【云展览 微科普】12、从玉米到服装
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云展览 微科普
走进中国科学院创新成果展
（十二）从玉米到服装
准备好了吗？
2020年长达40天的
“加长版”三伏天已经来了
“四九三十六，汗湿衣服透”
形容的就是三伏天
让人难以忍受的高温天气
本期“云展览 微科普”
为您介绍可用玉米做成的材料
这种材料提升了夏季服装
穿着的舒适度和凉爽性
想知道这种材料是什么
快来一探究竟吧
尼龙的历史 |
华莱士·卡罗瑟斯 (1896-1937)
1934年杜邦公司最先利用戊二胺与癸二酸聚合出性能优异的尼龙510，但由于化学合成法生产的戊二胺成本过高，难以进行商业推广，杜邦公司于1937年退而求其次地使用成本低廉的己二胺替代戊二胺，开发了尼龙66生产技术。
1939年杜邦公司实现了尼龙66的工业化生产，尼龙66成为全球第一个实现工业化的合成纤维品种，开辟了合成纤维工业的新时代。
尼龙66“象蛛丝一样细，象钢丝一样强，象绢丝一样美”，刚一面世就创下了四天内卖出400万双丝袜的记录，迅速传遍了全美国，进而风靡全球，尼龙丝袜成为了一个时代的象征。
杜邦公司在洛杉矶展示的巨型丝袜
尼龙的重要性 |
尼龙既是重要的化纤产品，又是当今世界五大通用工程塑料之一。除了做民用纺织物、工业帘子线、缆绳和降落伞等纤维用途之外，还被广泛用于机械、汽车、电器、化工设备、冶金等工程塑料领域，全球年产量超700万吨，市值约2000亿元。
目前市场上的己二胺的生产技术被少数外企垄断，国内尚没有企业能够生产己二胺的前体己二腈。国外企业通过垄断己二腈的供应，轻易的控制我国尼龙66产业链。
我国尼龙66行业的对外依存度已经超过了行业发展的安全警戒线！
为了填补国内生产己二腈的空白，打破国际垄断，摆脱聚酰胺行业长期由国际化工巨头“饥饿营销”的被动局面，我国早在上世纪70年代就开始了己二腈国产化的艰难之路。
由于石化法生产己二腈技术难度十分巨大，在国内研究国外已经攻克的己二腈生产技术时，外企已经推出更先进的技术储备。在这种情况下，己二腈替代品以及新型尼龙的研发势在必行。戊二胺是一种高性能的尼龙聚合二元胺单体，以戊二胺和己二酸为单体可聚合得到尼龙56。
跟尼龙66相比，尼龙56分子链结构更疏松，回潮率高于尼龙66，吸湿性提高，提升了穿着舒适度，夏季增加了服装的凉爽性，冬季减少了静电产生；极限氧指数>27，属于难燃材料，本质阻燃性能优异，自熄性强，更适用于防火安全领域；玻璃化温度比尼龙66低，提高了材料耐低温性能，在高寒高海拔区域穿着脆度硬度明显下降；密度小，更轻便；可常温染色，染色更快，得色深。尼龙56性能优异，有望替代尼龙66。
德国巴斯夫、美国杜邦、日本东丽及韩国希杰等跨国公司尝试生物法生产戊二胺，但目前未实现工业化。从玉米到服装 |
在科技部、中科院、宁夏科技厅和北京科技协作中心等多个项目的支持下，中国科学院微生物所温廷益研究团队通过多年科技攻关，自主研发了以玉米为原料低成本高纯度生产戊二胺的全套生产技术，已申请10件菌种和工艺发明专利，其中4件已在美国、中国和欧洲授权。已于2017年7月1日转让给宁夏伊品生物科技股份有限公司。
温廷益研究团队结合RNA最小自由能和翻译起始效率预测分析技术，优化了关键基因的表达元件，精细调控转运模块的表达，减少戊二胺对细胞的毒性，优化了高密度培养工程菌的低成本培养基，建立了高效的全细胞催化体系。
使用发酵罐催化戊二胺的产量和生产强度指标，达到国际领先水平。
开发了二氧化碳自控pH的全细胞催化工艺，避免了pH调节剂的使用，大幅简化了催化工艺，节省了催化成本。
建立了二氧化碳脱除法分离提取戊二胺的工艺，使废渣排放量降低了50%，突破了生产放大工艺的瓶颈。
开发了电渗析法分离提取戊二胺的工艺，建立了副产物循环利用的绿色化学工艺。集成优化了戊二胺生产工艺，与企业合作建立了千吨级戊二胺/尼龙56中试线。
实现了尼龙56和510和512的高分子聚合，其中尼龙56聚合物分子量和相对粘度，达到了纺丝的要求。
该成果入选黑龙江省“百大项目”，项目计划投资33亿元，在杜尔伯特蒙古族自治县分两期建设。一期2.5万吨生产线已在黑龙江伊品完完成车间土建工程和设备安装，且完成生产线试车。
该成果获得第三届中国-阿拉伯国家技术转移与创新合作大会“十项主推重要技术成果”奖项，入选了中科院“科技报国七十载 创新支撑强国梦”建院 70 周年创新成果展。
项目研发和产业化实施期间，中国科学院领导赴银川视察宁夏伊品赖氨酸生产线、尼龙56试验线、微生物所温廷益研究组实验室，视察研发团队和企业现场指导工作，了解戊二胺及尼龙56研发进展。
我国是全球最大的赖氨酸生产国，2018年我国赖氨酸产能达270万吨，产量为220万吨。
我国赖氨酸产能严重过剩，导致赖氨酸生产企业微利甚至赔本运营。我国氨基酸企业亟需转型升级，开发以赖氨酸为前体的衍生产品，寻找氨基酸消费的产业突破口。
打通以玉米为原料，通过生物催化赖氨酸生产戊二胺、以及以戊二胺为单体聚合生成尼龙5X的生物基材料生产路线，形成具有自主知识产权的技术体系，实现生物基戊二胺及尼龙5X的产业化，不仅可以实现我国氨基酸发酵产业的转型升级，还将打破跨国公司对我国尼龙产业的垄断，同时促进两大产业的供给侧结构性改革。
看不见的微生物，可以创造看得见的前沿顶尖科技，铸就看得见的经济效益。
科研许国，产业报国，是微生物所建所方针；微生物、高科技、大产业，是微生物所科研愿景；创新为民、科技报国，是全体微生物所人毫不动摇的坚定诺言。
中科院微生物所的科学家们，在自主创新的道路上，不断突破，他们用扎扎实实的成果，实现着对祖国和人民的承诺。
特别感谢
中国科学院微生物研究所
温廷益研究员
刘树文副研究员
提供以上内容
鸣谢
中国科学院科技促进发展局
中国科学院重大科技任务局
中国科学院微生物研究所
文章来源：“院史天地”公众号
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