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新型生态纺织纤维

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新型生态纺织纤维 新型生态纺织纤维 万 震1 ,李克让2 ,谢 均3 (11 东华大学化学与化工学院 ,上海 200051 ;21 宁波服装学院 ,浙江 宁波 315100 ; 31 厦门华纶印染有限公司 ,福建 厦门 361000)   摘  要 :介绍了天然彩色棉纤维、甲壳素类纤维、大豆蛋白纤维、玉米纤维和牛奶酪蛋白纤维等新型生态纺 织纤维的主要性能和应用状况。由于这些纤维在纺制和生产加工过程中对环境无污染 ,且废弃后在环境中能自 然降解 ,符合环境保护的要求和新世纪环保纺织品的发展趋向 ,其开发和应用的前景良好。 关键...

新型生态纺织纤维
新型生态纺织纤维 万 震1 ,李克让2 ,谢 均3 (11 东华大学化学与化工学院 ,上海 200051 ;21 宁波服装学院 ,浙江 宁波 315100 ; 31 厦门华纶印染有限公司 ,福建 厦门 361000)   摘  要 :介绍了天然彩色棉纤维、甲壳素类纤维、大豆蛋白纤维、玉米纤维和牛奶酪蛋白纤维等新型生态纺 织纤维的主要性能和应用状况。由于这些纤维在纺制和生产加工过程中对环境无污染 ,且废弃后在环境中能自 然降解 ,符合环境保护的要求和新世纪环保纺织品的发展趋向 ,其开发和应用的前景良好。 关键词 :彩色棉 ; 甲壳素纤维 ; 大豆蛋白纤维 ; 玉米纤维 ; 牛奶酪蛋白 ;性能 ;应用 中图分类号 :TS102     文献标识码 :A     文章编号 :100321456 (2005) 0320020204 收稿日期 :2004 - 08 - 31 作者简介 :万震 (1976 - ) ,男 ,东华大学化学与化工学院 , 主要研究方向为纺织品后整理加工工艺。   随着科技发展和生活水平的不断提高 ,人们 更加关注环境保护与生活质量。因此 21 世纪织 物的功能整理应以舒适、环保为重点。随着对生 态纺织纤维认识的逐步发展 ,国内外生态纺织品 的研究开发于 90 年代中期形成高潮 ,大量产品已 进入消费者生活。常见的生态纺织纤维包括彩色 棉纤维、甲壳素纤维、大豆蛋白纤维和聚乳酸纤 维等。 1  彩色棉纤维 天然彩色棉是利用生物遗传技术培育出的新 型棉花。通过在棉花植株上引入能产生某种颜色 的基因 ,使得棉桃内纤维变成相应的颜色 (如常见 的棕色和绿色) 。天然彩棉色泽柔和 ,风格典雅 , 穿着安全舒适 ,且无需经过漂白、染色等传统工艺 处理 ,减少污染、节约能源 ,适于制作与皮肤直接 接触的各种内衣、婴幼儿用品、妇女卫生 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 等。 目前世界主要产棉大国如美国、墨西哥、俄罗斯和 中国等 ,都在进行彩棉的研究和推广工作 ,其中美 国研究水平居世界领先地位[1~3 ] 。 111  纤维特性 天然彩色棉的横截面与普通白棉相似 ,都呈 带胞腔的腰圆型。棕色系纤维较细 ,截面较圆润 , 胞腔较小 ,成熟度较高 ;绿色系纤维较粗 ,胞腔较 大 ,成熟度较低。天然彩色棉的色彩呈片状 ,主要 分布在纤维次生胞壁内 ,只有通过水洗、摩擦等机 械作用或化学、生物等降解作用 ,适当剥除纤维 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面覆盖层 ,才能充分显色。由于天然色素分子量 大 ,不易从纤维内部脱出 ,使得彩色棉的色牢度 优良。 天然彩色棉的杂质色素主要存在于棉籽壳 中。棉籽壳由表皮层和外色素层等组成 ,组分包 括纤维素、半纤维素和果胶。各层之间由果胶相 联 ,肉眼看到的黑褐色物主要分布在初生胞壁中。 由于天然色彩主要分布在纤维内部 ,因此通过化 学、生物等降解作用 ,可去除纤维外部杂质色素 , 保留所需的天然色素[3~4 ] 。 112  彩色棉的生态整理 经纺纱、织造加工的天然彩棉坯布中含多种 杂质和浆料 ,不能直接穿着 ,可通过后整理去茸 毛、除杂质 ,解决手感粗糙和服用性能差等问题。 为使彩棉织物达到较佳的穿着品质 ,后整理加工 应包括烧毛、退浆 (精练) 、抗皱等步骤 ,其中退浆 (精练)处理尤为重要[3 ,5 ] 。 11211  烧毛 天然彩色棉纤维较短 ,强力较差 ,织物表面易 起毛 ,要使织物表面光洁 ,一般需经烧毛处理。