綠色纖維
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什麼是綠色纖維[1]
綠色纖維是指原料採用可再生資源，不會破壞生態平衡和導致資源枯竭；生產過程不會對環境造成污染，符合節能和環保的要求，產品穿著健康舒適；製成品廢棄後可回收利用或可在自然條件下降解。
綠色纖維的特征[2]
1、纖維產品的原材料無污染(或少污染)，或儘可能是可持續發展的綠色資源。
2、合成纖維產品的合成過程節能、降耗、減污符合環保和可持續發展的要求。
3、纖維產品的加工過程，特別是印染、整理等加工過程，儘可能使用無毒、可自然降解的漿料、整理劑等，以及利用高新技術進行清潔生產。
4、纖維產品的消費、使用中，對人體友好、舒適，若帶有某種特殊功能更好；若帶有某種特殊功能更好。
5、纖維產品的消費使用後，不會因遺棄或處理帶來環境問題，最好能迴圈利用，帶來環境問題，最好能迴圈利用，或回歸自然。
綠色纖維的種類[3]
1．植物綠色纖維
1)綠色有機棉纖維
作為一種天然植物纖維，棉花是一種可持續發展的重要綠色資源。因此，它是綠色纖維研究、開發的熱點之一，是綠色纖維的首選。其中，綠色有機棉纖維是一種源頭上去除污染的棉纖維，即做到了纖維產品的原材料無污染(或少污染)，並且簡單易得，可操作性強。
目前在普通棉花栽培中使用了許多非生態農藥，會殘留在棉纖維內，影響人體健康和生態環境。因此，在棉花種植過程中，採用有機耕作，多施有機肥料，採用生態防蟲方法，少用或不用非生態農藥和化肥，使收穫的棉花少含甚至不含有毒物質，就可以得到綠色有機棉纖維。
2)天然彩色棉纖維
1972年，美國科學家採用轉基因技術，培育出具有顏色的棉花，從而獲得彩色棉，減少了染色造成的環境污染。隨著彩色棉種植面積的不斷擴大，用彩色棉加工生產的服裝在歐美、日本市場大為走俏。1994年，我國引進此項技術，現已成功地種植出棕、綠、紅、黃、橙、紫、灰等色澤的彩色棉品種，產量已達0.14—0.17kg/m，其品質優良。彩色棉是綠色棉紡織品的首選原料，預計未來30年內天然彩色棉和綠色有機棉將占世界棉花總產量的30％以上，天然彩色棉紡織品將是21世紀最受消費者信賴、最具市場潛力的綠色紡織品之一。
3)天然“不皺棉花”
採用生物基因技術，不僅可以開發出天然彩色棉，而且可以得到天然“不皺棉花”。美國農業生活技術公司宣佈，他們已經培育出帶有外源基因的“不皺棉花”。這種基因來自能產生聚羥基丁酸酯(PHB)聚合物的細菌，將這種細菌的基因導人棉花的細胞，生長出來的新棉花仍保留原有的吸水、柔軟等性能，但其保暖性、強度、抗皺性均高於普通纖維。因此，用這種“不皺棉花”製成的襯衫可以免燙，從而消除含有大量甲醛的抗皺劑對人體的影響。
4)Lyocell纖維
由於傳統黏膠纖維的生產過程嚴重污染環境，一種不經化學反應生產的纖維素纖維——Lyocell纖維——一經面世，就引起了紡織工業界和學術界的廣泛關註，並且被譽為'21世紀纖維”、“綠色纖維”、“革命性纖維”。
在Lyocell纖維生產過程中，由於省去了黏膠纖維生產中因加入二硫化碳等各種化學試劑而產生的大量廢液、廢氣和廢渣，而以安全的化學品N—甲基嗎啉—N—氧化物(NMMO)為溶劑，直接溶解纖維素製成纖維素溶液，再經凝固浴析出製成，並回收NMMO溶劑(國外最高回收率可達99.5％以上)，因此生產Lyocell纖維的新工藝非常環保。同時，它來自於自然、歸於自然、取之不盡、用之不竭。
5)麻類纖維
麻類纖維(包括大麻、亞麻、苧麻等)也是天然植物纖維，屬於木質素纖維，質地優良，具有性涼、抑菌性強、抗靜電、不吸塵等優點，備受人們喜愛。但是，由於種種原因，麻類纖維目前尚未成為熱點，隨著環保意識的增強，這類綠色纖維必將引起足夠的重視。
