李 勇， 周兰阳， 方 斌， 叶小波， 周爱军*， 孙义民*

Lyocell纤维用溶解浆的来源和制备概述

李 勇1， 周兰阳1， 方 斌2， 叶小波2， 周爱军1*， 孙义民1*

（1. 武汉工程大学 等离子体化学与新材料湖北省重点实验室，湖北 武汉 430205；2. 当阳市鸿阳新材料科技有限公司，湖北 当阳 444100）

目前，Lyocell用溶解浆是在粘胶纤维所使用的浆粕基础上改良而来的，但因Lyocell纤维自身工艺的特殊性，对溶解浆也有新的要求。从Lyocell用溶解浆的组成及结构出发，阐述不同原料生产的溶解浆对Lyocell纤维的性能影响，进而从原料成分方面总结Lyocell纤维用溶解浆的标准，并对制浆工艺和溶解浆的预处理进行了概述，最后从溶解浆对Lyocell纤维的影响方面提出提高Lyocell纤维竞争力的建议。

Lyocell纤维用溶解浆；溶解浆组分；溶解浆来源；制浆工艺

再生纤维素纤维因具有原料丰富、可降解等一系列优点而广受市场青睐。粘胶纤维作为再生纤维素纤维中最大的品种，拥有巨大的市场规模。然而由于粘胶纤维的固有缺点，包括1）生产工艺复杂，生产周期长；2）工艺中使用CS2，有毒有害，回收率低，且易形成有害副产物；3）使用由酸和盐（硫酸、硫酸钠、硫酸锌和水）混合物组成的凝固浴，会产生大量的强酸高盐废水，回收困难；4）常规粘胶纤维的强度和模量较低，面料易变形等[1-3]，在发达国家正逐渐被淘汰。绿色环保的Lyocell纤维作为粘胶纤维的替代品应运而生。首先Lyocell纤维工艺生产使用的NMMO溶剂相对具有无毒、环保、稳定、高效等特点，回收率可达99%以上。其次溶解纤维素浆粕是单纯的物理过程，不发生化学反应，没有副产物，因此，能够实现再生纤维素纤维的可持续发展，另外，Lyocell纤维的强度和模量远高于常规粘胶纤维[4]。

Lyocell使用了新的溶剂NMMO来制备纺丝原液，采用干喷湿纺工艺来制备纤维素纤维。Lyocell纤维所用的溶解浆是在粘胶纤维用溶解浆的基础上改良而来的，还未形成适配于Lyocell工艺的溶解浆。随着Lyocell纤维进一步替代粘胶纤维，Lyocell纤维用溶解浆的需求也会进一步增长。中国是全球最大的粘胶纤维生产国，同时也是溶解浆最大的消费国，由于国内木材资源的短缺以及规模性砍伐的不便和生产成本的制约，在庞大的消费量下，导致国内高质量溶解浆的供应不足[5]。我国目前生产Lyocell纤维所用的溶解浆粕大多都依赖于国外进口，而且溶解浆的进口量逐年增加。随着我国Lyocell纤维的快速发展和新冠疫情的影响，国外溶解浆进口受到影响，势必为国内Lyocell纤维产业的发展造成阻扰，如2021年国内溶解浆实际产量约为50万吨，而进口量则高达345万吨[6]。因此，大力发展我国溶解浆产业是十分有必要的。

目前关于Lyocell领域的文献报导，主要集中在纺丝工艺和功能化应用两个方面[7-9]，并无专门对Lyocell用溶解浆的介绍。在溶解浆领域的综述，主要是针对造纸制浆工艺的，也有关于黏胶纤维用溶解浆的综 述[10-13]。虽然以上部分文献对Lyocell用溶解浆有所提及，但是内容很少，且未进行深入讨论。因此，本文从溶解浆的组成及结构出发，评价了不同原料溶解浆对Lyocell纤维的性能影响。提出Lyocell用溶解浆中纤维素含量、聚合度、灰分以及金属离子含量等的范围，并对制浆工艺和溶解浆的预处理进行了概述。

