新型绿色环保纤维的开发和应用
张兆亮
（山东丝绸纺织职业学院，山东淄博2555300）
摘要：介绍了目前国内外几种新型绿色环保纤维开发应用现状及其发展趋势，并对几种绿色纤维进行了详细介绍。
关键词：绿色环保纤维；海藻纤维；菠萝纤维；桑皮纤维；蜘蛛丝；甲壳素纤维；发色纤维；竹炭纤维；
在20世纪末人类突然意识到“毁灭人类赖以生存的环境就是毁灭人类自己”。因此环境保护受到各国政府的日益重视，保护环境、回归自然已成为人类的共识（1）。绿色环保纤维成为我国“十一五”将重点发展的3类新型纤维之一，另外，绿色环保纤维也有助于我国纺织业积极应对加入WTO后的“绿色”挑战，符合社会可持续发展的趋向。绿色纤维也被叫做环保纤维、环境友好纤维
（Environment-friendly Fiber，Environmentally Friendly Fiber），根据按其来源划分类型，绿色环保纤维大致可分为三类：植物绿色纤维、动物绿色纤维和合成绿色纤维。三类纤维的共同点是：在产品的生产、加工、使用和丢弃后不对环境造成污染或破坏。
一、植物绿色纤维
（一）海藻纤维
目前一种名为“海藻类海洋纤维”的新型纤维在青岛大学国家重点实验室培育基地研制成功。有关专家认为，这种取材于海藻的新材料在全世界范围为纤维制造开辟了一个新领域。
海藻类纤维织成的成品，布匹手感柔软，色泽明亮，与普通的成衣布匹看不出有任何区别。据负责该项目的首席科学家夏延致教授介绍，海藻类纤维的原料取自海带中的海藻酸盐，以水做溶剂，采用冻胶凝胶湿法纺丝成型技术，使海藻酸盐高分子高倍拉伸与凝固成型有机结合，从而获得了性能良好的海藻纤维。该纤维取白海洋，资源丰富可再生，纤维可降解。从原材料到成品织品的生产，整个过程不添加任何化学成分，从而使该产品具有当前化纤纤维不可比拟的环保特性。（2）
海藻纤维以其优异性—高吸湿成胶性、整体易去除性、高透氧性、生物相容性、生物降解吸收性、高离子吸附性以及环保的生产工艺已在医疗行业作为医用纱布、敷料等得到广泛应用。在保持海藻纤维原有性能的基础上，附加其他性能如抗菌、远红外等性能以改善其应用深度已成为这一领域重要的研究方向。（3）
（二）菠萝纤维
菠萝纤维即菠萝叶纤维，是从菠萝叶片中提取的纤维。菠萝纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。菠萝纤维粗硬、伸长小、弹性差、吸湿放湿快。菠萝纤维中脂蜡质含量较高，因此光泽较好。其可纺性能优于黄麻而次于亚麻。菠萝纤维的单纤维长度较短，纤维的强度和断裂伸长介于亚麻与黄麻之问，故成纱质量优于黄麻而次于亚
麻。
菠萝纤维经深处理后．外观洁白，柔软爽滑，可与天然纤维或合成纤维混纺，生产的织物容易印染吸汗透气、挺括不起皱、穿着舒适。菠萝纤维和棉混纺可生产牛仔布；和绢丝混纺可制成高级礼服面料；用转杯纺生产的纯菠萝纤维纱作纬纱。用棉或其他混纺纱作经纱，可生产各种装饰织物及家具布用毛纺设备纺制羊毛和菠萝纤维混纺纱
可制成西服与外衣面料；在黄麻设备上生产的菠萝纤维、棉混纺纱可制成窗帘布、床单、家具布、毛巾、地毯等；用亚麻设备生产涤纶、腈纶、菠萝纤维混纺纱可制成针织女外衣、袜子等。
此外，菠萝纤维在工业中也有广泛的应用。用菠萝纤维可生产针刺非织造布，这种非织造布可用作土工布，用于水库、河坝的加固防护；由于菠萝纤维纱比棉纱强力高且毛羽多．因此也是生产橡胶运输带的帘子布、三角带芯线的理想材料：用菠萝纤维生产的帆布比同规格的棉帆布强力高：菠萝纤维还可用于造纸、强力塑料、屋顶材料、绳索、渔网及编织工艺品。
