新型綠色環(huán)保纖維的開發(fā)和應(yīng)用

1、新型綠色環(huán)保纖維的開發(fā)和應(yīng)用張兆亮（山東絲綢紡織職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 2555300）摘要：介紹了目前國(guó)內(nèi)外幾種新型綠色環(huán)保纖維開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)， 并對(duì)幾種綠色纖維進(jìn)行了詳細(xì)介紹。關(guān)鍵詞：綠色環(huán)保纖維；海藻纖維；菠蘿纖維；桑皮纖維；蜘蛛絲；甲殼素纖維；發(fā)色纖維；竹炭纖維；在20世紀(jì)末人類突然意識(shí)到“毀滅人類賴以生存的環(huán)境就是毀滅人類自己”。因此環(huán)境保護(hù)受到各國(guó)政府的日益重視，保護(hù)環(huán)境、回歸自然已成為人類的共識(shí)（1）。綠色環(huán)保纖維成為我國(guó)“十一五”將重點(diǎn)發(fā)展的3類新型纖維之一，另外，綠色環(huán)保纖維也有助于我國(guó)紡織業(yè)積極應(yīng)對(duì)加入WTO后的“綠色”挑戰(zhàn)，符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的趨向。綠色纖維也被叫

2、做環(huán)保纖維、環(huán)境友好纖維（Environment-friendly Fiber，Environmentally Friendly Fiber），根據(jù)按其來(lái)源劃分類型，綠色環(huán)保纖維大致可分為三類：植物綠色纖維、動(dòng)物綠色纖維和合成綠色纖維。三類纖維的共同點(diǎn)是：在產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、使用和丟棄后不對(duì)環(huán)境造成污染或破壞。一、植物綠色纖維（一）海藻纖維目前一種名為“海藻類海洋纖維”的新型纖維在青島大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地研制成功。有關(guān)專家認(rèn)為，這種取材于海藻的新材料在全世界范圍為纖維制造開辟了一個(gè)新領(lǐng)域。海藻類纖維織成的成品，布匹手感柔軟，色澤明亮，與普通的成衣布匹看不出有任何區(qū)別。據(jù)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的首席科

3、學(xué)家夏延致教授介紹，海藻類纖維的原料取自海帶中的海藻酸鹽，以水做溶劑，采用凍膠凝膠濕法紡絲成型技術(shù)，使海藻酸鹽高分子高倍拉伸與凝固成型有機(jī)結(jié)合，從而獲得了性能良好的海藻纖維。該纖維取白海洋，資源豐富可再生，纖維可降解。從原材料到成品織品的生產(chǎn)，整個(gè)過程不添加任何化學(xué)成分，從而使該產(chǎn)品具有當(dāng)前化纖纖維不可比擬的環(huán)保特性。（2）海藻纖維以其優(yōu)異性高吸濕成膠性、整體易去除性、高透氧性、生物相容性、生物降解吸收性、高離子吸附性以及環(huán)保的生產(chǎn)工藝已在醫(yī)療行業(yè)作為醫(yī)用紗布、敷料等得到廣泛應(yīng)用。在保持海藻纖維原有性能的基礎(chǔ)上，附加其他性能如抗菌、遠(yuǎn)紅外等性能以改善其應(yīng)用深度已成為這一領(lǐng)域重要的研究方向。（3

4、）（二）菠蘿纖維菠蘿纖維即菠蘿葉纖維，是從菠蘿葉片中提取的纖維。菠蘿纖維主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。菠蘿纖維粗硬、伸長(zhǎng)小、彈性差、吸濕放濕快。菠蘿纖維中脂蠟質(zhì)含量較高，因此光澤較好。其可紡性能優(yōu)于黃麻而次于亞麻。菠蘿纖維的單纖維長(zhǎng)度較短，纖維的強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)介于亞麻與黃麻之問，故成紗質(zhì)量?jī)?yōu)于黃麻而次于亞麻。菠蘿纖維經(jīng)深處理后外觀潔白，柔軟爽滑，可與天然纖維或合成纖維混紡，生產(chǎn)的織物容易印染吸汗透氣、挺括不起皺、穿著舒適。菠蘿纖維和棉混紡可生產(chǎn)牛仔布；和絹絲混紡可制成高級(jí)禮服面料；用轉(zhuǎn)杯紡生產(chǎn)的純菠蘿纖維紗作緯紗。用棉或其他混紡紗作經(jīng)紗，可生產(chǎn)各種裝飾織物及家具布用毛紡設(shè)備紡制羊毛和菠蘿