Lyocell纤维用溶解浆

溶解浆（溶解级纸浆）又称溶解纤维素，它是高纯度纤维素组成的特殊化学浆，一般其纤维素含量大于90%。植物纤维原料经过机械加工、化学处理等一系列复杂工艺将其提纯、除杂、漂白得到所需的溶解浆。溶解浆通常用作再生纤维素纤维、纤维素类衍生物等的制备，应用广泛。不同来源的原料组成有一定差别，对溶解浆的品质影响亦有不同。

1.1 溶解浆的组成及结构

Lyocell溶解浆的生产原料是植物纤维，主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，此外还有少量的果胶、淀粉、色素、丹宁、树脂、脂肪、蜡质、灰分等，这些成分的含量与植物种类、生长环境、植物生长年限等因素息息相关。对于植物纤维中的纤维素而言，自然界中的天然纤维素的结构均为纤维素Ⅰ型，而Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型均称为人造纤维素。粘胶纤维和Lyocell纤维就是由溶解浆的纤维素Ⅰ型经过溶解重组拉伸定型等一系列方式，将原本溶解浆中纤维素Ⅰ型的结构转换成为了纤维素Ⅱ型。

1.2 不同来源的溶解浆制备Lyocell纤维

溶解浆的来源包括木质纤维（针叶木、阔叶木）、非木质纤维（棉短绒、竹子、甘蔗渣、麻类、农作物秸秆等），还有回收纤维素原料（废纸、废旧棉织物等）[14-15]。目前制备Lyocell纤维，市面上绝大多数原料是以木材制备的溶解浆，此外还有一些竹浆、韧皮纤维浆、甘蔗浆和回收性原料（废纸及废旧棉织物等）。

木材纤维原料和禾本科纤维原料在主要成分的种类上无太大区别，理论上，任何植物纤维都是制备Lyocell纤维用溶解浆的潜在原料，但如表1所示，木材的纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量都是高于禾本科纤维原料的，而杂质含量要低于禾本科纤维原料[16]。因此现有的溶解浆大部分都是以木材作为原料生产的。由于国内木材资源的短缺以及规模性砍伐的不便和生产成本的制约，在庞大的消费量下，导致国内高质量溶解浆的供应不足，现国内生产Lyocell纤维厂家所用原料大部分来自于国外进口的木溶解浆。

表1 木材纤维原料和禾本科纤维原料的化学组成和比较（%）

棉短绒作为粘胶纤维的主要生产原料之一，也可作为Lyocell纤维的生产来源。中国是最大的棉花生产国，棉短绒是轧棉之后附着在棉花种子上的短纤维，因此有着丰富的棉短绒资源。棉短绒与木材不同，纤维素是其最主要的成分，含量在90%以上，而且由于棉短绒是从棉籽上剥离下的，会带有棉籽壳和棉桃壳等木素成分杂质，因此在制备棉短绒基溶解浆时，木素是其主要去除的杂质。然后经过碱蒸煮、漂白等工序制备成溶解浆。Mi Kyong Yoo等[17-18]使用棉短绒基溶解浆进行Lyocell纤维的制备，发现棉短绒基溶解浆制备的纤维与木基溶解浆Lyocell纤维相比，力学性能更优，而且表现出了较低的纤颤性的特点。

中国为产竹大国，竹资源分布广且生长速度快。将竹子作为制备Lyocell用溶解浆，可以有效解决原料来源的问题。竹溶解浆的α-纤维素含量偏低，杂质（聚糖和SiO2）含量高于木溶解浆（表2）。另外，竹溶解浆溶解性能较差，原因是纤维长度分布不均匀、长纤维含量较高以及杂细胞含量高，导致竹溶解浆吸收溶剂不均匀[19]。利用竹溶解浆制备出来的Lyocell纤维与木材Lyocell纤维具有相似的力学性能，但是竹Lyocell纤维无论在干湿状态下都具有最高的强度。此外，竹Lyocell纤维还具备木Lyocell纤维不具备的抗菌性能和负离子效应[20]。