目前全球有丰富的菠萝纤维资源，但由于尚未得到充分利用，大部分成为农业废料。对菠萝纤维进一步的开发利用方面，印度、日本、菲律宾等国率先进行了研究，取得了一些突破性进展。我国也对菠萝叶纤维的提取和应用进行了研究，研究工作大部分集中在纤维的力学性能、表面改性及纤维增强复合材料。（4）
（三）桑皮纤维
桑皮纤维是一种取自桑树废枝的具有高附加值的纯天然绿色纤
维，属韧皮纤维的一种。这项具有我国自主知识产权的研究在我国乃至世界上属于首创，率先实现了桑皮纤维从桑皮的剥取、机械化生产到商品的全过程，标志着我国在新型天然纺织材料研发领域的一次新的突破。
目前，由于桑皮纤维具有较好的断裂强度和断裂伸长率，因此适合织造时的上机张力的要求。对于桑皮纤维的产品歼发及应用主要有：
1、桑棉混纺
因为桑纤维强度好于棉纤维目前研制成功的桑／棉5／45 混纺产品，其强力得到了提高，纱线性能得到了改善。该纱线更适应于高速织机的生产。桑棉混纺纱比纯棉纱耐磨性高，抗皱性也有所增强。
2、桑麻混纺
大麻纤维与多数麻类纤维一样具有吸湿性好的特点，大麻纺织品尢需任何处理。水洗后即具有抑菌效果，且大麻纺织品于感滑爽、柔软。为了克服大麻纤维纺织品外观及染色过程中的一些缺点，将桑纤维与大麻纤维进行混纺，混纺后，使桑、麻纤维发挥各自优势，并使混纺纱具有强力高、光泽好、较易染色、耐磨性强等特点。
3、桑纤维与桑蚕丝交织
纯真丝绸产品是一种高档的纺织面料，但也有易皱、易褪色、不耐洗、价格较贵等缺点。用价格相对低廉的桑皮纤维纱与蚕丝交织，使织物达到既具有真丝产品透气、吸湿、保健的功效，又熊克服纯真丝绸所具有的缺点，从而开发新型真丝绸交织产品。
4、桑麻纱与涤长丝交织
用桑麻纱与涤长丝交织，形成新型的纺织面料。该面料具有耐磨透气、吸湿、抑茵保健、抗静电、较易染色等特点，且外观挺括、悬垂好、回弹性比麻类织物好，坚固耐用，风格粗犷。预计该面料将广泛应用于成衣、装饰品、产业用布等产品的生产。
5、非织造农用地膜
由张璐等人研究不同水质在有氧、无氧、室内、室外的环境条件下浸泡桑皮，生物发酵后得到桑表皮和韧皮部自然分离，使韧皮部桑皮纤维离解成单根纤维，此桑皮纤维主要作为非织造用农用地膜。（5）二、动物绿色纤维
（一）甲壳素纤维
甲壳素纤维是一种全新的天然再生纤维，属动物纤维素纤维．其单聚物甲壳素广泛存在于虾、蟹等水产品的硬壳中，资源丰富，是地球上仅次于纤维素的第二大可再生资源，废弃物可自然降解，不会污染环境。
目前，甲壳素纤维进行纯纺还有一定困难．但甲壳素纤维与棉、毛及其它化学纤维等混纺可以改善其可纺性，赋予织物抗菌、消炎等保健功能，同时可提高织物的强度、抗褶皱性、吸湿性等。（6）甲壳素纤维主要应用于医药领域，如甲壳素医用敷料，甲壳素创可贴，甲壳素止血棉，甲壳素缝合线，抗肿瘤剂及保健胶囊等。甲壳胺纤维主要应用于纺织领域，如采用甲壳素纤维与棉、毛、化纤混纺织成的高级面料，具有挺括、不皱不缩、色泽鲜艳、光泽好、不退色等特点，
如制成运动服，吸汗性能好，对人体无刺激、无静电作用。甲壳素纤维具有抗菌、防霉、去臭、吸湿、保湿、柔软、染色性好等特点，可用于保健服饰。还可以制成的妇女卫生巾、婴儿尿不湿等妇女儿童用品及其他生活用品，具有卫生和舒适的功效。（7）
我国水产品资源丰富，开发甲壳素纤维可充分利用这些资源，而且由于这种纤维织物在医药方面有多种用途，相信甲壳素纤维会有更大的发展。
(二）蜘蛛丝
从中世纪开始，蛛网就被用作伤口敷裹布来帮助血液快速凝固。而且，在新几内亚，蛛网还曾被用作鱼网，蜘蛛用蛛网上发亮的蛛丝来吸引并捕捉昆虫以获得食物。