大麻具有不用農藥和化肥即可快速生長、產量高、易加工的優勢，無疑是一種有利於生態環境的紡織纖維。只要解決了大麻種植過程中毒品的含量控制問題，最終解除禁止種植的法律限制，有人預言大麻纖維將會再次在世界流行。苧麻素以“中國草”著稱於世，其產量占世界的90％。由於歷史的原因，目前全國苧麻紡錠僅60多萬。亞麻纖維的發展也類似苧麻，我國亞麻產量占世界第2位，亞麻紡錠僅20多萬。我國具有麻資源優勢，除苧麻、亞麻外還有黃紅麻和多種野生麻，其品種達百餘種，生長地域達21個省，總數及纖維質量為世界之最。
6)植物蛋白纖維
植物蛋白纖維的研究可以追溯到20世紀30年代。但是，由於原料限制、纖維性能不理想、得率低、成本高等原因，它們都未實現工業化。
目前，在植物蛋白纖維中，研究和開發較多的是大豆蛋白纖維。我國河南濮陽經lo年研究開發，已初步開發成功大豆蛋白纖維，2000年建成1500t/a裝置。生產過程是，大豆粕浸泡後分離出球蛋白和丙烯腈接枝後放絲成纖。在性能方面，開發出的大豆蛋白纖維有羊絨的手感、蠶絲的光澤、棉纖維的導濕、似羊毛的保暖性等優點。但也存在手感較爛、身骨不足、抗皺性差、短纖維抱合力較小、紡織時成網困難和纏結等不足。
我國自行研製、開發、生產出綠色環保大豆纖維，並且投入工業化生產，是世界首創。因此，針對我國大豆原料豐富和紡織加工能力強的優勢，繼續改進提高，併進行一條龍產品開發，具有較大的發展前途，對新型的民族紡織工業的發展意義重大。目前，我國浙江、四川等地的企業，已經在大豆蛋白纖維的基礎上開發出新產品，並取得成功。
2．動物綠色纖維
1)甲殼素纖維；甲殼素(chitin)存在於蝦、蟹、昆蟲等甲殼動物的殼內。將蝦、蟹甲殼粉碎、乾燥後，經脫灰、去蛋白質等提純和化學處理，得到甲殼素粉末，這是一種以N—乙酰基—D—葡萄糖胺為基本單元的氨基多糖類高分子——殼聚糖。將其溶於適當溶劑後採用濕法紡絲，得到甲殼素纖維。
甲殼素纖維具有極好的生物相容性，且具有抗菌、保健等功能，是理想的衛生、保健紡織品和醫用材料，適於做內衣、醫用縫線和醫用敷料等。已經在我國上海浦東等地開始產業化，實現批量生產。
2)無染色羊毛
用生物遺傳技術可得到彩色棉纖維，同樣的思路也啟發人們重新認識動物性資源的纖維。有關學者提出，無染色羊毛也是一種利於生態環境的紡織纖維。毛織物的顏色就是原來羊毛的顏色，如奶白色、棕色、灰色等，不經過任何其他的染色加21232藝。
3)蠶絲、蜘蛛絲
蠶絲、蜘蛛絲與羊毛一樣，作為蛋白纖維在自然界也可以得到降解。其中蜘蛛絲具有卓越的強伸度和高彈性，故對蜘蛛絲的研究從未放棄。例如，杜邦公司正運用生物工程技術著力研究脫氧核糖核酸(DNA)的重新聯合，仿造蜘蛛絲。該公司首先用先進的電腦模擬技術建立蜘蛛絲蛋白質各種成分的分子模型，然後運用遺傳學基因合成技術把遺傳基因植入酵母和細菌，仿製出蜘蛛絲蛋白質，溶解後抽出的絲輕、強、有彈性，模擬如真，線密度可達真絲的l/10，強力是相同線密度鋼絲的510倍。
4)奶類蛋白纖維
蛋白纖維不僅是可降解的，而且蛋白質類織物與同為蛋白質組成的人類皮膚具有特殊的親和性，因此人們對蛋白質的研究興趣已擴大到其他含蛋白質豐富的物質，特別是奶類。與植物蛋白纖維一樣，動物奶蛋白纖維的研究也可以追溯到20世紀30年代，1935年義大利Fessetti公司就研究從牛奶中研製蛋白纖維。到20世紀末期，日本東洋紡公司終於首先在世界上開發出用酪蛋白製造的工業化牛奶蛋白纖維Chinon。
Chinon外觀具有天然絲般的、獨特的優雅光澤，觸覺柔軟乾爽，能迅速吸收和乾燥汗液，並保持適當的熱量，穿著輕盈、舒適，深受年輕消費者的青睞。Chinon的製造過程從高濃度牛奶開始，1L牛奶可生產出60gChinon纖維，因此其得率低(僅2％)，成本高。作為一種新型綠色環保性纖維，奶類蛋白纖維仍然值得關註，而且，如果將其與牛奶的其他衍生物生產品如脂肪、維生素、乳糖等一起進行開發，整體經濟價值不一定很低。
3．合成綠色纖維
1)可降解合成纖維
在合成纖維中，可降解的脂肪族聚酯類纖維被認為是綠色纖維。其中較為典型的是聚己內酯(PCL)纖維和聚丙交酯(PLA)纖維，都已經開發成功。PCL由環狀單體己內酯開環聚合而成，其熔體可紡織成纖維，性能近似滌綸和錦綸，在土壤和海水中均能分解。
