仿真、生物降解、循环利用、绿色和智能制造等方面的技术创新。