5、纖維混紡紗可制成西服與外衣面料；在黃麻設(shè)備上生產(chǎn)的菠蘿纖維、棉混紡紗可制成窗簾布、床單、家具布、毛巾、地毯等；用亞麻設(shè)備生產(chǎn)滌綸、腈綸、菠蘿纖維混紡紗可制成針織女外衣、襪子等。此外，菠蘿纖維在工業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。用菠蘿纖維可生產(chǎn)針刺非織造布，這種非織造布可用作土工布，用于水庫(kù)、河壩的加固防護(hù)；由于菠蘿纖維紗比棉紗強(qiáng)力高且毛羽多因此也是生產(chǎn)橡膠運(yùn)輸帶的簾子布、三角帶芯線的理想材料：用菠蘿纖維生產(chǎn)的帆布比同規(guī)格的棉帆布強(qiáng)力高：菠蘿纖維還可用于造紙、強(qiáng)力塑料、屋頂材料、繩索、漁網(wǎng)及編織工藝品。目前全球有豐富的菠蘿纖維資源，但由于尚未得到充分利用，大部分成為農(nóng)業(yè)廢料。對(duì)菠蘿纖維進(jìn)一步的開發(fā)利用方面，

6、印度、日本、菲律賓等國(guó)率先進(jìn)行了研究，取得了一些突破性進(jìn)展。我國(guó)也對(duì)菠蘿葉纖維的提取和應(yīng)用進(jìn)行了研究，研究工作大部分集中在纖維的力學(xué)性能、表面改性及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。（4）（三）桑皮纖維桑皮纖維是一種取自桑樹廢枝的具有高附加值的純天然綠色纖維，屬韌皮纖維的一種。這項(xiàng)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研究在我國(guó)乃至世界上屬于首創(chuàng)，率先實(shí)現(xiàn)了桑皮纖維從桑皮的剝?nèi)?、機(jī)械化 生產(chǎn)到商品的全過程，標(biāo)志著我國(guó)在新型天然紡織材料研發(fā)領(lǐng)域的一次新的突破。目前，由于桑皮纖維具有較好的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，因此適合織造時(shí)的上機(jī)張力的要求。對(duì)于桑皮纖維的產(chǎn)品殲發(fā)及應(yīng)用主要有：1、桑棉混紡因?yàn)樯＠w維強(qiáng)度好于棉纖維目前研制成功的桑

7、棉545 混紡產(chǎn)品，其強(qiáng)力得到了提高，紗線性能得到了改善。該紗線更適應(yīng)于高速織機(jī)的生產(chǎn)。桑棉混紡紗比純棉紗耐磨性高，抗皺性也有所增強(qiáng)。2、桑麻混紡大麻纖維與多數(shù)麻類纖維一樣具有吸濕性好的特點(diǎn)，大麻紡織品尢需任何處理。水洗后即具有抑菌效果，且大麻紡織品于感滑爽、柔軟。為了克服大麻纖維紡織品外觀及染色過程中的一些缺點(diǎn)，將桑纖維與大麻纖維進(jìn)行混紡，混紡后，使桑、麻纖維發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，并使混紡紗具有強(qiáng)力高、光澤好、較易染色、耐磨性強(qiáng)等特點(diǎn)。3、桑纖維與桑蠶絲交織純真絲綢產(chǎn)品是一種高檔的紡織面料，但也有易皺、易褪色、不耐洗、價(jià)格較貴等缺點(diǎn)。用價(jià)格相對(duì)低廉的桑皮纖維紗與蠶絲交織，使織物達(dá)到既具有真絲產(chǎn)品透氣

8、、吸濕、保健的功效，又熊克服純真絲綢所具有的缺點(diǎn)，從而開發(fā)新型真絲綢交織產(chǎn)品。4、桑麻紗與滌長(zhǎng)絲交織用桑麻紗與滌長(zhǎng)絲交織，形成新型的紡織面料。該面料具有耐磨透氣、吸濕、抑茵保健、抗靜電、較易染色等特點(diǎn)，且外觀挺括、懸垂好、回彈性比麻類織物好，堅(jiān)固耐用，風(fēng)格粗獷。預(yù)計(jì)該面料將廣泛應(yīng)用于成衣、裝飾品、產(chǎn)業(yè)用布等產(chǎn)品的生產(chǎn)。5、非織造農(nóng)用地膜由張璐等人研究不同水質(zhì)在有氧、無(wú)氧、室內(nèi)、室外的環(huán)境條件下浸泡桑皮，生物發(fā)酵后得到桑表皮和韌皮部自然分離，使韌皮部桑皮纖維離解成單根纖維，此桑皮纖維主要作為非織造用農(nóng)用地膜。（5）二、動(dòng)物綠色纖維（一）甲殼素纖維甲殼素纖維是一種全新的天然再生纖維，屬動(dòng)物纖維素纖