烧 毛时需调整火口的高度、风力强弱及车速快慢 ,使 布面在通过火口瞬间完成烧毛 ,以降低纤维的损 —02—        2005 年第 3 期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 伤程度 ,也使布面光洁。 11212  退浆 (精练) 传统退浆处理去除淀粉浆和精练处理去除天 然杂质 (如果胶质)的工艺是热碱处理法。热碱作 用下 ,淀粉发生溶胀而脱落 ,果胶转变为果胶酸钠 而溶解。此外 ,纤维剧烈膨胀 ,胞腔几乎消失 ,胞 壁更薄 ,天然色彩明显向胞壁迁移 ,使彩棉颜色鲜 艳。但彩棉中所含的黄酮素、类黄酮素、胡萝卜素 等色素的稳定性差 ,遇碱色变严重。因此 ,为保持 彩棉的天然色彩并加强对其色泽稳定性的质量控 制 ,应使用生物酶代替碱对坯布进行前处理。退 浆处理中使用淀粉酶能在较低温度下催化淀粉迅 速降解。但它去除天然杂质的能力有限 ,因此可 在其中混入适量的果胶酶和纤维素酶 ,使果胶酶 分解纤维上的果胶 ,纤维素酶分解初生胞壁中的 纤维素大分子 ,这种三元复合酶的前处理效果将 更好。3 种酶的共同增效作用会“剥皮”似地将纤 维表面杂质及部分初生胞壁去除 ,而次生胞壁毫 无损伤 ,不会导致纤维的强力损失 ,处理后的彩棉 纤维柔软光洁。酶处理法可缩短工艺时间 ,降低 成本 ,且操作方便[6 ] 。 2  甲壳素类纤维 甲壳素 ,广泛存在于虾、蟹和昆虫的外壳以及 藻类、菌类的细胞壁之中 ,是一种极为丰富的天然 高分子聚合物。甲壳素是由 2 —乙酰胺基 —2 — 脱氧葡萄糖通过β—(1 —4) 苷键连接而成的线性 含氮多糖高聚物 ,结构与纤维素类似。虾、蟹外壳 经稀盐酸脱除碳酸钙和热稀碱脱除蛋白质 ,再脱 色处理后可得白色的甲壳素。甲壳素分子间存在 较强的氢键作用 ,不溶于水、稀酸、碱及一般溶剂 中。然而 ,它经浓碱处理 ,脱去乙酰基后可转化为 脱乙酰甲壳素 (壳聚糖) 。壳聚糖中含大量游离氨 基 ,易溶于部分有机或无机酸的水溶液中。此外 , 其分子中羟基和氨基具有较强的反应活性 ,通过 化学反应可引入功能性官能团 ,赋予高聚物各种 性能[7~9 ] 。 211  纤维的制作方法 目前 ,生产甲壳素类纤维的方法大致有交联 法、涂层法、多聚体法、克莱比昂法和湿法纺丝法 等[8 ] 。 212  纤维的特性 甲壳素和它的衍生物壳聚糖 ,具有一定的流 延性及成丝性 ,都是很好的成纤材料 ,选择适当的 纺丝条件 ,通过湿法纺丝工艺可制得具有较高强 度和伸长率的甲壳素类纤维。这类纤维具有较好 的生物活性、生物相容性、生物降解性和抗菌性 等[10 ] 。 21211  吸湿保湿性 纤维大分子链上存在大量的羟基和氨基等亲 水基团 ,因此纤维具有较强的吸水性和吸湿性。 日本织物加工公司与旭化成纺织品公司合作开发 的吸汗和防水透湿材料 ,是以含无数细孔的聚氨 酯布作中间层 ,甲壳素涂层作接近皮肤的内层 ,外 层粘合一层尼纶织物基布 ,其制成的运动衣穿着 舒适、无闷热及发粘感[7 ] 。 21212  抗菌性 壳聚糖中含带正电荷的质子化氨基 ,能吸附 细菌并与其细胞壁上的阴离子成分结合 ,阻碍细 胞壁的生物合成 ,以抑制微生物的增长。壳聚糖 还能阻断细胞壁的内外物质输送 ,使纤维具有抗 菌性能。 21213  生物活性和相容性 甲壳素、壳聚糖与人体内氨基葡萄糖的构成 相同 ,还有类似人体骨胶原组织的结构。它们对 人体无毒无刺激 ,可被人体内溶菌酶分解而吸收 , 与人体组织有良好的生物相容性 ,且具有优良的 止血、镇痛和促进伤口愈合等生物医学功能 ,因而 被广泛用于制造特殊的医用产品 ,如人造皮肤、手 术可吸收缝合线、血液透析膜及各种医用敷料 等[7 ,11 ] 。 21214  生物降解性 使用虾、蟹类水产品的废弃物制造甲壳素类 纤维 ,可减少废弃物对环境的污染。此外 ,制得的 甲壳素纤维又可生物降解 ,不会对环境造成污染。 3  再生蛋白纤维 再生蛋白纤维是从天然动物牛乳或植物 (如 玉米、大豆等)中提炼出的蛋白质溶解液经纺丝而 成。它包括大豆蛋白纤维、玉米纤维和牛奶酪蛋 白纤维等[12~13 ] 。 —12—2005 年第 3 期        © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 311  大豆蛋白纤维 大豆蛋白纤维是将豆粕中提炼出的球状蛋白 质 ,通过添加功能性助剂 ,经化学处理后湿法纺丝 而成。其主要成分与羊绒、真丝类似[14~15 ] 。