绿色纤维

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　　绿色纤维是指原料采用可再生资源，不会破坏生态平衡和导致资源枯竭；生产过程不会对环境造成污染，符合节能和环保的要求，产品穿着健康舒适；制成品废弃后可回收利用或可在自然条件下降解。

　　1、纤维产品的原材料无污染(或少污染)，或尽可能是可持续发展的绿色资源。

　　2、合成纤维产品的合成过程节能、降耗、减污符合环保和可持续发展的要求。

　　3、纤维产品的加工过程，特别是印染、整理等加工过程，尽可能使用无毒、可自然降解的浆料、整理剂等，以及利用高新技术进行清洁生产。

　　4、纤维产品的消费、使用中，对人体友好、舒适，若带有某种特殊功能更好；若带有某种特殊功能更好。

　　5、纤维产品的消费使用后，不会因遗弃或处理带来环境问题，最好能循环利用，带来环境问题，最好能循环利用，或回归自然。

　　1．植物绿色纤维

　　1)绿色有机棉纤维

　　作为一种天然植物纤维，棉花是一种可持续发展的重要绿色资源。因此，它是绿色纤维研究、开发的热点之一，是绿色纤维的首选。其中，绿色有机棉纤维是一种源头上去除污染的棉纤维，即做到了纤维产品的原材料无污染(或少污染)，并且简单易得，可操作性强。

　　目前在普通棉花栽培中使用了许多非生态农药，会残留在棉纤维内，影响人体健康和生态环境。因此，在棉花种植过程中，采用有机耕作，多施有机肥料，采用生态防虫方法，少用或不用非生态农药和化肥，使收获的棉花少含甚至不含有毒物质，就可以得到绿色有机棉纤维。

　　2)天然彩色棉纤维

　　1972年，美国科学家采用转基因技术，培育出具有颜色的棉花，从而获得彩色棉，减少了染色造成的环境污染。随着彩色棉种植面积的不断扩大，用彩色棉加工生产的服装在欧美、日本市场大为走俏。1994年，我国引进此项技术，现已成功地种植出棕、绿、红、黄、橙、紫、灰等色泽的彩色棉品种，产量已达0.14—0.17kg/m，其品质优良。彩色棉是绿色棉纺织品的首选原料，预计未来30年内天然彩色棉和绿色有机棉将占世界棉花总产量的30％以上，天然彩色棉纺织品将是21世纪最受消费者信赖、最具市场潜力的绿色纺织品之一。

　　3)天然“不皱棉花”

　　采用生物基因技术，不仅可以开发出天然彩色棉，而且可以得到天然“不皱棉花”。美国农业生活技术公司宣布，他们已经培育出带有外源基因的“不皱棉花”。这种基因来自能产生聚羟基丁酸酯(PHB)聚合物的细菌，将这种细菌的基因导人棉花的细胞，生长出来的新棉花仍保留原有的吸水、柔软等性能，但其保暖性、强度、抗皱性均高于普通纤维。因此，用这种“不皱棉花”制成的衬衫可以免烫，从而消除含有大量甲醛的抗皱剂对人体的影响。

　　4)Lyocell纤维

　　由于传统黏胶纤维的生产过程严重污染环境，一种不经化学反应生产的纤维素纤维——Lyocell纤维——一经面世，就引起了纺织工业界和学术界的广泛关注，并且被誉为'21世纪纤维”、“绿色纤维”、“革命性纤维”。

　　在Lyocell纤维生产过程中，由于省去了黏胶纤维生产中因加入二硫化碳等各种化学试剂而产生的大量废液、废气和废渣，而以安全的化学品N—甲基吗啉—N—氧化物(NMMO)为溶剂，直接溶解纤维素制成纤维素溶液，再经凝固浴析出制成，并回收NMMO溶剂(国外最高回收率可达99.5％以上)，因此生产Lyocell纤维的新工艺非常环保。同时，它来自于自然、归于自然、取之不尽、用之不竭。

　　5)麻类纤维

　　麻类纤维(包括大麻、亚麻、苎麻等)也是天然植物纤维，属于木质素纤维，质地优良，具有性凉、抑菌性强、抗静电、不吸尘等优点，备受人们喜爱。但是，由于种种原因，麻类纤维目前尚未成为热点，随着环保意识的增强，这类绿色纤维必将引起足够的重视。

　　大麻具有不用农药和化肥即可快速生长、产量高、易加工的优势，无疑是一种有利于生态环境的纺织纤维。只要解决了大麻种植过程中毒品的含量控制问题，最终解除禁止种植的法律限制，有人预言大麻纤维将会再次在世界流行。苎麻素以“中国草”著称于世，其产量占世界的90％。由于历史的原因，目前全国苎麻纺锭仅60多万。亚麻纤维的发展也类似苎麻，我国亚麻产量占世界第2位，亚麻纺锭仅20多万。我国具有麻资源优势，除苎麻、亚麻外还有黄红麻和多种野生麻，其品种达百余种，生长地域达21个省，总数及纤维质量为世界之最。