一年生植物如韧皮纤维（亚麻、大麻）也可作为Lyocell用的溶解浆的制备原料[21]。先将机械预处理的大麻纤维束在碱性热水中水解脱去半纤维素，然后在烧碱和表面活性剂混合的蒸煮液中蒸煮脱去木质素，最后在过氧化氢和次氯酸钠中进行漂白。在制浆过程中加入适当的助剂除去金属离子，然后将制备好的溶解浆进行Lyocell纤维的制备。由于大麻的生长环境影响，在制备溶解浆的过程中需要将大量的碱金属、碱土金属以及重金属盐等杂质去除到工艺能接受的浓度范围，否则在后续的溶解、纺丝、溶剂回收、成品纤维质量等环节都会造成严重的影响。

以甘蔗秸秆作为溶解浆原料，以NMMO为溶剂，也可制备Lyocell纤维。通过烧碱-蒽醌（AQ）工艺制备粗浆，然后经过漂白并除去残留木质素制得溶解浆进行Lyocell纤维的纺丝，获得的Lyocell纤维与兰精Lyocell纤维力学性能相似。此外还发现该纤维拥有额外的吸水膨胀性能，有医用辅料的应用潜力[22]。Atsushi Yamamoto等[23]使用甘蔗渣作为原料，采用碱法制备出溶解浆进行Lyocell纤维的制备，获得了合格的Lyocell纤维，表明使用甘蔗渣作为生产Lyocell纤维的低成本原料是可行的。

表2 目前几种常见原料制备的溶解浆性能指标

除了上述这些植物纤维原料外，回收纤维素织物也可制备Lyocell纤维。Stina Bjorquist等[24]采用经回收的纯棉牛仔裤作为溶解浆进行Lyocell工艺纺丝实验，力学性能低于兰精公司的TENCEL@商用纤维。然而当回收纯棉牛仔裤生产的溶解浆与木基溶解浆按照1∶9的比例进行混和，制备的Lyocell纤维的韧性和弹性模量均高于市售的TENCEL@商用纤维。因此将废旧纤维素织物溶解浆和木基溶解浆混合使用，是一种切实可行的减少木基溶解浆用量的有效途径。

1.3 溶解浆对纤维性能的影响

不同来源的溶解浆对Lyocell纺丝原液的制备、纺丝、纤维力学性能、织物等都有影响[25]。表3说明了不同来源的植物纤维制成的溶解浆对最终Lyocell纤维性能的影响。竹、麻、棉等都有良好的力学性能，回收的废棉织物在机械性能方面尤为明显，因为棉基溶解浆的纤维素含量更高，纤维素链之间形成的氢键网络更加均一和牢固，其力学性能也就越好。而竹、麻等制成溶解浆，也有其原料本身所带的特殊性能，为Lyocell纤维赋予了新的性能。

表3 溶解浆类型对Lyocell纤维性能的影响

2 Lyocell纤维用溶解浆要求

Lyocell用溶解浆与一般纸浆存在很大差异，它要求纤维素含量高，木质素、半纤维素及杂质的含量极低（表4）。事实上，Lyocell纤维在开发初期并没有专用的浆粕，通常都是直接选用粘胶纤维的浆粕。粘胶纤维工艺中，纤维素与碱性溶液生成碱纤维素，然后再通过与CS2发生磺化反应，生成纤维素磺酸酯，溶解于稀NaOH溶液中就可以生成带有一定黏度的溶液-粘胶，然后经过熟成、脱泡、过滤、挤出等一系列工艺最终形成粘胶纤维。用于粘胶纤维的溶解浆的特点是高纯度、适当分子量和高反应性。而Lyocell工艺采用的溶剂NMMO具有强极性，在合适的条件下，能直接溶解纤维素，不存在化学反应[26]。由于两种纤维的生成机理不同，因此考虑到体系的安全性、可操作性及生产的稳定性，Lyocell纤维用溶解浆需要在粘胶纤维的溶解浆的基础上进行改进。生产Lyocell用溶解浆的过程就是除杂和调节聚合度的过程。

表4 粘胶溶解浆和Lyocell溶解浆的性能指标

2.1 溶解浆成分比例

对于纤维素纤维而言，溶解浆中纤维素含量越高越好，但对于现有技术工艺来说，溶解浆中不可能做到100%的纤维素，而且，其纯度越高，溶解浆的成本就越高昂。在粘胶工艺中，半纤维素的存在降低了溶解浆的反应性能，它在粘胶工艺中与纤维素竞争，增加了NaOH溶液与CS2的额外消耗，也影响粘胶过程中的磺化作用，最终影响产品的质量[27]。因此半纤维素是杂质且必须去除的概念导致了与普通硫酸盐制浆相比，粘胶纤维所使用的溶解浆的纤维素含量一般在90%以上，其成本较为高昂。