据文 献介绍 ,大豆蛋白纤维的主要性能如下。 31111  外观与结构特征 纤维呈淡黄色 ,横截面呈哑铃形或腰圆形 ,纵 向有凹凸沟槽。纤维结构具有皮芯特征 ,蛋白质 多分布于纤维外层。该纤维制成的织物手感柔软 滑爽 ,质地轻薄 ,具有真丝般的光泽和良好的悬 垂性[16 ] 。 31112  物理机械性能 纤维的比重小 ,干、湿断裂强度均大于棉、蚕 丝和羊毛 ,仅次于涤纶等高强度纤维。纤维的初 始模量偏高 ,沸水收缩率低 ,尺寸稳定性好[17 ] 。 31113  吸湿导湿性 纤维分子中含大量的氨基、羧基等亲水基团 , 吸湿性与棉、蚕丝等接近 ;纤维表面的沟槽使其具 有良好的导湿透气性。因此 ,织物的穿着舒适 性好[18 ] 。 31114  耐酸碱性 纤维耐酸性较好 ,耐碱性较差 ,不适于进行丝 光等强碱处理。染色中宜用酸性染料或活性染 料 ,尤其是经活性染料染色的织物色泽鲜艳有光 泽 ,且染色牢度优于真丝[17 ] 。 31115  热稳定性 纤维的耐热性较差 ,尤其是湿热稳定性很差 , 温度超过 120 ℃就会泛黄发粘 ,因此 ,染整加工中 应严格掌握热处理温度和时间[1 ] 。 31116  纺纱性能 纺纱过程中纤维之间抱合力差 ,易粘附机件 , 静电现象在生产中较突出 ,应添加抗静电剂和抗 滑剂 ,在相对湿度较大的环境中纺纱[15 ,18 ] 。 312  玉米纤维 玉米纤维通常包括玉米聚乳酸纤维和玉米蛋 白纤维[13 ,19 ] 。 玉米聚乳酸纤维是以玉米淀粉等为原料 ,经 发酵转化成乳酸 ,再经聚合、熔融纺丝而制成。它 的原料来源广泛 ,包括了绝大多数富含糖类 (碳水 化合物)的可再生天然物质。此外 ,它具有良好的 生物可降解性 ,其降解产物乳酸、CO2 和水均对环 境无污染[13 ,20 ] 。日本钟纺公司开发的 Lactron 是 典型的玉米聚乳酸纤维 ,它具有很多优点 ,如高结 晶度、高强度、良好的尺寸稳定性、导湿透气性、耐 酸性和耐热性等。Lactron 制得的面料手感柔软滑 爽 ,悬垂性良好 ,有丝绸般的光泽 ,穿着舒适性较 好。但该纤维的耐磨损性较差 ,限制了其在高性 能服装方面的应用[21~22 ] 。 维卡拉 (Vicara)纤维是玉米蛋白纤维的代表 , 它通过使用 70 %的异丙醇从玉米残渣中提取黄 色粉状的玉米醇熔蛋白质 ( Zein) ,并将其球状蛋 白分子变成羧酸钠基 ,结成盐链结 ,再以湿法纺丝 法纺制而成。该纤维横截面呈圆形 ,纵面则为半 透明的圆柱状[19 ] 。Vicara 纤维强度好 ,耐高温 ,具 有抗生物性 ,化学性质稳定 ,其它性能与大豆蛋白 纤维等相近[13 ] 。 313  牛奶酪蛋白纤维 牛奶酪蛋白纤维是一种新型的再生蛋白质纤 维 ,通过将牛奶去水并脱脂 ,添加蛋白质粘合剂将 牛奶蛋白揉和制成牛奶浆纺丝液 ,再经过干法喷 丝、拉伸、干燥定形等特殊工艺制得[23~24 ] 。牛奶 蛋白纤维既具有化学纤维强度高、收缩小等特性 , 又有天然纤维柔软舒适、吸湿透气和抗静电等优 点 ,但也存在耐热性和耐碱性差等缺点[25 ] 。日本 东洋纺公司开发的 Chinon 牛奶纤维是以牛奶为 原料 ,在牛奶蛋白溶液中和丙烯腈进行接枝共聚 , 将原液从喷丝孔于凝固浴中纺丝成形制得 ,是目 前世界上惟一用酪蛋白制造的工业化纤维。Chi2 non 纤维具有天然丝般的光泽 ,同时在导湿及保温 方面都具有独特的优良性能[20 ] 。 4  结束语 新型生态纺织纤维及其纺织品是近些年来迅 速发展、极富生命力的高技术功能纤维。它们在 纺制和生产加工过程中对环境无污染 ,且废弃后 能在环境中自然降解 ,因此符合新世纪环保纺织 品的发展趋向。 随着人们对环保意识的日益增强和对功能性 整理织物要求的提高 ,开发新型生态纺织品将具 有高附加值和高效益 ,有着良好的发展前途和广 阔的应用前景。 —22—        2005 年第 3 期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 参考文献 : [ 1 ]  董瑛 ,刘学强. 生态纺织品加工技术 [J ] . 纺织导报 ,2002 , (6) :82 - 84. [ 2 ]  王建坤 ,潘霞. 天然彩色棉及其工艺性能综述 [J ] . 天津工 业大学学报 ,2004 ,23 (2) :32 - 36. [ 3 ]  万震 ,毛志平. 天然彩色棉织物的生态整理加工 [J ] . 纺织 导报 ,2002 , (6) :86 - 89. [ 4 ]  房宽峻. 