9、維其單聚物甲殼素廣泛存在于蝦、蟹等水產(chǎn)品的硬殼中，資源豐富，是地球上僅次于纖維素的第二大可再生資源，廢棄物可自然降解，不會(huì)污染環(huán)境。目前，甲殼素纖維進(jìn)行純紡還有一定困難但甲殼素纖維與棉、毛及其它化學(xué)纖維等混紡可以改善其可紡性，賦予織物抗菌、消炎等保健功能，同時(shí)可提高織物的強(qiáng)度、抗褶皺性、吸濕性等。（6）甲殼素纖維主要應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域，如甲殼素醫(yī)用敷料，甲殼素創(chuàng)可貼，甲殼素止血棉，甲殼素縫合線，抗腫瘤劑及保健膠囊等。甲殼胺纖維主要應(yīng)用于紡織領(lǐng)域，如采用甲殼素纖維與棉、毛、化纖混紡織成的高級(jí)面料，具有挺括、不皺不縮、色澤鮮艷、光澤好、不退色等特點(diǎn)，如制成運(yùn)動(dòng)服，吸汗性能好，對(duì)人體無(wú)刺激、無(wú)靜電作用。

10、甲殼素纖維具有抗菌、防霉、去臭、吸濕、保濕、柔軟、染色性好等特點(diǎn)，可用于保健服飾。還可以制成的婦女衛(wèi)生巾、嬰兒尿不濕等婦女兒童用品及其他生活用品，具有衛(wèi)生和舒適的功效。（7）我國(guó)水產(chǎn)品資源豐富，開發(fā)甲殼素纖維可充分利用這些資源，而且由于這種纖維織物在醫(yī)藥方面有多種用途，相信甲殼素纖維會(huì)有更大的發(fā)展。(二）蜘蛛絲從中世紀(jì)開始，蛛網(wǎng)就被用作傷口敷裹布來(lái)幫助血液快速凝固。而且，在新幾內(nèi)亞，蛛網(wǎng)還曾被用作魚網(wǎng)，蜘蛛用蛛網(wǎng)上發(fā)亮的蛛絲來(lái)吸引并捕捉昆蟲以獲得食物。目前世界上主要利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)蜘蛛絲: 1、利用家蠶生產(chǎn)蜘蛛絲; 2、利用牛羊奶生產(chǎn)蜘蛛絲; 3、利用微生物生產(chǎn)蜘蛛絲;4、利用植物生產(chǎn)蜘蛛絲

11、。蜘蛛絲質(zhì)輕、柔軟、彈性好，而且穿著舒適。蜘蛛絲制成的織物會(huì)成為新一代的時(shí)尚面料，可制成服裝 、圍巾、帽子等。由于其強(qiáng)度大，可制成 極耐磨的衣物。蜘蛛絲是蛋白質(zhì)纖維，目前尚未發(fā)現(xiàn)人體對(duì)蜘蛛絲所含的蛋白質(zhì)有任何排異反應(yīng)，與人體有“兼容性”，可制成人工關(guān)節(jié)、韌帶、人類使用的假肢、人造肌腱等產(chǎn)品，具有質(zhì)量輕、韌性好、可降解等特性。歐洲許多國(guó)家的科學(xué)家正在進(jìn)行一項(xiàng)號(hào)稱“ 蜘蛛人” 的研究計(jì)劃，就是嘗試用蜘蛛絲制出人造組織。蜘蛛絲強(qiáng)度大、彈性好、柔軟、質(zhì)輕等優(yōu)良性能，可用來(lái)制成坦克、飛機(jī)、雷達(dá)，衛(wèi)星以及軍事建筑物的理想防護(hù)罩；可用于制成重量輕、防纏繞、展開力強(qiáng)大、抗風(fēng)性能佳、堅(jiān)牢耐用的降落傘。在航空航天