与粘胶工艺相比，Lyocell工艺对于溶解浆中半纤维素的含量没有那么苛刻[28]。张惠茹等[29]分别用80%和91% α-纤维素含量的溶解浆制备了Lyocell纤维，发现只需提高纺丝原液的固含量，即可进行纺丝，高半纤维素含量对Lyocell纤维的力学性能几乎没有影响，还可以为Lyocell纤维带来额外的抗原纤化性能和染色性能。因此使用廉价的溶解浆作为Lyocell纤维纺丝原料是完全可行的。

制备溶解浆的工艺中，过高的木质素含量会造成溶解浆亮度降低，纤维素产品强度下降等缺点，但出于经济因素，适量的木质素被保留是可行的[30]。在粘胶工艺中，木质素会与NaOH溶液发生反应，生成棕黑色的螯合物，且溶解在NaOH溶液中，也会额外消耗CS2，为后续的溶解、废液的回收、纤维的性能等都会造成不良的影响。而对于Lyocell工艺来说，Protz R等[31]研究表明，木质素能够直接溶解在70%浓度的NMMO水溶液中，木质素在Lyocell纤维中的添加量在10%左右，对纤维力学性能几乎没有影响。但随着木质素的含量进一步增加到50%，纤维的力学性能大幅下降。而且添加高含量木质素的纤维在凝固时，会有少量析出，对凝固浴的循环利用造成不良影响。因此，对于Lyocell纤维用溶解浆中，10%以上的木素的存在就会对Lyocell纤维力学性能和色泽方面造成影响。

综上所述，Lyocell纤维工艺中对于溶解浆的纯度比粘胶工艺要求略低。少量的半纤维素和木质素对于Lyocell纤维的力学性能影响并不大。并且可以根据纺丝工艺条件来消除廉价溶解浆带来的影响。因此，在Lyocell纤维中，可以根据不同纯度的溶解浆，生产不同档次的Lyocell纤维产品，做到产品多元化，层次化，更好地发展Lyocell纤维。

2.2 聚合度影响

木材的纤维素分子链长度约为5 000 nm，约含有10 000个葡萄糖基，即平均聚合度为10 000。木材等经过蒸煮与漂白制成的化学溶解浆，其纤维素的聚合度在1 000左右。在Lyocell工艺中，溶解浆的聚合度会直接影响Lyocell纤维的机械强度。理论上，浆料的聚合度越高，其力学强度越好。但是较高的聚合度会导致溶解性较差并增加纺丝原液的粘度，使得纺丝困难[32]。低聚合度的溶解浆与高聚合度的溶解浆相比，原纤化趋势更为明显[18]。因此，Lyocell工艺所用溶解浆的聚合度在300～1 000之间。

2.3 杂质影响

与粘胶工艺相比，Lyocell工艺对溶解浆中的杂质具有额外的要求，特别是灰分和其中的过渡金属离子如铁、铜离子等。灰分如SiO2等含量过高，会阻塞喷丝孔，对纺丝直接造成影响。而且Lyocell工艺对过渡金属离子非常敏感，这主要是因为这些过渡金属很容易使NMMO溶剂自催化分解从而影响溶解浆的溶解性和生产工艺后NMMO的回收。更危险的是若NMMO溶液快速大量分解，会产生大量气体，造成严重的安全隐患。因此，Lyocell工艺一般要添加稳定剂来避免过渡金属等自由基对溶剂产生影响[33]，目前工业上最常用的稳定剂是没食子酸丙酯（PG）。Lyocell工艺对灰分和金属离子（如最易产生的铜铁离子等）要求比较高。一般灰分小于0.1%，而金属离子含量小于30 ppm（表5）。