纺织品生态加工技术[J ] . 北京 :中国纺织出版社 , 2001. [ 5 ]  张镁 ,陈英 ,房娜. 天然彩色棉机织物的生态整理 [J ] . 印 染 ,2000 , (10) :5 - 11. [ 6 ]  徐蔚. 有色棉产品的精练工艺研究 [J ] . 东华大学学报 (自 然科学版) ,2001 ,27 (5) :99 - 104. [ 7 ]  陈玉芳 ,许树文. 甲壳素及其衍生物纺织品 [J ] . 上海纺织 科技 ,2000 ,28 (3) :9 - 11. [ 8 ]  董瑛. 论壳聚糖纤维织物及其性能 [J ] . 纺织科学研究 , 2003 , (2) :35 - 38. [ 9 ]  杨栋梁. 壳聚糖在织物功能性整理中的应用 (一) [J ] . 印 染 ,2003 , (4) :34 - 36. [10 ]  许树文 ,陈玉芳 ,梁金茹. 甲壳素保健内衣面料的研制与开 发[J ] . 棉纺织技术 ,2001 ,29 (9) :30 - 34. [11 ]  王鸿博 ,高卫东. 甲壳素及壳聚糖在纺织工业中的应用[J ] . 纺织导报 ,2003 , (1) :26 - 28. [12 ]  杨庆斌 ,孙永军 ,于伟东. 大豆蛋白纤维发展与应用综述 [J ] . 山东纺织科技 ,2004 , (2) :43 - 45. [13 ]  李晓燕. 生态纺织纤维的性能与应用 [J ] . 棉纺织技术 , 2002 ,30 (11) :30 - 33. [14 ]  张岩昊. 大豆蛋白纤维及其产品开发 [J ] . 棉纺织技术 , 2000 ,28 (9) :28 - 30. 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Ne w ecological textile f ibers WAN Zhen1 ,LI Ke2rang2 ,XIE Jun3 (11College of Chemistry and Chemical Engineering , Donghua University , Shanghai 200051 ,China ; 21Ningbo Fashion Institute , Ningbo 315100 ,China ; 31Xiamen Hualun Printing and Dyeing CO. , Ltd. ,Xiamen 361000 ,China) Abstract :This paper introduces the properties and application of new ecological textile fibers , such as natural color cotton fiber , chitin fiber , soybean pro2 tein fiber , corn fiber and milk protein fiber. Because there is no harm to environment in the process of spinning and finishing , and most used fibers can be natu2 rally degraded , which is coincidence with the environment protection requirement and development tend of textiles in modern society , the fibers are regarded as ecological fibers with good development outlook. Key words : color cotton ;chitin fiber ;soybean protein fiber ;corn fiber ;milk protein fiber ;performance ;application —32—2005 年第 3 期        © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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分类:生产制造
上传时间:2011-12-29
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