4月21日，HS曉星先進材料宣布，其自2022年起投資的美國化學技術初創(chuàng)公司Trillium，已成功進行將植物基原料制成的100%生物丙烯腈(ACN)聚合成聚丙烯腈(PAN)的實驗。
PAN是將丙烯腈連接在一起得到的聚合物，90%以上的碳纖維都是由PAN制成的。此次實驗的意義在于開發(fā)出100%生物基碳纖維原料，從而避免了傳統(tǒng)石油基丙烯原料的使用。
HS曉星表示，“如果以這種環(huán)保原料為基礎生產高性能碳纖維，經計算，與現(xiàn)有的PAN碳纖維相比，可以減少約15%～25%的碳足跡。”
生物基碳纖維是一種以生物質為原料制備的碳纖維，具有高強度、高剛性、高耐久性等特點，是一種綠色、環(huán)保的材料，可用于車輛、航空航天、體育器材等領域。與傳統(tǒng)金屬材料相比，生物基碳纖維具有更高的強度、剛性和耐久性，同時重量也大大減輕，可以提高汽車的燃油效率和性能、目前，寶馬、奧迪等知名汽車品牌已經將生物基碳纖維應用于汽車生產中，波音、空客等航空公司已經也在使用生物基碳纖維材料。
大多碳纖維都以丙烯腈通過聚合工藝得到的聚丙烯腈為前體,再經過紡絲后形成原絲，不同原料生產碳纖維的簡要工藝流程如下圖。為了降低碳纖維生產成本及對化石原料的依賴，基于木質素、甘油（丙三醇）和木質纖維素糖等原料碳纖維原絲研究日益受到關注。
木質素是自然界中最為豐富的、攜有芳烴環(huán)的生物質資源之一。硫酸鹽法制漿工藝為廣泛使用的工藝技術，采用高溫和堿性化學品，從纖維素中分離木質素，木質素市場價格較石油基丙烯腈要低得多，成本優(yōu)勢明顯，從成本角度考慮，其在未來將有較好的開發(fā)前景。
使用非糧生物質原料，采用催化工藝轉換為生物基丙烯腈，或采用生物途徑制得ACN。美國能源部生物能源技術辦公室（BETO）欲降低碳纖維生產成本，其采用C5、C6混合糖為原料，通過移去不純物，加氫裂解、脫水，得到丙烯醛，再經過氨氧化反應生成生物基丙烯腈。
以甘油為原料的丙烯腈合成技術是甘油的有效利用途徑之一。可通過氣相或液相直接合成丙烯腈，或以催化轉換方式，甘油直接脫水和氣相轉化為烯丙醇，并直接氧化成生物基丙烯腈。
據(jù)市場研究公司Markets and Markets預測，全球生物基碳纖維市場規(guī)模將從2019年的1.28億美元增長到2025年的3.76億美元，年復合增長率為18.1%。生物基碳纖維產業(yè)市場規(guī)模一直保持增長趨勢，全球生物基碳纖維市場主要由日本東麗、日本東邦化學、美國亨斯曼等少數(shù)幾家公司壟斷。日本東麗是全球最大的碳纖維生產商，其生物基碳纖維產品“Toyobo-100”已應用于汽車領域。斯道拉恩索集團2020年與Cordenka公司共同推進生物基碳纖維的前體開發(fā)，以將碳纖維前體開發(fā)升級到中試規(guī)模。英力士開建全球首個生物基丙烯腈示范工廠，且已確認Invireo（新型生物基丙烯腈）的首批銷售。
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