表5 Lyocell纤维用溶解浆适用性能要求

3 Lyocell纤维用溶解浆的制备工艺

制备Lyocell纤维溶解浆的一般流程就是先对原料进行机械粉碎、清洗去除常规杂质，然后通过预水解、化学蒸煮等方式保留纤维素，去除半纤维素、木质素以及其余杂质，然后漂白和提纯，得到最终的溶解浆。目前溶解浆的制备工艺在工业上大规模使用的主要是酸性亚硫酸盐法（AS）和预水解硫酸盐（PHK）两种工艺[34]。此外，为了减少AS工艺化学蒸煮时间，降低成本，提出了SO2-乙醇-水（SEW）工艺。而预水解烧碱-蒽醌法（PH-SAQ）则是在PHK工艺的基础上改进的，以减少硫对环境的危害。

3.1 AS工艺

AS工艺是一种用含有游离SO2的亚硫酸氢盐在高温下蒸煮的方法，这种工艺常见的蒸煮液有亚硫酸氢钙、亚硫酸氢镁、亚硫酸氢钠和亚硫酸铵等，这些原料价格低廉，生产成本低，而且通过该工艺生产的浆粕溶解性能、反应性能及漂白性能好[35]，因此成为以前最常用的方法，占据全球大部分产量。但是AS制浆工艺存在着原料选择来源范围小、对树脂和萃取物等干扰物较敏感、浸渍速度慢、蒸煮时间长、蒸煮化学品回收效率低、蒸煮原料转化量大等缺陷。而且AS工艺制浆要求蒸煮设备具有较高的耐腐蚀性，制浆过程中会泄漏有刺激性气体SO2，严重污染周边环境，且废液的回收系统复杂，所以如今很少有新建厂使用该方法生产溶解浆[36]。

在AS工艺中，蒸煮液中的亚硫酸（HSO3-）与木质素发生磺化反应，生成磺化木质素，它是一种线性高分子化合物，可溶于蒸煮液中。木质素被溶解后，纤维细胞被暴露在蒸煮液中，在高温、高压和酸的作用下，纤维细胞的初生壁被破坏，从而使富含纤维素的次生壁暴露在纤维表面，并使纤维素分子链断裂，使纤维素的可及度及反应性增加，但同样由于降解作用使生成的溶解浆α-纤维素含量偏低，分子量分布不均。与此同时，广泛存在于细胞壁中的半纤维素在酸性条件下，苷键会被断裂而发生半纤维素的降解，形成单糖，溶解在蒸煮液中。在此过程中，木质素和半纤维素都溶解于蒸煮液中，导致蒸煮液中的成分复杂，不利于后续的木质素和半纤维素的分离提纯。

3.2 预水解硫酸盐（PHK）工艺

PHK工艺包含预水解和硫酸盐蒸煮两段处理工艺，由于此前AS工艺存在蒸煮时间过长以及木质素和半纤维素难以分离和提纯等问题，因此，在进行硫酸盐法蒸煮之前，可使用预水解的方法破坏原料半纤维素的结构，除去大部分的半纤维素和少量木质素。预水解的工艺能使蒸煮液更快渗透进去，从而减少蒸煮时间，再采用硫酸盐法，使用NaOH和Na2S的混合物蒸煮液去除木质素和部分半纤维素，然后通过漂白/纯化步骤生产出纤维素含量高于90%以上的溶解浆。与AS浆相比，PHK浆-纤维素含量较高，分子量分布也更为均一，但反应活性较低，而且阔叶木PHK浆的反应性低于针叶木PHK浆。

常见的预水解工艺有酸性预水解、碱性预水解、蒸汽爆破预水解、高温热水预水解等工艺。蒸汽爆破预水解和高温热水预水解是当前常用的工艺。在蒸汽爆破预水解工艺中，高压高温蒸汽被引入一个密封的空间，里面含有木质纤维素材料的碎片。几分钟后压力被释放，导致蒸汽在木质纤维素基质中膨胀，以最小的物质损失分离单个纤维。无论预处理中添加多少酸，蒸汽爆破纤维原料的产率均高于90%[37]。水热或蒸汽爆破水解高温条件下，使半纤维素链上的乙酰基脱落生成乙酸，促进了了半纤维素的木聚糖和葡萄糖的水解，从而使半纤维素溶出。