PLA亦稱聚乳酸，在可降解合成纖維中尤其引人註目。它不僅自身可以生物降解回歸大自然，而且其合成的原料乳酸也來自天然，由澱粉發酵得到。因此，聚乳酸纖維的開發與應用是人類對自然界碳迴圈的一種和諧參與。
日本島津和鐘紡公司於1992年開發成功聚乳酸纖維Lactron，其物理性能接近錦綸和滌綸，熱穩定性和熱塑性好，生物降解性能優於纖維素纖維，染色性好，有生物相容性。穿用非常舒適，特別是內衣。也可製成復絲、單絲、短纖維、假捻變形、針織物、非織造布等。PLA還可以作為建築材料、農用材料等，發展前途廣闊。
PLA可以由乳酸經二步法間接合成，即先由乳酸環化二聚合成丙交酯，丙交酯再開環聚合成PLA，或直接聚合得到。現在，PLA的合成多採用二步法。由於需要合成高純度的中間體丙交酯，其工藝路線冗長，大量消耗試劑，使聚乳酸的成本居高不下，故PLA纖維的應用受到制約。
近年來，PLA的直接合成研究異常活躍，其中包括乳酸直接溶液聚合法和熔融聚合法。在溶液聚合法中反應在高沸點、有一定的毒性、有難聞氣味的溶劑(如二苯醚)中進行，或使用特殊的催化劑、脫水劑，故其雖然比二步法要簡潔、成本低、周期短，但操作仍然比較複雜，不利於工業化。
聚乳酸纖維作為一種人工合成的綠色纖維，如能在合成過程中提高綠色化水平，將有利於進一步提高聚乳酸綠色纖維的層次。因此，從綠色化學的觀點進行分析，反應時不使用溶劑的熔融聚合，不僅可以進一步降低成本，而且對環境更友好，從而更具優勢。但是，目前乳酸直接熔融聚合法合成PLA，僅日本獲得了相對分子質量達數十萬的產品。
2)可回收合成纖維
目前，國際上對聚酯等大規模工業化高分子材料的回收利用非常重視。在一些發達國家，已開始對聚酯飲料瓶進行回收，清潔、壓碎後重新製造母料，再紡成高質量的纖維。尤其是美國、德國、義大利等國，已經形成聚酯的工業化回收規模，如美國滌綸短纖維現約30％是利用再生原料生產的。
錦綸的回收主要集中在化纖地毯。對其用機械方法處理後，再進行解聚，可得到單體己內酰胺，單體純化後再縮聚、紡絲。回收後的己內酰胺質量非常接近原來的己內酰胺原料。總之，滌綸、錦綸等合成纖維的回收利用，既可解決“白色污染”問題，又節約了資源，具有很強的現實意義。
綠色纖維開發及發展現狀[4]
綠色纖維主要來源於天然纖維以及人們利用新的纖維原料和生產工藝制得的綠色纖維。傳統天然的植物和動物纖維，如棉、麻、絲、毛作為主要的紡織原料，一直占據統治地位。隨著紡織工業纖維原材料的深度開發和科學技術的不斷提高，新型綠色纖維不斷被研究開發利用。新型綠色纖維的開發思路主要有：
①從自然界中去探索，開發可利用天然纖維資源，如羅布麻、香蕉纖維、桑皮纖維、椰殼纖維、竹纖維、海藻纖維、甲殼質纖維等；
②利用生物技術和基因工程技術開發天然彩色纖維，如天然彩棉、彩色羊毛、彩色兔毛等；
④開發利用新纖維原料及新的纖維生產工藝，如聚乳酸纖維、熔紡氨綸、熔紡腈綸，Lyocell(Tencel)纖維等。
生物可降解纖維一直是綠色纖維的研究熱點。生物可降解纖維是指在自然界微生物如細菌、黴菌和藻類的作用下，可完全分解為低分子化合物的纖維材料。目前，研究最多的生物可降解纖維主要有海藻纖維、聚乳酸纖維、Lyocell(Tencel)纖維、牛奶纖維、甲殼質與殼聚糖纖維等。
綠色纖維的展望[3]
綠色纖維的發展已經成為一種勢不可擋的潮流。其中，各種天然原料的綠色棉纖維，以及可以由天然原料人工合成的聚乳酸纖維，對於可持續發展和全球生態具有遠大的戰略意義，需引起足夠重視，加大研究和開發的力度。而各種可回收的合成纖維，對於解決目前實際問題，不乏緊迫的現實價值，則需在開發、推廣和應用方面不遺餘力。同時，要用動態的、辯證的觀點看待綠色纖維。一方面，目前的所渭綠色纖維並非沒有缺點，仍需不斷改進；另一方面，綠色纖維只是一種原料，還需要使用清潔的生產工藝進行下游產品的開發，尤其是關註綠色整染等綠色技術，如德國發明的用超臨界二氧化碳代替水的無水染色技術。