　　6)植物蛋白纤维

　　植物蛋白纤维的研究可以追溯到20世纪30年代。但是，由于原料限制、纤维性能不理想、得率低、成本高等原因，它们都未实现工业化。

　　目前，在植物蛋白纤维中，研究和开发较多的是大豆蛋白纤维。我国河南濮阳经lo年研究开发，已初步开发成功大豆蛋白纤维，2000年建成1500t/a装置。生产过程是，大豆粕浸泡后分离出球蛋白和丙烯腈接枝后放丝成纤。在性能方面，开发出的大豆蛋白纤维有羊绒的手感、蚕丝的光泽、棉纤维的导湿、似羊毛的保暖性等优点。但也存在手感较烂、身骨不足、抗皱性差、短纤维抱合力较小、纺织时成网困难和缠结等不足。

　　我国自行研制、开发、生产出绿色环保大豆纤维，并且投入工业化生产，是世界首创。因此，针对我国大豆原料丰富和纺织加工能力强的优势，继续改进提高，并进行一条龙产品开发，具有较大的发展前途，对新型的民族纺织工业的发展意义重大。目前，我国浙江、四川等地的企业，已经在大豆蛋白纤维的基础上开发出新产品，并取得成功。

　　2．动物绿色纤维

　　1)甲壳素纤维；甲壳素(chitin)存在于虾、蟹、昆虫等甲壳动物的壳内。将虾、蟹甲壳粉碎、干燥后，经脱灰、去蛋白质等提纯和化学处理，得到甲壳素粉末，这是一种以N—乙酰基—D—葡萄糖胺为基本单元的氨基多糖类高分子——壳聚糖。将其溶于适当溶剂后采用湿法纺丝，得到甲壳素纤维。

　　甲壳素纤维具有极好的生物相容性，且具有抗菌、保健等功能，是理想的卫生、保健纺织品和医用材料，适于做内衣、医用缝线和医用敷料等。已经在我国上海浦东等地开始产业化，实现批量生产。

　　2)无染色羊毛

　　用生物遗传技术可得到彩色棉纤维，同样的思路也启发人们重新认识动物性资源的纤维。有关学者提出，无染色羊毛也是一种利于生态环境的纺织纤维。毛织物的颜色就是原来羊毛的颜色，如奶白色、棕色、灰色等，不经过任何其他的染色加21232艺。

　　3)蚕丝、蜘蛛丝

　　蚕丝、蜘蛛丝与羊毛一样，作为蛋白纤维在自然界也可以得到降解。其中蜘蛛丝具有卓越的强伸度和高弹性，故对蜘蛛丝的研究从未放弃。例如，杜邦公司正运用生物工程技术着力研究脱氧核糖核酸(DNA)的重新联合，仿造蜘蛛丝。该公司首先用先进的计算机模拟技术建立蜘蛛丝蛋白质各种成分的分子模型，然后运用遗传学基因合成技术把遗传基因植入酵母和细菌，仿制出蜘蛛丝蛋白质，溶解后抽出的丝轻、强、有弹性，仿真如真，线密度可达真丝的l/10，强力是相同线密度钢丝的510倍。

　　4)奶类蛋白纤维

　　蛋白纤维不仅是可降解的，而且蛋白质类织物与同为蛋白质组成的人类皮肤具有特殊的亲和性，因此人们对蛋白质的研究兴趣已扩大到其他含蛋白质丰富的物质，特别是奶类。与植物蛋白纤维一样，动物奶蛋白纤维的研究也可以追溯到20世纪30年代，1935年意大利Fessetti公司就研究从牛奶中研制蛋白纤维。到20世纪末期，日本东洋纺公司终于首先在世界上开发出用酪蛋白制造的工业化牛奶蛋白纤维Chinon。

　　Chinon外观具有天然丝般的、独特的优雅光泽，触觉柔软干爽，能迅速吸收和干燥汗液，并保持适当的热量，穿着轻盈、舒适，深受年轻消费者的青睐。Chinon的制造过程从高浓度牛奶开始，1L牛奶可生产出60gChinon纤维，因此其得率低(仅2％)，成本高。作为一种新型绿色环保性纤维，奶类蛋白纤维仍然值得关注，而且，如果将其与牛奶的其他衍生物生产品如脂肪、维生素、乳糖等一起进行开发，整体经济价值不一定很低。

　　3．合成绿色纤维

　　1)可降解合成纤维

　　在合成纤维中，可降解的脂肪族聚酯类纤维被认为是绿色纤维。其中较为典型的是聚己内酯(PCL)纤维和聚丙交酯(PLA)纤维，都已经开发成功。PCL由环状单体己内酯开环聚合而成，其熔体可纺织成纤维，性能近似涤纶和锦纶，在土壤和海水中均能分解。