PHK的硫酸盐蒸煮工艺类似于亚硫酸盐法，但一般会在其中加入Na2S来中和预水解过程中的酸，减少木质素在酸性条件下的缩合反应。虽然PHK工艺总体所用时间高于AS工艺，但是减少了蒸煮环节，且将半纤维素和木质素分离回收。此外，PHK工艺受树脂等影响较小，因此对原料有较多选择。

3.3 SO2-乙醇-水（SEW）工艺

SO2-ethanol-water（SEW）工艺是在AS工艺的基础上提出的，能够克服AS工艺由于浸渍时间过长，导致总体工艺耗时过长的缺点[38]。此工艺中，SO2负责木质素的磺化和解聚，而乙醇等有机溶剂的存在由于其高的表面张力的差异，导致有机溶剂极易携带着SO2水合物穿透细胞壁中的反应位点和木质素反应，进而溶解木质素，不需要额外的浸渍过程[39]。这样总的蒸煮时间可以大大减少，然后该酸性蒸煮液也几乎能定量地溶解硬木和软木纸浆中的半纤维素，而纤维素产量不受影响。分馏液是在低温环境下，将SO2气体注入到有机溶剂，如乙醇和水的混合溶液中，形成蒸煮液，其中乙醇与水的比例为1∶1，SO2浓度大于12%（/）。该配比可以获得更高脱木质素率和选择性[40]，但目前该工艺还未大规模工业应用。

3.4 预水解烧碱-蒽醌工艺（PH-SAQ）

预水解烧碱-蒽醌法是在PHK工艺上提出的，传统的溶解浆制备方法中都使用了含硫试剂，在后续的回收过程中会产生废气等污染，于是采用了多功能碱法制浆工艺制备溶解浆[41]。预水解流程与上述的PHK工艺预水解部分一致，通过预水解脱去大量的半纤维素并提高木屑的可及性，或使用牛皮纸等粗化学浆，然后采用SAQ工艺精制，以加入蒽醌类物质的NaOH溶液作为蒸煮液，脱去木质素。木质素在150℃左右的高温下，在碱性环境中大量溶出，硫化物的存在可以促进木素在蒸煮阶段的脱出速率，来减少纤维素的分解以及提高生产效率，但是硫化物的存在会给环境带来巨大的压力。因此使用蒽醌来代替硫的存在来提高碱脱木素的效率。蒽醌与碳水化合物上的末端基反应，生成蒽氢醌，木素的亚甲基醌结构被蒽氢醌还原，使得木素β-芳基醚键更容易断裂，促进木素的脱去，且重新生成蒽醌[42]。与PHK工艺相比，PH-SAQ工艺更环保，能源利用效率也更高[43]。

4 溶解浆的预处理工艺

在进行Lyocell纤维的生产时，工业上希望溶解浆能够在NMMO中溶解的更加迅速和完全，因此常常在溶解之前对浆粕进行预处理，来提高生产效率。预处理溶解浆的目的主要是调节溶解浆具有合适的聚合度，使溶解浆溶解的更快更充分。

4.1 生物酶改性溶解浆

生物酶因为其绿色、高效等优点，在溶解浆改性方面已经实现产业应用[44]。不同原料及工艺制备的溶解浆特性不同，在制备Lyocell纤维时会面临各种问题。生物酶就可以很好地对溶解浆的特定性能进行处理，使其满足Lyocell纤维的制备需求。通过对纸浆冷碱抽提处理使其转变成溶解浆这种工艺已经实现产业化，但是这种溶解浆在制备Lyocell纤维时，其溶解浆聚合度较高，导致浆粕的溶解性能较差，影响纺丝原液的性能。因此，可以使用纤维素酶对高聚合度的溶解浆进行处理[45]，纤维素酶可以将纤维素大分子链切断从而降低浆粕聚合度，使浆粕的溶解性能得到改善，使溶解时间缩短。但是单纯通过酶对溶解浆进行处理，成本高，且工作条件苛刻等，可以采用机械精制和酶处理法来协同处理溶解浆，提高酶处理效率[46]。这样就可以有效减小纤维素的特性黏度和平均分子量，提高溶解浆的反应性能，使在制备Lyocell纤维纺丝原液时溶解得更为迅速。