12、方面，可用作航天結(jié)構(gòu)材料和織造航天服等。蜘蛛絲的優(yōu)良性能，使其在建筑方面可用于代替混凝土中的鋼筋，應(yīng)用于橋梁、高層建筑和民用建筑等，可以減輕建筑物自身的重量；在漁業(yè)和食品方面，可用作高強(qiáng)度的捕魚網(wǎng)，代替造成白色污染的包裝等；還可用作車輪的外胎、體育器材等。（8）總之，隨著蜘蛛絲大量的出現(xiàn)在人們的生活中來(lái)，表明世界轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的階段，更為人類提供了一種高性能的綠色生物材料，其應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。三、合成綠色纖維（一）發(fā)色纖維無(wú)需染色技術(shù)，利用光學(xué)物理現(xiàn)象的發(fā)色，總稱為結(jié)構(gòu)性發(fā)色，多存在于自然界生物中。從仿生的觀點(diǎn)以及考慮環(huán)境保護(hù)，該現(xiàn)象引起了人們的興趣。從南美彩蝶藍(lán)色翅翼的發(fā)色原理，利用

13、薄膜干涉發(fā) 色現(xiàn)象，開發(fā)出了光干涉發(fā)色纖維Morphotex.光干涉發(fā)色纖維長(zhǎng)絲主要適用于婦女外衣及內(nèi)衣、服裝、運(yùn)動(dòng)服、刺繡絲及汽車內(nèi)飾材料等領(lǐng)域。另外應(yīng)用在涂料方面，如汽車車體涂層、內(nèi)飾品涂層、化妝品、人造皮革涂層、漆器的光澤劑等。以低折射率聚合物為基材的涂料及涂層方面，抑制纖維截面的散射光，可呈現(xiàn)鮮明的干涉色。精密截面設(shè)計(jì)可達(dá)到光學(xué)功能級(jí)，形成截的多種聚合物及復(fù)合是今后纖維的新方向，利用這種技術(shù)，可研究開發(fā)功能性纖維。（9）（二）竹炭纖維竹材由纖維素、半纖維素和少量木質(zhì)素組成。竹炭就是由這3種物質(zhì)按照不同的程度分解炭化而形成的。竹炭纖維有著巨大的比表面積，能吸收大量空氣中的異味，尤其對(duì)甲醛

14、等有害物質(zhì)有很強(qiáng)的去除能力；竹炭纖維的微多孔結(jié)構(gòu)使 其有吸濕導(dǎo)汗功能，能自動(dòng)調(diào)節(jié)濕度，有著“空調(diào)纖維”的美稱；竹炭纖維據(jù)測(cè)試能大量釋放負(fù)離子，其產(chǎn)品具有蓄熱保暖、促進(jìn)新陳代謝的功效。此外，由竹炭纖維制成的織物還具有優(yōu)良的抗起毛起球性、極好的染色性和易維護(hù)性等特點(diǎn)。（10）用竹炭纖維制成的紡織品具有天然本色，加工過程無(wú)需染色，無(wú)需加任何化學(xué)用劑。產(chǎn)品柔軟細(xì)膩，對(duì)皮膚無(wú)刺激、無(wú)過敏、耐曬、耐熱、易洗滌保養(yǎng)且功能持久。最終用途主要有醫(yī)療防護(hù)服飾、嬰幼及孕婦防護(hù)服、襪子、毛床上用品、窗簾、高檔內(nèi)外衣面料、賓館及家庭用品、抗菌內(nèi)衣、地毯、汽車、船舶、火車內(nèi)飾織物、空調(diào)過濾器、美容面膜、榻榻米等。竹炭纖維

15、面料具有很好的抑菌殺菌能力和良好的服用性能，而且技術(shù)含量高，產(chǎn)品附加值高，因此市場(chǎng)前景廣闊，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。（11）結(jié)論人與自然的和諧發(fā)展是科學(xué)發(fā)展觀的核心之一，隨著紡織行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，“環(huán)境保護(hù)”更是重中之重，綠色環(huán)保纖維的出現(xiàn)迎合了當(dāng)今社會(huì)“返璞歸真，回歸自然”的發(fā)展需要。綠色環(huán)保纖維正處在發(fā)展階段，并向著多元化發(fā)展，隨著科技的不斷進(jìn)步，相信環(huán)保纖維的開發(fā)和應(yīng)用將在服用、裝飾用和產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)：1 霍炬. J.經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2006年第34期相關(guān)文獻(xiàn)2 青大研制出海藻纖維J.中國(guó)紡織，2008.33趙雪，何瑾馨，朱平，展義臻.海藻纖維的性能和最新研究進(jìn)展J國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，2008.114 瞿彩蓮，竇明，王 波.幾種新型植物纖維及其應(yīng)用J.中國(guó)纖檢，2006年第5期5 馮建永. 桑皮纖維的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用J.國(guó)外絲綢