目前世界上主要利用转基因技术生产蜘蛛丝: 1、利用家蚕生产蜘蛛丝; 2、利用牛羊奶生产蜘蛛丝; 3、利用微生物生产蜘蛛丝;4、利用植物生产蜘蛛丝。
蜘蛛丝质轻、柔软、弹性好，而且穿着舒适。蜘蛛丝制成的织物会成为新一代的时尚面料，可制成服装、围巾、帽子等。由于其强度大，可制成极耐磨的衣物。蜘蛛丝是蛋白质纤维，目前尚未发现人体对蜘蛛丝所含的蛋白质有任何排异反应，与人体有“兼容性”，可制成人工关节、韧带、人类使用的假肢、人造肌腱等产品，具有质量轻、韧性好、可降解等特性。欧洲许多国家的科学家正在进行一项号称“蜘蛛人”的研究计划，就是尝试用蜘蛛丝制出人造组织。蜘蛛丝强度大、弹性好、柔软、质轻等优良性能，可用来制成坦克、飞
机、雷达，卫星以及军事建筑物的理想防护罩；可用于制成重量轻、防缠绕、展开力强大、抗风性能佳、坚牢耐用的降落伞。在航空航天方面，可用作航天结构材料和织造航天服等。蜘蛛丝的优良性能，使其在建筑方面可用于代替混凝土中的钢筋，应用于桥梁、高层建筑和民用建筑等，可以减轻建筑物自身的重量；在渔业和食品方面，可用作高强度的捕鱼网，代替造成白色污染的包装等；还可用作车轮的外胎、体育器材等。（8）
总之，随着蜘蛛丝大量的出现在人们的生活中来，表明世界转基因技术进入了一个新的阶段，更为人类提供了一种高性能的绿色生物材料，其应用前景相当广阔。
三、合成绿色纤维
（一）发色纤维
无需染色技术，利用光学物理现象的发色，总称为结构性发色，多存在于自然界生物中。从仿生的观点以及考虑环境保护，该现象引起了人们的兴趣。从南美彩蝶蓝色翅翼的发色原理，利用薄膜干涉发色现象，开发出了光干涉发色纤维——Morphotex.
光干涉发色纤维长丝主要适用于妇女外衣及内衣、服装、运动服、刺绣丝及汽车内饰材料等领域。另外应用在涂料方面，如汽车车体涂层、内饰品涂层、化妆品、人造皮革涂层、漆器的光泽剂等。以低折射率聚合物为基材的涂料及涂层方面，抑制纤维截面的散射光，可呈现鲜明的干涉色。
精密截面设计可达到光学功能级，形成截的多种聚合物及复合
是今后纤维的新方向，利用这种技术，可研究开发功能性纤维。（9）（二）竹炭纤维
竹材由纤维素、半纤维素和少量木质素组成。竹炭就是由这3种物质按照不同的程度分解炭化而形成的。
竹炭纤维有着巨大的比表面积，能吸收大量空气中的异味，尤其对甲醛等有害物质有很强的去除能力；竹炭纤维的微多孔结构使
其有吸湿导汗功能，能自动调节湿度，有着“空调纤维”的美称；竹炭纤维据测试能大量释放负离子，其产品具有蓄热保暖、促进新陈代谢的功效。此外，由竹炭纤维制成的织物还具有优良的抗起毛起球性、极好的染色性和易维护性等特点。（10）
用竹炭纤维制成的纺织品具有天然本色，加工过程无需染色，无需加任何化学用剂。产品柔软细腻，对皮肤无刺激、无过敏、耐晒、耐热、易洗涤保养且功能持久。最终用途主要有医疗防护服饰、婴幼及孕妇防护服、袜子、毛床上用品、窗帘、高档内外衣面料、宾馆及家庭用品、抗菌内衣、地毯、汽车、船舶、火车内饰织物、空调过滤器、美容面膜、榻榻米等。竹炭纤维面料具有很好的抑菌杀菌能力和良好的服用性能，而且技术含量高，产品附加值高，因此市场前景广阔，社会经济效益显著。（11）
结论
人与自然的和谐发展是科学发展观的核心之一，随着纺织行业的产业升级，“环境保护”更是重中之重，绿色环保纤维的出现迎合了当今社会“返璞归真，回归自然”的发展需要。绿色环保纤维正处在
发展阶段，并向着多元化发展，随着科技的不断进步，相信环保纤维的开发和应用将在服用、装饰用和产业用纺织品领域有着广阔的发展前景。
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