4.2 微波辐射改性溶解浆

微波辐射也能够对溶解浆进行改性[47]。极性水分子在微波辐射场中随微波场中强极化，发生旋转和振动，导致水分子之间产生大量摩擦热能，在纤维细胞腔内形成高压环境，最终炸裂纤维细胞，破坏了纤维的致密结构[48]，也利于NMMO溶液的渗透和扩散，提高了溶解浆的反应性能，也降低了溶解浆的特性黏度。

5 总结及展望

以NMMO溶液为溶剂，纤维素浆粕为溶质，通过干喷湿纺法制备的Lyocell纤维具有天然纤维的诸多特性，如吸湿性、透气性、舒适性、光泽性、可染色性和生物可降解性等，而且在工艺上还拥有原料可再生、生产无污染、溶剂回收率高等特性，因此Lyocell纤维极具发展前景。然而Lyocell的发展远没有人们预想的那样迅速替代粘胶纤维，昂贵的生产成本是重要制约因素。与粘胶纤维拥有一百多年的工艺历史相比，Lyocell工艺是稚嫩的。不成熟的Lyocell工艺是导致Lyocell纤维价格昂贵的一个原因。而另外一个重要原因则是生产原料的成本，溶解浆是不容忽视的因素。本文从Lyocell用溶解浆的组成及结构出发，阐述不同来源的原材料生产的溶解浆对Lyocell纤维的性能影响，并提出Lyocell纤维用溶解浆的组成范围，即α-纤维素含量≥80%g，半纤维素含量≤20%，木质素含量≤10%，聚合度在300～1 000，灰分≤0.1%，金属离子含量≤30 ppm。对制浆工艺和溶解浆的预处理进行了概述，并就Lyocell纤维用溶解浆发展提出以下建议：

1）开发Lyocell用溶解浆体系。目前Lyocell纤维未形成自己的溶解浆体系，Lyocell纤维作为未来人造纤维素纤维的发展主流，开发自身的溶解浆粕体系是很有必要的。不同于粘胶纤维的溶解体系，可针对Lyocell纤维使用溶解浆聚合度范围广，半纤维素和木质素影响较小，铜铁等金属离子等影响大的特点，针对性开发多种类，多品质，多价位的溶解浆供Lyocell纤维生产厂家选择。

2）增加Lyocell纤维用溶解浆来源。通过对Lyocell原料的介绍可知，除木材以外多种纤维素原料可以作为Lyocell纤维的溶解浆来源，并具有各自的特性，因此，根据不同来源的溶解浆，可以制备出具有不同特性的Lyocell纤维，以增强其商业竞争力。

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Introduction to Source and Preparation of Dissolving Pulp for Lyocell Fiber

LI Yong1, ZHOU Lan-yang1, FANG Bin2, YE Xiao-bo2, ZHOU Ai-jun1*, SUN Yi-min1*

（1. Hubei Key Laboratory of Plasma Chemistry and Advanced Materials, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430205, China;2. Dangyang Hongyang New Material Technology Ltd, Dangyang 444100, China）

At present, the Lyocell pulp is obtained through the improvement of viscose pulp. However, due to the particularity of Lyocell technology, there are new requirements for Lyocell dissolving pulp. In this paper, we introduce the composition and structure of dissolving pulp, summarize the influence of different raw materials to the properties of Lyocell fiber, and then raise the standard of dissolving pulp for Lyocell fiber form the raw material composition. Then we illustrate the pulping process and pretreatment of dissolving pulp. Finally, we propose the way to improve the competitiveness of Lyocell fiber based on dissolving pulp aspect.

dissolving pulp for Lyocell fiber; composition of pulp; source of pulp; pulping process

TS109.9

A

1004-8405(2022)04-0049-10

10.16561/j.cnki.xws.2022.04.03

2022-10-24

武汉工程大学研究生教育创新基金（CX2021210）。

李勇（1998～），男，硕士研究生；研究方向：新型纤维素材料。

通讯作者：周爱军（1965～），男，硕士；研究方向：特种高分子材料。zhouaijun3@sina.com

孙义民（1982～），男，博士；研究方向：功能高分子材料。ymsun@wit.edu.cn