　　PLA亦称聚乳酸，在可降解合成纤维中尤其引人注目。它不仅自身可以生物降解回归大自然，而且其合成的原料乳酸也来自天然，由淀粉发酵得到。因此，聚乳酸纤维的开发与应用是人类对自然界碳循环的一种和谐参与。

　　日本岛津和钟纺公司于1992年开发成功聚乳酸纤维Lactron，其物理性能接近锦纶和涤纶，热稳定性和热塑性好，生物降解性能优于纤维素纤维，染色性好，有生物相容性。穿用非常舒适，特别是内衣。也可制成复丝、单丝、短纤维、假捻变形、针织物、非织造布等。PLA还可以作为建筑材料、农用材料等，发展前途广阔。

　　PLA可以由乳酸经二步法间接合成，即先由乳酸环化二聚合成丙交酯，丙交酯再开环聚合成PLA，或直接聚合得到。现在，PLA的合成多采用二步法。由于需要合成高纯度的中间体丙交酯，其工艺路线冗长，大量消耗试剂，使聚乳酸的成本居高不下，故PLA纤维的应用受到制约。

　　近年来，PLA的直接合成研究异常活跃，其中包括乳酸直接溶液聚合法和熔融聚合法。在溶液聚合法中反应在高沸点、有一定的毒性、有难闻气味的溶剂(如二苯醚)中进行，或使用特殊的催化剂、脱水剂，故其虽然比二步法要简洁、成本低、周期短，但操作仍然比较复杂，不利于工业化。

　　聚乳酸纤维作为一种人工合成的绿色纤维，如能在合成过程中提高绿色化水平，将有利于进一步提高聚乳酸绿色纤维的层次。因此，从绿色化学的观点进行分析，反应时不使用溶剂的熔融聚合，不仅可以进一步降低成本，而且对环境更友好，从而更具优势。但是，目前乳酸直接熔融聚合法合成PLA，仅日本获得了相对分子质量达数十万的产品。

　　2)可回收合成纤维

　　目前，国际上对聚酯等大规模工业化高分子材料的回收利用非常重视。在一些发达国家，已开始对聚酯饮料瓶进行回收，清洁、压碎后重新制造母料，再纺成高质量的纤维。尤其是美国、德国、意大利等国，已经形成聚酯的工业化回收规模，如美国涤纶短纤维现约30％是利用再生原料生产的。

　　锦纶的回收主要集中在化纤地毯。对其用机械方法处理后，再进行解聚，可得到单体己内酰胺，单体纯化后再缩聚、纺丝。回收后的己内酰胺质量非常接近原来的己内酰胺原料。总之，涤纶、锦纶等合成纤维的回收利用，既可解决“白色污染”问题，又节约了资源，具有很强的现实意义。

　　绿色纤维主要来源于天然纤维以及人们利用新的纤维原料和生产工艺制得的绿色纤维。传统天然的植物和动物纤维，如棉、麻、丝、毛作为主要的纺织原料，一直占据统治地位。随着纺织工业纤维原材料的深度开发和科学技术的不断提高，新型绿色纤维不断被研究开发利用。新型绿色纤维的开发思路主要有：

　　①从自然界中去探索，开发可利用天然纤维资源，如罗布麻、香蕉纤维、桑皮纤维、椰壳纤维、竹纤维、海藻纤维、甲壳质纤维等；

　　②利用生物技术和基因工程技术开发天然彩色纤维，如天然彩棉、彩色羊毛、彩色兔毛等；

　　③从农业、工业等的废弃物中回收再利用；

　　④开发利用新纤维原料及新的纤维生产工艺，如聚乳酸纤维、熔纺氨纶、熔纺腈纶，Lyocell(Tencel)纤维等。

　　生物可降解纤维一直是绿色纤维的研究热点。生物可降解纤维是指在自然界微生物如细菌、霉菌和藻类的作用下，可完全分解为低分子化合物的纤维材料。目前，研究最多的生物可降解纤维主要有海藻纤维、聚乳酸纤维、Lyocell(Tencel)纤维、牛奶纤维、甲壳质与壳聚糖纤维等。

　　绿色纤维的发展已经成为一种势不可挡的潮流。其中，各种天然原料的绿色棉纤维，以及可以由天然原料人工合成的聚乳酸纤维，对于可持续发展和全球生态具有远大的战略意义，需引起足够重视，加大研究和开发的力度。而各种可回收的合成纤维，对于解决目前实际问题，不乏紧迫的现实价值，则需在开发、推广和应用方面不遗余力。同时，要用动态的、辩证的观点看待绿色纤维。一方面，目前的所渭绿色纤维并非没有缺点，仍需不断改进；另一方面，绿色纤维只是一种原料，还需要使用清洁的生产工艺进行下游产品的开发，尤其是关注绿色整染等绿色技术，如德国发明的用超临界二氧化碳代替水的无水染色技术。

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